污泥圓盤干化系統及廢氣處理工藝研究

文_章華熔 暢凱旋 張小弟 福建龍凈環保股份有限公司

傳統的污泥處理處置技術復雜、處理設備多樣。其中，污泥干化耦合發電技術作為國家鼓勵發展的一種污泥處理處置技術，在國內污泥處理市場占據重要地位。該技術利用電廠的熱源介質對污泥進行干化，再協同燃煤焚燒發電，實現污泥無害化、穩定化、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。

污泥干化過程中產生的揮發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象，這種現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、輸送等各個工藝環節都會產生惡臭廢氣，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 污泥干化耦合發電項目，介紹了污泥圓盤干化系統的設計、臭氣的收集及技術的選擇，結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，產生大量的高能電子、O、OH 等活性粒子，將惡臭物質進行氧化降解為微小或無害化的物質。

1.1.3 焚燒法

焚燒法是利用高溫作用下，臭氣被分解產生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，將臭氣物質作為營養物質進行吸收消化，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，等離子法會產生臭氧污染，生物過濾法可能會因填料的腐化產生新的臭氣污染，而利用電廠鍋爐進行焚燒，臭氣成分被徹底分解，不會產生新的污染問題，且在處理過程中不會對鍋爐的原有系統產生不利影響。

綜上，利用電廠的鍋爐對污泥干化系統產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

華東某電廠現役二、三期4×330MW 燃煤機組，采用亞臨界汽包鍋爐汽輪發電、雙曲線冷卻塔-循環水冷卻、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。

為滿足電廠發展戰略及當地環保需求，電廠接納當地污水廠轉運來的板框壓濾污泥，其含水率在55%～65%之間。

根據當地污泥處理處置的要求，電廠規劃建設2 條污泥干化生產線，單條污泥干化生產線處理規模為每天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電。

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

圖1 污泥圓盤干化系統及摻燒工藝流程

2.2 圓盤干化系統臭氣源分析

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

污泥干化過程中，產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生含臭味的低分子氣體。圓盤干化系統釋放廢氣成分具體見表1。

表1 圓盤干化系統廢氣成分表

2.3 圓盤干化系統臭氣收集及處理工藝

整套系統以定點微負壓和整體微負壓相結合的方式進行臭氣收集。

定點負壓是在系統運行下，保證干化機內部-100～500Pa的微負壓，濕/干污泥儲存及輸送設備內部微負壓，避免臭氣向周圍環境逃逸。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逃逸到廠房內，故廠房內采取整體微負壓設計，維持廠房內機械排風，自然進風，避免臭氣進一步擴散到周邊環境。結合現場情況，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設備內部臭氣，并將收集的臭氣輸送至鍋爐前端的送風機入口。最后，污泥干化系統產生的所有臭氣送入鍋爐進行焚燒處置。

2.4 圓盤干化系統臭氣處理效果

根據現場測定，污泥干化生產車間周邊環境無臭味逃逸，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。車間內有毒有害氣體及粉塵等衛生條件滿足《工業企業設計衛生標準》以及《工作場所有害因素職業接觸限值》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 結論與建議

3.1 結論

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

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保設備的運行不會產生影響。

3.2 建議

廠房內部臭氣收集效果具有一定的局限性，通過增加換氣次數進行廠內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，則應嚴格控制系統設備的密封性和微負壓狀態，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，同時減少系統抽風量，降低風機運行能耗。