污泥干化焚燒集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

金宗良 陸益波 金宗明

摘 要：近年來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)，城市化進(jìn)程的步伐逐漸加快，大量的人口涌入到城市當(dāng)中，工業(yè)污水與生活污水排放量大幅度增加，污水污泥處理是當(dāng)前急需解決的重點(diǎn)問題。文章通過對(duì)污泥干化焚燒集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步探討了具體的實(shí)現(xiàn)途徑，希望可以為大規(guī)模的污泥安全高效處置提供些許借鑒。

關(guān)鍵詞：污泥干化;焚燒集成;控制系統(tǒng);設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)

前言：隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程不斷加快，城市污水量逐年增長(zhǎng)，污泥排放量也在不斷攀升，在未來的一段時(shí)間之內(nèi)，我國(guó)城市污水排放量依然會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。隨著污水污泥處理廠相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施越來越完善，技術(shù)不斷更新，污泥處理效率也有了明顯的改善。污泥含水率比較高、有惡臭味、且很容易腐敗，其中含有大量的有毒化學(xué)物質(zhì)，如果不妥善處理，或者隨意堆放，便會(huì)導(dǎo)致二次污染。近年來，我國(guó)各個(gè)區(qū)域已經(jīng)陸續(xù)開展了污泥無害化處置相關(guān)嘗試，但是由于污泥產(chǎn)生量巨大，當(dāng)前依然缺乏可持續(xù)、大規(guī)模的污泥處置設(shè)施和技術(shù)，所以，加大對(duì)污泥處置的研發(fā)與推廣力度是當(dāng)前刻不容緩的重點(diǎn)工作內(nèi)容。

1、污泥干化焚燒集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要點(diǎn)

1.1、污泥干化焚燒集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

污泥焚燒系統(tǒng)的框架主要由兩個(gè)部分組成，也就是計(jì)算機(jī)監(jiān)控與自控部分，兩種控制系統(tǒng)主要是通過以太網(wǎng)的形式進(jìn)行連接，自控系統(tǒng)可對(duì)各個(gè)不同環(huán)節(jié)的工藝生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，如工藝檢測(cè)參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行信號(hào)的采集、監(jiān)測(cè)，以及對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。當(dāng)前主要采用的是羅克韋爾自動(dòng)化RSLogix500對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)編程。該公司的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有人性化、操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)使用界面也具有引導(dǎo)性，通信可靠，具有高級(jí)診斷功能。

1.2、污泥深度脫水技術(shù)

污泥當(dāng)中有著大量的水分，且主要包括內(nèi)在水分與外在水分，細(xì)胞內(nèi)部當(dāng)中主要為內(nèi)在水分，以往傳統(tǒng)的脫水技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，含水量也只能降到約80%左右。熱干化方式降低水分，成本相對(duì)較高。污泥深度脫水工藝技術(shù)，主要是通過機(jī)械降低水分，這樣能夠有效節(jié)約運(yùn)行成本，污泥深度脫水工藝技術(shù)包含了污泥調(diào)理單元、污泥熱水解單元以及高干度板框壓濾單元。污泥熱水解原理主要是經(jīng)過加熱（150-200℃）、增壓（2-3bar），這樣能夠有效溶解部分有機(jī)質(zhì)，使得污泥的狀態(tài)發(fā)生改變，污泥當(dāng)中的水分也可滿足機(jī)械脫水的要求。在加熱過程中，污泥當(dāng)中的微生物細(xì)胞被破壞，其中的水分被釋放，在綜合作用影響下，污泥顆粒與水更容易分離。之后在污泥當(dāng)中適當(dāng)加入無機(jī)調(diào)理劑，促使污泥當(dāng)中的內(nèi)在水分快速析出，并采用高干度板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，污泥當(dāng)中的高纖維，在經(jīng)過深度脫水之后，整體含水量會(huì)下降到60%以下[1]。

1.3、空心漿葉式干化機(jī)

污泥在通過深度脫水之后，一般情況下，其實(shí)際含水率依然在55%左右，如果需要繼續(xù)降低水分，會(huì)使用到熱干化技術(shù)，將污泥逐漸轉(zhuǎn)化為熱值比較高的燃料，之后再通過焚燒爐，進(jìn)行高效清潔燃燒。如果采用污泥干化方式，應(yīng)當(dāng)保障能夠快速獲取干化熱源，再者是經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)二次污染。制藥與化工等相關(guān)行業(yè)大多應(yīng)用的是空心漿葉式干化機(jī)，利用蒸汽將干化污泥進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并將其作為燃料，放入爐內(nèi)焚燒。熱源主要是低壓余熱蒸汽，這樣也能夠有效減少熱干化成本。在干化機(jī)軸端處裝有旋轉(zhuǎn)接頭，蒸汽進(jìn)入到漿葉軸與干化機(jī)殼體，漿葉與機(jī)身能夠同時(shí)進(jìn)行加熱，并通過傳導(dǎo)加熱的形式，對(duì)其進(jìn)行加熱干化。經(jīng)過干化之后的污泥送入干化機(jī)，污泥經(jīng)過漿葉不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，污泥被攪拌和翻轉(zhuǎn)，并且和機(jī)身與漿葉充分接觸，加熱過程中，污泥表面的水分也會(huì)逐漸被蒸發(fā)掉。污泥向出料口方向不斷輸送，并且繼續(xù)進(jìn)行攪拌，污泥中滲出的水分也會(huì)慢慢蒸發(fā)，之后，干化的污泥從出料口排出[2]。

2、污泥干化焚燒集成控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)路徑

2.1、將污泥深度脫水及干化之后放入燃煤發(fā)電鍋爐混燒

（1）技術(shù)方案

采用深度脫水/干化+焚燒的方式對(duì)污泥進(jìn)行處理，通過深度脫水技術(shù)，或者是0.4-0.6MPa飽和蒸汽對(duì)含水率為80%以上的濕污泥干化處理，使其轉(zhuǎn)化為60%含水率的污泥燃燒，加入到電鍋爐當(dāng)中進(jìn)行焚燒。

（2）適用范圍

該方案主要通過降低污泥中的水分后，再摻入到爐內(nèi)，污泥量增加，減少對(duì)鍋爐設(shè)備的影響，只需要進(jìn)行深度脫水，增加干化設(shè)備，且設(shè)備的實(shí)際投入成本也相對(duì)較低。適用于有燃煤發(fā)電鍋爐的地區(qū)。

（3）工程案例

杭州某污水處理廠污泥脫水焚燒處理工程概況如下：該工程項(xiàng)目的處理規(guī)模為1500t/d含水量為80%的污泥。經(jīng)過處理之后，采用壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，破碎之后再進(jìn)入到75t/h爐內(nèi)進(jìn)行焚燒。入爐污泥的實(shí)際含水量在55%-60%左右，項(xiàng)目運(yùn)行之后，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2、新建污泥干化焚燒集中處置站

（1）技術(shù)方案

對(duì)于只需要處理污泥的地方，可新建污泥干化焚燒處置站，在焚燒之前，先通過蒸汽進(jìn)行干化，之后將污泥送入到流化床焚燒爐內(nèi)，焚燒之后會(huì)產(chǎn)生蒸汽，可將其用于干化污泥，針對(duì)污泥熱值情況，只需要少許的燃料，便能夠?qū)崿F(xiàn)能量平衡，如果周邊有供熱需求，可適當(dāng)增加蒸汽[3]。

（2）適用范圍

該方案優(yōu)勢(shì)在于污泥處置站可單獨(dú)的運(yùn)行，并且有效滿足污泥處理的具體需求，運(yùn)行成本也相對(duì)較低，通常比較適用于污泥處理的地區(qū)。

（3）工程案例

浙江平陽污泥焚燒處理工程項(xiàng)目，主要采用的是干化后焚燒的方式，對(duì)污泥進(jìn)行處理。含水率在80%的濕污泥儲(chǔ)倉后，采用污泥泵輸送至干化機(jī)，將其干化到大約50%，干化之后的污泥和干煤輸送至流化床，進(jìn)一步焚燒處理。主要的系統(tǒng)有污泥干燥系統(tǒng)、污泥存儲(chǔ)系統(tǒng)、流化床焚燒系統(tǒng)以及相關(guān)配套設(shè)備[4]。

3、結(jié)束語

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的污泥處置基本上是經(jīng)過消化處理后用于堆肥或者農(nóng)用，焚燒項(xiàng)目較少，污泥本身含水量大，當(dāng)前在燃燒鍋爐中對(duì)污泥進(jìn)行直接混燒的處理方式，無法滿足城市的發(fā)展需要，應(yīng)當(dāng)從環(huán)境保護(hù)方面進(jìn)行綜合考慮，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同地區(qū)的實(shí)際情況，做到因地制宜，合理實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞玨瑾. 污泥干化焚燒處理工藝和設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J]. 中國(guó)市政工程， 2019（3）：64-66.

[2]沈其杰. 污泥干化焚燒處理工藝和設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J]. 設(shè)備管理與維修， 2017， 000（017）：141-142.

[3]李博， 王飛， 朱小玲，? 污泥干化焚燒聯(lián)用系統(tǒng)最佳運(yùn)行工況研究[J]. 環(huán)境污染與防治， 2019， 36（8）.22

[4]王飛， 嚴(yán)建華， 池涌，等. 污泥干化焚燒集成技術(shù)的研究及應(yīng)用[J]. 工廠動(dòng)力， 2019， 000（002）：11-17.

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