污泥圓盤干化系統(tǒng)及廢氣處理工藝研究

文_章華熔 暢凱旋 張小弟 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

傳統(tǒng)的污泥處理處置技術復雜、處理設備多樣。其中，污泥干化耦合發(fā)電技術作為國家鼓勵發(fā)展的一種污泥處理處置技術，在國內(nèi)污泥處理市場占據(jù)重要地位。該技術利用電廠的熱源介質(zhì)對污泥進行干化，再協(xié)同燃煤焚燒發(fā)電，實現(xiàn)污泥無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化的“四化”目標，同時提升并利用污泥的熱值，降低電廠的煤炭消耗，減少碳排放。

污泥干化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物如烷類、芳烴類、脂類以及惡臭氣體如NH3、H2S 等的處理。不同于廢水和廢固的治理，這些惡臭氣體易逃逸、擴散性強、影響范圍廣、收集治理難度大。在已有的污泥干化項目應用中，無可避免地的會有臭氣治理不理想的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象同時也存在于其他污泥處理工程中，如污泥厭氧消化、污泥堆肥等。一方面，污泥存儲、干化、輸送等各個工藝環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生惡臭廢氣，廢氣中含有的惡臭氣體如NH3、H2S 等成分，雖然閾值較低，但是很容易引起周邊人員的身體不適；另一方面，臭氣的收集及處理系統(tǒng)的選擇存在不合理性。

臭氣的收集及處理技術的選擇直接影響著臭氣治理的效果。本文基于我公司承接的華東某電廠200 t/d 污泥干化耦合發(fā)電項目，介紹了污泥圓盤干化系統(tǒng)的設計、臭氣的收集及技術的選擇，結(jié)合本工程實際運行情況，提出改進建議，為類似工程項目提供借鑒。

1 臭氣處理工藝比選

1.1 臭氣處理方法分類

臭氣處理的方法主要包括：物理法、化學法和生物法。其中，物理法包括活性炭吸附法和吸收法；化學法包括等離子法、氧化法和焚燒法；生物法包括：生物過濾法、生物洗滌法及植物液法。

1.1.1 活性炭吸附法

活性炭吸附法一般適用于惡臭組分濃度較低，廢氣量大的環(huán)境，對苯系物及硫化物具有較好的脫除效果。

1.1.2 等離子法

等離子法是利用高壓電磁脈沖電暈放電，產(chǎn)生大量的高能電子、O、OH 等活性粒子，將惡臭物質(zhì)進行氧化降解為微小或無害化的物質(zhì)。

1.1.3 焚燒法

焚燒法是利用高溫作用下，臭氣被分解產(chǎn)生CO2和H2O，達到除臭的效果。

1.1.4 生物過濾法

生物過濾法是利用附著在填料上的微生物作用，將臭氣物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)進行吸收消化，進而達到對惡臭氣體的去除效果。但是，生物除臭效果較差，需結(jié)合活性炭法才可滿足深度脫臭的要求。

1.2 臭氣處理方法的選擇

主要從投資成本、運行成本、除臭效果、技術成熟度和除臭技術在應用過程的不利影響等方面進行綜合評判，選取合適的除臭技術。

從投資成本分析，新建除臭系統(tǒng)會增加整個項目的成本，而利用電廠鍋爐進行焚燒時，只需考慮污泥干化地點到鍋爐之間的管道成本，本項目利用玻璃鋼材質(zhì)風管進行輸送，且兩者之間的距離較短，成本投入較小。

從系統(tǒng)運行成本來看，活性炭法具有一定的使用周期，運行一段時間后，活性炭吸附效果下降，需定期更換活性炭材料，增加運行維護成本；生物過濾法在使用過程中也需定期更換填料。等離子法的電耗則相對較大；利用電廠進行焚燒臭氣，工藝簡單，電耗低，維護簡單，處理效果明顯且穩(wěn)定。

從除臭效果分析，無論是活性炭法、等離子法、生物濾池法，還是氧化法，對臭氣成分的處理具有選擇性，對臭氣濃度也有要求。對于鍋爐而言，幾乎不存在這樣的限制，鍋爐溫度高達1000℃，廢氣中的臭氣能完全被分解產(chǎn)生CO2和H2O。

從臭氣處理成熟度上考慮，各種技術在臭氣處理方面都有較多的應用，尤其是利用電廠鍋爐對臭氣進行焚燒。從除臭技術的不利影響來看，活性炭吸附需要考慮炭脫附，等離子法會產(chǎn)生臭氧污染，生物過濾法可能會因填料的腐化產(chǎn)生新的臭氣污染，而利用電廠鍋爐進行焚燒，臭氣成分被徹底分解，不會產(chǎn)生新的污染問題，且在處理過程中不會對鍋爐的原有系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。

綜上，利用電廠的鍋爐對污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氣進行焚燒處理是最佳選擇。

2 工程案例

2.1 工程概況

華東某電廠現(xiàn)役二、三期4×330MW 燃煤機組，采用亞臨界汽包鍋爐汽輪發(fā)電、雙曲線冷卻塔-循環(huán)水冷卻、電除塵-氣力干除灰、水冷渣-鏈條式輸送、石灰石-石膏濕法脫硫，該機組于2005 年投運。

為滿足電廠發(fā)展戰(zhàn)略及當?shù)丨h(huán)保需求，電廠接納當?shù)匚鬯畯S轉(zhuǎn)運來的板框壓濾污泥，其含水率在55%～65%之間。

根據(jù)當?shù)匚勰嗵幚硖幹玫囊?，電廠規(guī)劃建設2 條污泥干化生產(chǎn)線，單條污泥干化生產(chǎn)線處理規(guī)模為每天100t 含水率60%污泥。污泥消納采用的技術路線：首先通過圓盤干化技術將污泥的含水率干化至35%，然后干化后的污泥輸送至輸煤皮帶與燃煤混合后，作為燃料進入爐膛燃燒發(fā)電。

其中，圓盤干化系統(tǒng)由幾個子系統(tǒng)組成，包括濕污泥存儲與輸送系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、干污泥存儲輸送系統(tǒng)、干污泥上料摻配系統(tǒng)、蒸汽輸送及疏水回用系統(tǒng)、廢氣收集處理系統(tǒng)、冷凝廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及DCS 控制系統(tǒng)。各系統(tǒng)的聯(lián)動工作及流程見圖1 所示。

圖1 污泥圓盤干化系統(tǒng)及摻燒工藝流程

2.2 圓盤干化系統(tǒng)臭氣源分析

圓盤干化系統(tǒng)廢氣主要產(chǎn)生于3 個過程：儲存過程、輸送過程及干化過程。首先，濕污泥料倉內(nèi)的污泥存儲過程中，發(fā)生消化反應，產(chǎn)生以NH3、H2S 為主的惡臭氣體，同時產(chǎn)生少量的醇類、胺類等有機臭氣。污泥輸送過程，由于污泥發(fā)生擾動，污泥與污泥之間裹挾的臭氣被釋放，成分與儲存過程產(chǎn)生的臭氣相似。

污泥干化過程中，產(chǎn)生的廢蒸汽臭氣濃度最高，成分最復雜，一方面污泥中原來含有的低沸點的臭氣成分被釋放；另一方面，高分子氣體被分解產(chǎn)生含臭味的低分子氣體。圓盤干化系統(tǒng)釋放廢氣成分具體見表1。

表1 圓盤干化系統(tǒng)廢氣成分表

2.3 圓盤干化系統(tǒng)臭氣收集及處理工藝

整套系統(tǒng)以定點微負壓和整體微負壓相結(jié)合的方式進行臭氣收集。

定點負壓是在系統(tǒng)運行下，保證干化機內(nèi)部-100～500Pa的微負壓，濕/干污泥儲存及輸送設備內(nèi)部微負壓，避免臭氣向周圍環(huán)境逃逸。但是，在污泥卸料和輸送過程中臭氣無可避免地會從設備內(nèi)逃逸到廠房內(nèi)，故廠房內(nèi)采取整體微負壓設計，維持廠房內(nèi)機械排風，自然進風，避免臭氣進一步擴散到周邊環(huán)境。結(jié)合現(xiàn)場情況，臭氣的收集工作主要分為3 部分，如圖2 所示。

圖2 臭氣的收集流程示意圖

第一部分：兩條生產(chǎn)線的干化工藝尾氣，通過除塵冷凝后通過同一臺離心風機輸送至鍋爐前端的送風機入口。

第二部分：濕污泥卸料車間、污泥干化車間、濕污泥/干污泥料倉、濕污泥輸送、干污泥輸送等設備相對集中，利用同一離心風機將臭氣收集并輸送至鍋爐前端的送風機入口。

第三部分：干污泥上料系統(tǒng)中污泥輸送距離長度達300m，輸送高度32m，利用同一臺離心風機收集上料系統(tǒng)設備內(nèi)部臭氣，并將收集的臭氣輸送至鍋爐前端的送風機入口。最后，污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的所有臭氣送入鍋爐進行焚燒處置。

2.4 圓盤干化系統(tǒng)臭氣處理效果

根據(jù)現(xiàn)場測定，污泥干化生產(chǎn)車間周邊環(huán)境無臭味逃逸，滿足《惡臭污染物排放標準》惡臭污染物濃度限制要求，周界惡臭污染物濃度限值見表2。車間內(nèi)有毒有害氣體及粉塵等衛(wèi)生條件滿足《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》以及《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》等相關標準。電廠大氣污染物排放也符合相關標準要求。

表2 周界惡臭污染物濃度限值

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

整個污泥圓盤干化系統(tǒng)可以將污泥的含水率從60%降至35%，各子系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時干污泥輸送系統(tǒng)的設計實現(xiàn)了長距離及較高高度輸送，系統(tǒng)運行過程中廠房周邊臭氣排放滿足相關國家標準，廠房內(nèi)臭氣有效抽吸處理，保證系統(tǒng)運行時人員健康。

利用電廠鍋爐對污泥在存儲、輸送、干化過程中產(chǎn)生的廢氣進行焚燒，可有效分解廢氣中的臭氣組分，同時可節(jié)約電廠的投資及運行成本。另外，對于電廠的鍋爐及超低排放環(huán)保設備的運行不會產(chǎn)生影響。

3.2 建議

廠房內(nèi)部臭氣收集效果具有一定的局限性，通過增加換氣次數(shù)進行廠內(nèi)臭氣的收集有明顯效果，但相應地會增加風機功耗，如果風機能耗有較大限制，則應嚴格控制系統(tǒng)設備的密封性和微負壓狀態(tài)，減少設備本體及連接件臭氣的逃逸及無組織排放。通過本項目在運行過程中的調(diào)整，每小時8 ～10 次換氣量能達到極佳的效果。

利用定點抽吸方式，針對污染臭氣源進行定點抽吸，能有效防止臭氣向四周擴散，同時減少系統(tǒng)抽風量，降低風機運行能耗。