一種污泥聯(lián)合干化處置工藝介紹

文_成海泉 朱林坤 南通萬達鍋爐有限公司

我國城市化建設快速推進，截至2020年底國內(nèi)污水處理廠建成量超過10000座，由此水污染問題得到了有效改善，但同時污水處理的二次產(chǎn)物-污泥也隨之大量產(chǎn)生，截至2020年底污泥年產(chǎn)量超過6000萬t。由于污泥含水量高而且體積龐大，且含有大量有毒有害物質(zhì)并且散發(fā)臭味，因此污泥無害化處置已經(jīng)成為迫切的任務。

近年來，結合西方發(fā)達國家已經(jīng)形成的多種污泥干化技術以及國內(nèi)固廢處置企業(yè)多年來的實踐經(jīng)驗，污泥的資源化及能源化利用已經(jīng)成為國內(nèi)污泥處置行業(yè)的發(fā)展方向。如何選擇有效的污泥處理處置技術，主要判斷標準是該技術工藝是否充分資源化利用，且處理成本較低，并使污泥充分實現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。

1 污泥干化技術概況

從目前國內(nèi)已建成的污泥處理處置項目來看，常見的污泥干化技術有污泥常溫深度脫水技術、污泥間接式熱干化技術兩類，但均存在一定的優(yōu)缺點，其中污泥常溫深度脫水技術折算成每噸80%的污泥干化成本為55元/t，但是該工藝路線影響后續(xù)污泥的焚燒處置，不利于污泥進一步實現(xiàn)無害化、減量化。而污泥間接式熱干化技術需要消耗大量的熱量，成本基本上達到150元每噸 80%濕污泥，成本過高成為制約該技術工藝路線的主要因素。

1.1 污泥常溫深度脫水技術

污泥常溫深度脫水技術是一種低成本且安全穩(wěn)定的濕污泥深度脫水技術，僅通過污泥加藥多元調(diào)質(zhì)以及機械壓濾的方式把含水量80%以上的濕污泥降至50%～65%含水率。該技術添加化學物質(zhì)（石灰、絮凝劑、強堿等藥劑）以實現(xiàn)含水率的下降及穩(wěn)定化，但由于會造成污泥干基增量以及污泥特性的破壞導致后續(xù)焚燒、堆肥等處置受限，該應用越來越多的地被排除在備選方案之外。為實現(xiàn)污泥深度脫水至含水率達到50%左右，該工藝過程化學藥劑過量添加導致污泥干基增量嚴重、后續(xù)焚燒處置過程煙氣排放不達標、后續(xù)堆肥利用污泥中有機物的熱值及肥力受限；導致、后續(xù)填埋過程滲濾液關鍵參數(shù)超標。由此可知：單獨使用此工藝實現(xiàn)污泥一次處置達到50%含水率是不利于后續(xù)工藝實現(xiàn)污泥資源化、無害化處置。

1.2 污泥間接式熱干化技術

污泥間接式熱干化技術是指利用高溫飽和蒸汽或?qū)嵊?，通過槳葉式、圓盤式污泥干化設備間接加熱濕污泥，使?jié)裎勰嘀胁糠炙终舭l(fā)的一種工藝。該技術能同時實現(xiàn)污泥的減量化、無害化、穩(wěn)定化、資源化的要求。工業(yè)化應用較為廣泛的是采用高溫飽和蒸汽釋放的汽化潛熱對80%含水率濕污泥進行加熱，蒸發(fā)其中部分內(nèi)水及外水，高溫飽和蒸汽釋放汽化潛熱后經(jīng)冷凝器冷凝后進入廠內(nèi)蒸汽發(fā)生設備給水系統(tǒng)進行循環(huán)使用。濕污泥中蒸發(fā)出來的水蒸氣及不可凝氣體，首先進入旋風分離器除塵，然后進入噴淋塔洗滌冷凝為廢水進入污水管網(wǎng)，不可凝廢氣則達標處理后排放。由此可知，此技術運營成本較高，且需額外熱源，僅適合有熱源供應的大中型污泥處置企業(yè)。

2 污泥聯(lián)合干化處置系統(tǒng)

現(xiàn)有的污泥常溫深度脫水和污泥間接式熱干化工藝均為單獨應用，干化處理處置過程存在二次污染或經(jīng)濟性差等問題，充分發(fā)揮不同污泥干化技術的優(yōu)勢并聯(lián)合應用兩種工藝成為一種新的思路。

污泥干化聯(lián)合處理系統(tǒng)主要采用污泥常溫深度脫水和污泥間接式熱干化二套系統(tǒng)串聯(lián)運行。采用常溫深度脫水工藝，可將脫水污泥含水率從80%左右降至65%左右。串聯(lián)采用槳葉式污泥干化機，以高溫飽和蒸汽為熱源，將污泥干化至40%含水率。該聯(lián)合工藝可以有效降低常溫深度脫水工藝對后續(xù)焚燒處置的影響，也能充分減少間接式熱干化技術的運營成本。前端常溫深度脫水工藝僅需要將80%以上含水率的濕污泥干化至65%含水率，該工藝過程化學藥劑的添加數(shù)量較一次干化至50%含水率的技術方案低40%左右，有效降低對后續(xù)污泥焚燒處置的影響。污泥間接式干化入口污泥含水率65%，采用聯(lián)合干化技術能夠?qū)崿F(xiàn)該干化工藝投資成本減半，單位運營成本減半的效果。

2.1 工藝流程示意圖

污泥聯(lián)合干活處置工藝流程見圖1。

圖1 污泥聯(lián)合干化處置工藝流程圖

2.2 工藝流程說明

如圖1所示，本污泥聯(lián)合干化處置工藝聯(lián)合采用污泥常溫深度脫水和間接式熱干化技術。含水率80%左右的濕污泥經(jīng)濕污泥泵進入調(diào)理池，加藥劑調(diào)理調(diào)質(zhì)后進入板框壓濾機進行壓濾深度脫水，深度脫水后的污泥平均含水率在65%左右，脫水污泥通過螺旋輸送設備送至槳葉式污泥干化機進行最終熱干化處置。槳葉式污泥干化機采用0.5MPa的飽和蒸汽分兩路分別進入槳葉式污泥干化機的夾套和空心槳葉軸內(nèi)腔，以傳導加熱的方式對深度脫水污泥進行熱干化處理。槳葉軸的轉(zhuǎn)動使脫水污泥翻轉(zhuǎn)、破碎，并充分與加熱后的干化機筒體和空心槳葉軸接觸，從而使污泥的部分內(nèi)水及外水大量蒸發(fā)，最后顆粒狀的含水率40%左右的污泥由干污泥輸送系統(tǒng)送至干污泥倉供后續(xù)焚燒處理。

污泥在槳葉式污泥干化機內(nèi)的干化過程在封閉狀態(tài)下進行，有機揮發(fā)物不可凝氣體、粉塵及水蒸汽在密閉環(huán)境下引入旋風分離器，分離出廢氣中直徑大于15μm的粉塵顆粒；除塵后的廢氣進入洗滌塔進行二次除塵及廢水冷凝；經(jīng)過二次除塵及冷凝后的80℃不可凝氣體直接引入尾氣處理系統(tǒng)進行處理，避免了對環(huán)境的污染。

3 結語

目前國內(nèi)污泥干化技術正在探索發(fā)展階段，再加上污泥特性不穩(wěn)定，已有的污泥處置項目運行問題較多。

聯(lián)合使用污泥常溫深度脫水干化技術、污泥間接式熱干化技術對濕污泥進行分段式干化處理。能夠克服單獨采用污泥深度脫水過程中藥劑添加過量導致干基增量嚴重、形成二次污染、導致后續(xù)焚燒的嚴重結焦及焚燒設備受熱面高低溫腐蝕等問題；同時克服單獨采用污泥間接式熱干化技術所需要的高投入及高能耗的難題。該污泥聯(lián)合干化系統(tǒng)在有效控制干污泥后續(xù)焚燒系統(tǒng)焦結的前提下適量添加藥劑既可降低進入間接式熱干化系統(tǒng)的污泥含水率，又可有效降低污泥間接式熱干化所需要的初期投資及運營成本。