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    解污泥干化故障与解决方案

      发布时间:2018-03-16 12:00

      在污泥干化处理中,机械脱水仅能使自由水和存在于污泥颗粒之间的部分间隙水去除;毛细水和污泥颗粒之间的结合力较强需借助较高的机械作用力和能量;内部结合水的含量与污泥中微生物细胞所占的比例有关,使用机械方法去除这部分水是行不通的,而需采用高温加热和冷冻等措施。

      从破坏污泥水分结合形态的角度来看,采用热干化技术所提供的能量能够破坏污泥细胞内结合水,实现深度脱水。热干化技术多利用蒸汽、烟通气等,造成处理成本高、尾气量大、冷却水量大,同时,还存在着易产生臭气及粉尘二次污染以及存在粉尘爆炸的风险等问题。污泥的热干化方式投资和运行成本普遍较高,由此导致污泥热干化的项日建设要求和条件较高,能够真正推广应用的地域有限。

      为了降低深度脱水成本,现在较多的是应用化学调理结合板框压滤机技术进行深度脱水。其总体运行成本低于热干化技术,但是也存在较多的问题。从使用的调理剂来说,普遍应用的调理剂为三氯化铁以及生石灰、粉煤灰等。相对于80%含水率的污泥,其无机物的总体添加量在6%-10%,这就意味着吨污泥脱水至50%后其重量较不加药剂脱水增加了30%-50%,实际上并未实现污泥的减量化。

      另外,从最终的处置途径来看,依靠添加化学盐类和石灰,进入填理场后,含氯离子以及高COD的渗滤液对填埋场渗滤液系统将产生较大的冲击负荷。如果进行焚烧处置,则由于添加了较多的无机物,造成热值下降,灰分增加,尤其添加了生石灰类的碱性物质后,会对电厂的炉膛产生腐蚀、结垢等影响,难以满足焚烧的要求。

      因此,目前污泥深度脱水面临的难题在于,采用热干化技术设备投资及运行成本过高,推广难度大。采取化学调理法由于调理剂选取问题,实际上并未实现污泥的减量化,同时对后端处置产生了一系列的不利影响。

      综合比较当前的污泥处理处置工艺,我国拥有完全自主知识产权的以太阳能和地源热泵(或窑炉尾气)结合技术为热源的智能化多层污泥处理成套设备,具有耗能少、无二次污染、运行成本低、自动化程度高、运行安全稳定等特点,单套设备日最大处理能力可达2000吨,且干化效率和质量无可比拟,是一个市场潜力巨大的优势项目。

      从目前已经安装运行的太阳能污泥干化设备来看,其节约能源、环保无害的优势非常明显。由于充分利用太阳能等清洁能源,辅以少量电能,其污泥干化成本仅为20~30元左右,远远低于其他处理方式的成本。尤其值得一提的是,这种工艺属于低温干化,温度恒定在40~50度之间,而且在干化过程中,自动翻抛装置根据污泥湿度定时均匀翻动,避免产生厌氧,所以处理过程不产生二噁英等有毒有害气体。处理后的污泥含水量可降至30%以下,呈均匀小颗粒状,既可以作为RDF原料制成新型燃料,也可以根据所含成分科学配比制成有机肥料,还可以作为建材原料来使用,后期资源化途径相对较多。

      目前,国外污泥无害化处置的总体趋势是:污泥消化技术大面积应用,污泥填埋被进一步禁止,污泥焚烧将越来越少,以土地利用为目的的热干化逐渐成为主要手段。依据发达国家的经验来看,污泥处理处置要根据国情科学地制定环境指标和阶段目标,落实污泥处置的相关法规政策和资金,并在实践过程中不断开发新的技术。我国的污泥处理处置政策经过调整之后,也将与发达国家处于同一标准。

      所谓导热系数是指在单位面积、温度下和时间里能够传递或通过的热量,其单位为kcal/m.h.C。各种物质的导热系数差别很大。一般说来,金属的导热系数最大,非金属固体和液体的导热系数较小,气体的最小。即使同一种物质在相同温度下,也由于它的表观密度、湿度等差别而有不同的导热系数。金属中钢在100-200度时为38.7,300度时为37.2,而铁则在40以上。水的导热系数在38度时为0.54,在93度时为0.585;导热油在200度时为0.44;空气在27度时为0.0225,在77度时为0.0258,127度时为0.0291。

      由于污泥干燥系统中存在介质,而介质是由金属、气体或导热油组成的。如果仅就各种介质的导热性质来判断,的确会给人以热传导传热效率高的错觉。其实,发生在干燥系统中的传热过程远比我们能够预想的复杂得多,其中最重要的因素之一还在于物料本身。当湿颗粒的含湿量变化时,不同的换热形式的效率是完全不同的。就污泥干化来说,热传导对于含水率较高部分的干化效率较高,而要将最后的20-30%水分去除,则显得力不从心,这也是为什么大多数热传导系统以半干化为目标,或必须做干泥返混且极大提高换热表面积才能实现。

      第二个重要条件在于介质与物料的混合状态。这种状态越均匀,效果越好。热对流在污泥干化中的传热效率相对来说是较为稳定的,由于大量气体能够与已经失去表面水的颗粒紧密接触,在其周围形成稳定的汽化条件,为湿分在给定的传质条件下能够持续进行提供了极好的条件。

      因此,应该说热传导和热对流各有优缺点,其传热效率的差别受湿物料本身的性质和搅拌、混合状态影响至巨。

      以上普通热干化处理工艺中,必须消耗大量燃料才能将污泥中的水分蒸发而使污泥得到干化处理,所需要的单位能耗为800~1200kWh/t蒸发水。而采用清洁能源太阳能与热泵结合污泥干化装置进行污泥干化处理时,能耗可降低至60~80kWh/t(根据各地气候条件不同有所差异)。如结合窑炉烟气、冷凝水等热源,可替代热泵供热系统,能耗将降低三分之二。

      污泥处理就是对污泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。随着我国经济的发展,城市废水排放量日益增多,污泥产生量也随之大幅度提高,污泥处理处置逐渐成为国内外关注的焦点。国内外现有的处理处置手段主要包括卫生填埋、水体消纳、焚烧、堆肥处理、土地利用等。针对我国现有的技术来看,我国主要的污泥处置方式是填埋。最适合我国的处置方式是污泥制肥即将污泥土地化利用。随着科技进步,我国必将推出更加有效、合理的处理处置方式,最终实现城市污泥处理处置的减量化、无害化、稳定化和资源化。

      这种处置方法简单、易行、成本低,污泥又不需要高度脱水,适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题,尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体,如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷,若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。

      污泥制肥直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点,被认为是最有发展潜力的一种处置方式,将脱水后含水率78%-85%的污泥,经烘干后含水率达30%-40%。经过污泥制肥设备(污泥制肥工艺方法),使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质,反应的最终代谢物为CO2,、HO2和热量,大量热量使物料堆持续高温60,降低含水率,有效去除病原体,寄生虫卵和杂草种子,使泥达到减容化、稳定化、无害化、资源化的目的。

      湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍,没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难,而且在能耗上也是极不经济的。

      以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法,它能使有机物全部碳化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积;但是其缺点在于处理设施投资大,处理费用高。

      这种污泥处理方法为降低污泥中的含水率。采用露天晾晒这种方法,占用的土地面积大,需人工布料和搅拌,工人的劳动强度大;另外,污泥中含有大量的细菌和病毒,还会对周围环境产生不利影响;当遇到下雨天时,污泥由于不能及时收集,随雨水一起流走造成水的污染。因此,露天晾晒这种传统方法有很大的弊端。

      加热蒸发通常是使用滚筒干燥机、流化床干燥机和桨叶式干燥机等,这些干燥机的工作原理都是通过燃烧煤炭、天然气、沼气等产生的热来加热污泥使污泥中的水分蒸发,达到降低含水率的目的。采用这些方消耗大量的能源,造成空气污染,影响周边环境。以上这几种干燥法,耗能大、污染空气,不利于节能环保。

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