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文章出處︰本站 人氣︰0發表時間︰2019-02-14 11:44

污泥是污水處理後的產物,污泥的主要特性是含水率高(可高達99%以上),有機物含量高,容易腐化發臭,這就需要進行污泥干化處理,目前污泥處理工藝中,污泥處理的干化處理方式佔比仍居首位。本文就國外污泥干化技術進展進行介紹與分析。
污泥干化設備

  1、污泥干化技術簡介

  早在20世紀40年代,日本和歐美就已經用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。經過幾十年的發展,污染干化技術的優點正逐漸顯現出來︰

  ?污泥顯著減容,體積可減少4——5倍;

  ?形成顆粒或粉狀穩定產品,污泥性狀大大改善;

  ?產品無臭且無病原體,減輕了污泥有關的負面效應,使處理後的污泥更易被接受;

  ?產品具有多種用途,如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。

  所以無論填埋、焚燒、農業利用還是熱能利用,污泥干化都是重要的第一步,這使污泥干化在整個污泥管理體系中扮演越來越重要的角色。20世紀90年代以來,運用污泥干化技術處理城市污泥得到迅速發展。

  2、污泥干化設備

  污泥干化設備有許多不同的種類,其中常見的類型有︰

  (1)直接加熱式。原理為對流加熱,代表設備有轉鼓、流化床等;

  (2)間接加熱式。原理為傳導或接觸加熱,代表設備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等;

  (3)熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。

  3、污泥干化技術的進展

  下面結合在美國的實際考察結果,就污泥干化的一些技術要點,簡要介紹市場主流干化技術和設備的進展情況。

  3.1污泥粘結問題

  現有的污泥干化設備從進料方式和產品形態上大致可以分為兩類︰一種是采用干料返混系統,濕污泥在進料前先與一定比例的干泥混合,含水率降至30%——40%,然後才進入干燥器,產品為球狀顆粒,是結合干燥與造粒為一體的工藝;另一種是濕污泥直接進料,產品多為粉末狀。

  干燥不同的污泥,如工業污泥和城市污泥,對設備的要求也不盡相同。最初能成功用于干燥工業污泥的設備直接用于城市污泥,卻不一定能成功。這是因為城市污泥的特性是非常粘,且在干燥過程中有一特殊的膠粘相階段(含水率為60%左右)。在這一極窄的過渡段內,污泥極易結塊,表面堅硬、難以粉碎,而里面卻仍是稀泥。這為污泥的進一步干燥和滅菌帶來極大困難。為了克服這一困難,達到含固率>90%的干燥效果,就產生了干料返混工藝。干燥器進料前先將一定比例含固率>90%的干泥顆粒返回混合器(或稱涂層機)與濕污泥混合,其過程中干粒起到如珍珠核的作用,濕污泥只是薄薄地包裹在干粒外面。控制混合的比例,使混合物的含水率降到30%——40%,這樣使污泥直接越過膠粘相,大大減輕了污泥在干燥器內的粘結,干燥時只需蒸發顆粒表層的水分,使干燥容易進行,能耗降低。

  直接加熱系統出于其自身的需要,多采用干料返混。早期的間接加熱系統采用濕污泥直接進料,由于濕污泥的粘結造成設備的磨蝕損耗相當嚴重,並由此引發了一些安全事故,其中部分設備因此停產。後來有的間接加熱系統如西格斯(Seghers)的珍珠工藝也采用了干料返混,成功生產出球狀顆粒,且設備運行良好,能耗也低。其蒸發每kg水只需3100kJ的熱能消耗。也有的間接加熱系統,如Fenton的專利間接回轉室(IRC系列)仍采用濕污泥直接進料,但其重點解決了污泥粘結的問題︰它采用雙螺旋推進器,兩套螺旋之間互相清潔表面,並且采用不等螺距設計,盡量避免污泥在設備表面的粘結。實踐表明也取得了較好的效果,並使整套污泥干化系統的設備數量大為精簡。

  3.2尾氣處理和臭味控制

  國外對污泥處理的管理非常嚴格,它必須是環境安全的,不能產生二次污染。所以國外的污泥干化技術很重視尾氣處理和臭味控制。早期的ESP直接加熱系統,引入外部空氣經加熱後通入干燥器,蒸發污泥中的水分並運送污泥。離開干燥器後熱風與干污泥顆粒分離,然後經過除塵、熱氧化除臭後排放。由于熱風的量很大,使得尾氣處理成本非常高,這一缺陷使人們一度將興趣轉到了間接加熱系統上。後來,安德里茲(Andritz)的轉鼓式直接加熱工藝采用了氣體循環回用的設計,使這一缺陷得到明顯改善。在其干燥工藝中,熱風經過除塵、冷凝、水洗後,85%返回轉鼓,只有15%需經過熱氧化除臭後排放。這減少了尾氣處理的負擔,更重要的是大大減少了外部空氣的引入量,將轉鼓內氧氣的含量維持在很低的水平,從而很大程度上提高了系統的安全性能。對于間接加熱系統,尾氣的量要小得多,相應尾氣處理的負擔要輕得多。西格斯干燥設備的尾氣經冷凝、水洗後送回燃燒爐,將產生臭味的化合物徹底分解,所以其尾氣能滿足很嚴格的排放標準。另外,無論是直接加熱或間接加熱系統,干燥設備內部都采用適當負壓,避免了臭氣的外泄,工廠的污泥倉、干燥車間、成品倉等構築物內的氣體都抽走集中處理。

  3.3設備安全

  在老式干燥器里,起火或爆炸相當頻繁,令污泥干燥設備的安全性能倍受置疑。現在,起火或爆炸的大部分原因已經明確,與爆炸有關的三個主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝報道或許會有些差異,但總的來說必須控制的安全要素是︰氧氣含量<12%;粉塵濃度<60g/m3;顆粒溫度<110℃。現在的污泥干化技術都非常重視設備的安全性,並針對性地采取了措施來完善設計和加強管理。對于控制氧氣的含量,間接加熱器如西格斯的干燥設備還附加了氮氣保護來確保系統內氧氣含量<2%;直接加熱器,如安德里茲的轉鼓則如前所述,通過氣體循環使用來控制氧氣含量<8%.系統內氧氣含量的實時監測是非常重要的,在安德里茲的系統內設置了氧氣超標保護,一旦氧氣含量超過10%,系統會自動停機。顆粒溫度的控制關鍵在于控制污泥在干燥器內的停留時間,必須保持干泥中適量的水分,以避免污泥過熱而燃燒,所以當污泥達到一定的干度(如90%)就需離開干燥器。這也使解決污泥在設備內的粘結問題顯得尤為重要。對于粉塵的控制,采用干料返混的干燥工藝較好,而對于那些產生粉狀產品的間接加熱設備則需注意這個問題。另外污泥干化廠還需考慮其它的安全因素︰設計有濕污泥倉的工廠,必須考慮甲烷的產生而盡量減少濕泥的貯存時間,在安德里茲的設計中將濕泥倉中甲烷濃度控制在1%以下;干泥倉的安全同樣受到重視,為防止自燃,干泥顆粒的溫度必須控制在40℃以下。

  4、結語

  在新時期里,污泥干化仍將繼續不斷地發展、完善和受到歡迎。據預測,在歐洲未來的10年里,采用熱處理的污泥量將翻一番。污泥干化設備也在向大型化發展,如安德里茲建成了歐洲最大的污泥干化廠——英國的Bransands,處理能力為蒸發水量7×5000kg/h,西格斯在巴塞羅那建了世界上最大的間接加熱污泥干化廠,蒸發水量能力為4×5000kg/h。同時污泥干化設備在安全性能包括環境友好方面不斷完善,設備開發商在降低能耗上所作的努力使污泥干化的經濟可行性得到顯著改善。