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(dá)鍋爐有限公司

我國城市化建設(shè)快速推進(jìn)，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(shí)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(wù)。

近年來，結(jié)合西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成的多種污泥干化技術(shù)以及國內(nèi)固廢處置企業(yè)多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(shù)，主要判斷標(biāo)準(zhǔn)是該技術(shù)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(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。

1 污泥干化技術(shù)概況

從目前國內(nèi)已建成的污泥處理處置項(xiàng)目來看，常見的污泥干化技術(shù)有污泥常溫深度脫水技術(shù)、污泥間接式熱干化技術(shù)兩類，但均存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，其中污泥常溫深度脫水技術(shù)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(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無害化、減量化。而污泥間接式熱干化技術(shù)需要消耗大量的熱量，成本基本上達(dá)到150元每噸 80%濕污泥，成本過高成為制約該技術(shù)工藝路線的主要因素。

1.1 污泥常溫深度脫水技術(shù)

污泥常溫深度脫水技術(shù)是一種低成本且安全穩(wěn)定的濕污泥深度脫水技術(shù)，僅通過污泥加藥多元調(diào)質(zhì)以及機(jī)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(shù)添加化學(xué)物質(zhì)（石灰、絮凝劑、強(qiáng)堿等藥劑）以實(shí)現(xiàn)含水率的下降及穩(wěn)定化，但由于會(huì)造成污泥干基增量以及污泥特性的破壞導(dǎo)致后續(xù)焚燒、堆肥等處置受限，該應(yīng)用越來越多的地被排除在備選方案之外。為實(shí)現(xiàn)污泥深度脫水至含水率達(dá)到50%左右，該工藝過程化學(xué)藥劑過量添加導(dǎo)致污泥干基增量嚴(yán)重、后續(xù)焚燒處置過程煙氣排放不達(dá)標(biāo)、后續(xù)堆肥利用污泥中有機(jī)物的熱值及肥力受限；導(dǎo)致、后續(xù)填埋過程滲濾液關(guān)鍵參數(shù)超標(biāo)。由此可知：單獨(dú)使用此工藝實(shí)現(xiàn)污泥一次處置達(dá)到50%含水率是不利于后續(xù)工藝實(shí)現(xiàn)污泥資源化、無害化處置。

1.2 污泥間接式熱干化技術(shù)

污泥間接式熱干化技術(shù)是指利用高溫飽和蒸汽或?qū)嵊停ㄟ^槳葉式、圓盤式污泥干化設(shè)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(shù)能同時(shí)實(shí)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(yīng)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(jìn)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(jìn)入廠內(nèi)蒸汽發(fā)生設(shè)備給水系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)入旋風(fēng)分離器除塵，然后進(jìn)入噴淋塔洗滌冷凝為廢水進(jìn)入污水管網(wǎng)，不可凝廢氣則達(dá)標(biāo)處理后排放。由此可知，此技術(shù)運(yùn)營成本較高，且需額外熱源，僅適合有熱源供應(yīng)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(dú)應(yīng)用，干化處理處置過程存在二次污染或經(jīng)濟(jì)性差等問題，充分發(fā)揮不同污泥干化技術(shù)的優(yōu)勢并聯(lián)合應(yīng)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(yùn)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(jī)，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(shù)的運(yùn)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(xué)藥劑的添加數(shù)量較一次干化至50%含水率的技術(shù)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(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)該干化工藝投資成本減半，單位運(yùn)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(shù)。含水率80%左右的濕污泥經(jīng)濕污泥泵進(jìn)入調(diào)理池，加藥劑調(diào)理調(diào)質(zhì)后進(jìn)入板框壓濾機(jī)進(jìn)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(shè)備送至槳葉式污泥干化機(jī)進(jìn)行最終熱干化處置。槳葉式污泥干化機(jī)采用0.5MPa的飽和蒸汽分兩路分別進(jìn)入槳葉式污泥干化機(jī)的夾套和空心槳葉軸內(nèi)腔，以傳導(dǎo)加熱的方式對深度脫水污泥進(jìn)行熱干化處理。槳葉軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使脫水污泥翻轉(zhuǎn)、破碎，并充分與加熱后的干化機(jī)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(jī)內(nèi)的干化過程在封閉狀態(tài)下進(jìn)行，有機(jī)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(fēng)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(jìn)入洗滌塔進(jìn)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(jìn)行處理，避免了對環(huán)境的污染。

3 結(jié)語

目前國內(nèi)污泥干化技術(shù)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(xiàng)目運(yùn)行問題較多。

聯(lián)合使用污泥常溫深度脫水干化技術(shù)、污泥間接式熱干化技術(shù)對濕污泥進(jìn)行分段式干化處理。能夠克服單獨(dú)采用污泥深度脫水過程中藥劑添加過量導(dǎo)致干基增量嚴(yán)重、形成二次污染、導(dǎo)致后續(xù)焚燒的嚴(yán)重結(jié)焦及焚燒設(shè)備受熱面高低溫腐蝕等問題；同時(shí)克服單獨(dú)采用污泥間接式熱干化技術(shù)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(jié)的前提下適量添加藥劑既可降低進(jìn)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(yùn)營成本。