摘 要:隨著城市擴(kuò)張速度加快,疊加制造業(yè)產(chǎn)值的持續(xù)增長,廢水處理設(shè)施中產(chǎn)生的污泥數(shù)量持續(xù)上升,處置問題愈發(fā)顯著。傳統(tǒng)污泥處理方法如填埋、焚燒等不僅成本高昂,而且環(huán)境污染嚴(yán)重,難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。近年來,低溫?zé)岜眉夹g(shù)作為一種新型的污泥減量技術(shù),因其高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)受到了廣泛關(guān)注。本文以東風(fēng)柳州汽車有限公司為例,詳細(xì)探討了低溫?zé)岜眉夹g(shù)在污泥減量中的應(yīng)用及其帶來的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。通過引入低溫?zé)岜眉夹g(shù),東風(fēng)柳汽成功將污泥含水率從80%~85%降至30%以下,平均減重率達(dá)到了60%,有效降低了環(huán)境壓力,履行了企業(yè)社會(huì)責(zé)任。同時(shí),該技術(shù)還帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益,年凈效益為144.3萬元。
關(guān)鍵詞:低溫?zé)岜眉夹g(shù) 污泥減量化 汽車制造業(yè)
1 緒論
隨著城市擴(kuò)張速度加快,疊加制造業(yè)產(chǎn)值的持續(xù)增長,廢水處理設(shè)施中產(chǎn)生的污泥數(shù)量持續(xù)上升,處置問題愈發(fā)顯著。特別是在汽車制造業(yè),生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量污泥可能對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在現(xiàn)有的污泥處理處置方法中,填埋占我國主要處置方法的65%,而堆肥、自然干化及焚燒則分別為15%、6%、3%[1],它們存在一系列問題:高昂的成本、二次污染的風(fēng)險(xiǎn)以及難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)等,這不僅帶來了較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),而且在運(yùn)輸過程中還存在泄漏風(fēng)險(xiǎn),存在環(huán)境隱患。
面對(duì)上述挑戰(zhàn),尋找一種既能降低成本又能減少環(huán)境污染的新型污泥處理技術(shù)顯得尤為重要?!段勰酂o害化處理和資源化利用實(shí)施方案》中指出,我國至2025年將基本形成設(shè)施完備、運(yùn)行安全、綠色低碳、監(jiān)管有效的污泥無害化資源化處理體系。[2]由此可見,探索污泥無害化、資源化是未來發(fā)展的方向。低溫?zé)岜眉夹g(shù)作為一種新興的方法,因其獨(dú)特的節(jié)能、高效和環(huán)保特性受到了廣泛關(guān)注。該技術(shù)不僅能顯著提高干化后污泥的可再利用價(jià)值,還可為后續(xù)的資源化利用提供了良好條件。
本文將以東風(fēng)柳州汽車有限公司(以下簡稱“東風(fēng)柳汽”)為例,詳細(xì)探討了低溫?zé)岜眉夹g(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)及其帶來的積極影響。希望通過本研究,可以為其他面臨類似問題的企業(yè)提供參考,同時(shí)也為推動(dòng)低溫?zé)岜眉夹g(shù)在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。
2 技術(shù)原理
在低溫干化處理過程中,空氣通過干化設(shè)備與污泥接觸,使污泥水分蒸發(fā)并轉(zhuǎn)移至空氣中[3]。在這個(gè)系統(tǒng)中,熱泵設(shè)備負(fù)責(zé)循環(huán)熱風(fēng)以冷凝脫水的方式烘干污泥。熱泵在此過程中充當(dāng)干燥裝置的驅(qū)動(dòng)源,無需額外引入熱量即可完成干燥作業(yè),從而減少了能源消耗。該技術(shù)通過制冷機(jī)制降低來自干燥室空氣的溫度以去除其中的濕氣,并同時(shí)運(yùn)用熱泵的工作原理來回收因水分凝結(jié)而釋放的熱量,進(jìn)而加熱空氣用于物料干燥。
3 技術(shù)特點(diǎn)
(1)節(jié)能:此技術(shù)可將每噸污泥由含水率85%降至25%,綜合電耗為216kWh,即1kWh電能可除水分約3.7kg。
(2)環(huán)保:低溫可以有效避免有機(jī)物大量揮發(fā),其他條件相同的情況下,低溫可減少尾氣處理系統(tǒng)的投入,同時(shí)還能降低惡臭氣體的產(chǎn)生。[4]翁煥新等發(fā)現(xiàn)干化溫度為320℃的情況下,相比干化溫度為120℃時(shí)NH3和H2的釋放量分別增長10倍和107倍。[5-6]而污泥低溫?zé)岜贸凉窦夹g(shù)的溫度主要在40-75℃之間,因此釋放的各種氣體將大大減少,無需安裝復(fù)雜的除臭裝置。
(3)高效:污泥低溫?zé)岜贸凉窦夹g(shù)可直接將85%含水率污泥干化至25%,無需分段處置。
4 在工業(yè)中的應(yīng)用
東風(fēng)柳汽是一家整車制造企業(yè),其污泥處置面臨著如下風(fēng)險(xiǎn)。
(1)危險(xiǎn)廢物泄漏風(fēng)險(xiǎn):現(xiàn)階段東風(fēng)柳汽污水站污泥壓濾主要采用疊螺機(jī)進(jìn)行脫水,壓濾后的污泥含水率高達(dá)85%,導(dǎo)致,轉(zhuǎn)運(yùn)期間難以避免廢液及少量污泥滴落地面,存在著危險(xiǎn)廢棄物泄漏的風(fēng)險(xiǎn);(2)成本上漲風(fēng)險(xiǎn):由于日益加嚴(yán)環(huán)保法規(guī)要求,促使危險(xiǎn)廢物處置費(fèi)用呈逐年上漲趨勢(shì),上漲幅度高達(dá)15%;(3)職業(yè)健康安全風(fēng)險(xiǎn):目前東風(fēng)柳汽污水站污泥自污泥斗下料后由人工拖著污泥車運(yùn)至污泥間存放,轉(zhuǎn)移過程中臭氣逸散 ,影響職工呼吸道健康。
為解決以上問題,東風(fēng)柳汽決定引進(jìn)熱泵除濕干化技術(shù)。
4.1 產(chǎn)品選型
某廠商低溫?zé)岜贸凉窈娓稍O(shè)備如表1所示。由于東風(fēng)柳汽柳東基地設(shè)計(jì)產(chǎn)能為40萬臺(tái)車/年,滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí),所需污泥干化設(shè)備處理能力與車輛產(chǎn)量之間如表2所示。為合理控制投資強(qiáng)度,提高設(shè)備運(yùn)行效率和能耗效率,可考慮根據(jù)柳東基地的實(shí)際計(jì)劃產(chǎn)量,分步導(dǎo)入設(shè)備。
(1)當(dāng)基地計(jì)劃產(chǎn)量小于或等于25萬臺(tái)時(shí),選用1型設(shè)備對(duì)應(yīng);(2)當(dāng)基地計(jì)劃產(chǎn)能大于25萬臺(tái)時(shí),可通過在1型設(shè)備基礎(chǔ)上增加1套干化機(jī)標(biāo)準(zhǔn)干化模塊,將設(shè)備改造成2型設(shè)備對(duì)應(yīng)。
4.2 設(shè)備布置
按照污泥除濕烘干工作流程布置設(shè)備位置:原污泥料斗——皮帶輸送機(jī)——污泥料倉(稱重)——刮板輸送機(jī)——污泥干化機(jī)——干料倉,在污水站一期原疊螺機(jī)下方的污泥料斗出口安裝電動(dòng)插板閥,并料倉落料口在下面安裝稱重裝置。將污泥處理后析出的冷凝水收集并用水管排入污泥干化機(jī)周邊的排水溝,并匯集到污水池里。污泥干料倉出口安裝自動(dòng)收口裝置。設(shè)備布置如圖2所示。
4.3 設(shè)備特點(diǎn)
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有智能檢測(cè)機(jī)制:當(dāng)檢測(cè)到污泥儲(chǔ)料倉未滿時(shí),落料口保持關(guān)閉狀態(tài);而位于疊螺機(jī)下方的污泥收集斗則通過皮帶運(yùn)輸機(jī)將污泥送入儲(chǔ)料倉。一旦儲(chǔ)料倉達(dá)到滿載,收集斗即刻停止向其送料。
隨后,儲(chǔ)料倉的落料口開啟,刮板輸送機(jī)會(huì)把污泥傳輸至干燥機(jī)的進(jìn)料端,與此同時(shí)干燥設(shè)備開始運(yùn)作。如果干燥機(jī)的進(jìn)料端被填滿,儲(chǔ)料倉則會(huì)立即停止供料,同時(shí)關(guān)閉落料口。
污泥輸送系統(tǒng)按照上述流程循環(huán)工作,確保所有待處理的污泥都能順利完成干燥過程。整個(gè)操作流程完全自動(dòng)化,無需人工干預(yù),保證了高效穩(wěn)定的污泥處理作業(yè)。
4.4 實(shí)施效果
4.4.1 環(huán)境效益
通過采用低溫?zé)岜贸凉窀苫夹g(shù)進(jìn)行處理之后,烘干后的污泥被切割成條狀,其含水率降至30%以下(如圖4所示)。這一轉(zhuǎn)變不僅降低了污泥的重量與體積,還改善了其物理特性,使其更加便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)記錄顯示(見表3),污泥平均減重率達(dá)到了約60%。
隨著污泥含水率的降低,其流動(dòng)性得到了有效控制,降低了危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)移過程中可能出現(xiàn)的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。這種改進(jìn)對(duì)于保障工作人員的職業(yè)健康安全以及防止環(huán)境污染具有重要意義。此外,干燥后的污泥更易于后續(xù)資源化利用或進(jìn)一步處理,為實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供了可能。
4.4.2 經(jīng)濟(jì)效益
經(jīng)測(cè)算,項(xiàng)目年收益可達(dá)144.3萬元,具體如下。
(1)根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù),每年能夠減少污泥排放量達(dá)943.8噸,按照每噸危險(xiǎn)廢物處理費(fèi)用2300元計(jì)算,僅此一項(xiàng)就可節(jié)省約217萬元人民幣。
(2)雖然實(shí)施新技術(shù)帶來了額外的運(yùn)營成本,包括電費(fèi)、人工費(fèi)以及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等支出,但這些總和僅為72.7萬元/年,相較于傳統(tǒng)方法下高昂的污泥處理費(fèi)用,低溫?zé)岜眉夹g(shù)的應(yīng)用仍顯示出明顯的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)。
5 結(jié)語
本文以東風(fēng)柳州汽車有限公司為例,深入探討了低溫?zé)岜眉夹g(shù)在污泥減量化處理中的實(shí)際應(yīng)用及其帶來的顯著環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。通過采用低溫?zé)岜贸凉窀苫夹g(shù),東風(fēng)柳汽成功將污泥含水率從80%~85%降至30%以下,平均減重率達(dá)到60%,有效緩解了企業(yè)面臨的污泥處理難題,減少了對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。此外,該技術(shù)的應(yīng)用還為公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)收益,年凈效益達(dá)到144.3萬元人民幣,這不僅體現(xiàn)了低溫?zé)岜眉夹g(shù)在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì),也展示了其在提高企業(yè)運(yùn)營效率上的潛力。
隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格以及資源利用效率提升的需求,低溫?zé)岜眉夹g(shù)作為一種高效、節(jié)能且環(huán)保的解決方案,在工業(yè)領(lǐng)域特別是汽車制造業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊。希望本研究能夠?yàn)槠髽I(yè)在選擇合適的污泥處理方案時(shí)提供有價(jià)值的參考,并激發(fā)行業(yè)內(nèi)外對(duì)新型環(huán)保技術(shù)探索的熱情。
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