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汙泥的深度處理

[ 发布日期:2018-04-19 10:52:01 点击:1456 来源:洛陽瑞島幹燥工程有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]

  RD多层多级多效汙泥幹燥机

核心內容: 

  汙泥的深度處理  
  概 述:  
  水是人類生存的基本條件,是影響和制約社會發展的最關鍵因素。一方面,世界上的大部分地區水資源都嚴重短缺;另一方面,人口的急劇增長、工業的不斷發展,人類又在不斷制造大量的汙染物,汙染著本已稀缺的水資源。水資源短缺與水汙染是當前社會和人類共同面臨的兩大難題。  
  上个世纪以来,随着人与自然关系的不断激化,人们逐渐认识到只有污水处理和污水回用才是解决水资源短缺与 水污染的最有效方法。  
  衆所周知,目前的汙水處理廠是先對汙水進行各種物理、化學或生物的方法把汙染物從水中分離出來,分離水變成“清潔水”排入水體;再集中處理濃縮了汙染“精華”的分離“固體”――-汙泥。顯然,不徹底解決汙泥的處理問題,汙泥中的汙染物就會再通過各種途徑回到大自然,則再好的水處理效果對環保而言都只是掩耳盜鈴。  
  將汙染物從汙泥中徹底去除是解決水汙染問題的關鍵步驟。  
  1 汙泥處理的任務與方法  
  1.1汙泥在實際中的表現 
  幹淨的水經使用後因其中含有有機物、重金屬、病毒、細菌等對人類和自然界會造成危害而稱爲汙水。汙水的淨化處理一定意義上講是部分地把這些汙染物分離轉移至汙泥中。  
  相對于汙水,汙泥的汙染成分近似而濃度則要高得多,在實際中表現爲:  
  (1)臭味大:众多易腐化的有机物在污泥的处理、运输、储存中发出各种恶臭 的气味影响环境;  
  (2)危險性高:汙泥中含有大量的病毒、細菌、原生動物及高濃度的鋅、銅、鉻、鉛、镉等重金屬、有毒的有機合成物等,對水資源和人體健康都是一種潛在的危險;  
  1.2 汙泥處理的幾大任務  
  汙泥處理就是要對汙泥進行深度無害化處理,徹底解決汙泥對環境的汙染及對人類的危害,通常有以下幾大任務:  
  (1)减少污泥体积:① 在水处理工艺中采用生物或化学的方法直接减少污泥的产生,避免和减少污泥的产生;② 在污泥处理系统中提高污泥的含固率;  
  (2)汙泥性質穩定:去除汙泥中易腐化變質的有機物;  
  (3)污泥无害化:去除污泥中对人体或自然界有危害的病毒、细菌、原生 动物 和重金属等;  
  (4)污泥的资源化利用:① 利用污泥中富含的N、P、K等回收有机肥料,改善土壤条件,促进作物的生长;② 利用污泥中大量有机物储藏的热量进行焚烧,回收热能。  

  目前,爲達到汙泥的最終無害化處理,完整的工藝如下圖所示:

干燥工艺  

  由上圖可知:汙泥處理包括汙泥濃縮、機械脫水、幹化或焚燒及最終廢棄物處置四個主要階段,其中前三個階段爲汙泥處理階段主要特性如下: 

污泥处理 

  1.3 污泥处理最终废弃物的处置及要求  
  (1)农业利用:① 去除病原体,重金属等避免长期使用对人体及土地的副作用;② 具有施用期短,储存期长的特点,应使肥料易于运输、储存、操作,提高卫生条件;③ 制定全面的施用标准,减少对环境的不良影响,消除用户的不信任; 
  (2)填埋:① 尽可能小的体积;② 防止二次污染;  
  (3)建築材料:材料性質穩定,無毒害;  
  (4)投海:已禁止使用。  
  1.4 汙泥深度處理的必要性  
  汙泥處理工藝的選擇與汙泥性質、最終汙泥處置方式、地方行政法規的限制、經濟性、處理規模、處理技術、現場條件等息息相關。  
  從以上所述可知,目前只做的濃縮、機械脫水並不能減少汙染,也不能滿足衛生需要,因此不能滿足汙泥處置的要求,進行汙泥幹燥或焚燒的深度處理是汙泥處理發展的必然選擇。  
  (1)汙染去除的要求:濃縮、脫水不能去除汙染物,幹燥或焚燒是徹底去除汙染負荷的有效途徑;  
  (2)地方法規的要求:歐洲有些禁止沒有深度處理的汙泥進行處置;  
  (3)最終汙泥處置的要求:汙泥農業回用、汙泥填埋、建築材料的使用都要求汙泥無毒、滿足衛生要求;  
  (4)經濟性的要求:深度處理後的汙泥,其體積僅爲脫水汙泥的一半至五分之一,減少運輸、儲存費用,同時減少填埋的費用(歐洲填埋的費用以體積計,且價格非常貴200~300歐元/立方米)。  
  (5)工藝發展的保證:汙泥幹燥和焚燒技術的發展成熟減少了投資和運行費用,提高了處理效率。  
  2 汙泥的幹燥處理工藝  
  幹燥是利用熱源加熱脫水後的汙泥,進一步去除汙泥中的毛細水,使汙泥固體含量達到70%~90%的過程,目前,昂帝歐得利滿公司已開發使用了多種幹燥工藝,如利用太陽能加熱的HELIANTS?工藝,利用高溫氧化有機物的MINERALIS?工藝及各種形式的加熱幹燥工藝。  
  2.1 HELIANTS?太阳能干燥工艺  
  將脫水後的汙泥放置于溫室中,利用太陽能蒸發汙泥中的水份即可獲得百分之60~80的幹化汙泥,運行中可利用攪拌輪將汙泥翻轉平鋪在地板上或增加強制通風以提高蒸發效率。這種工藝設計簡單,投資運行費用低,但需要很大的占地面積,適合于産泥量較低,汙泥用作農業應用,並需長期儲存的場合。  
  2.2 MINERALIS?高温湿氧化工艺  
  將汙泥和純氧同時導入溫度爲2900C壓力爲80~100巴的反應容器中,純氧在高溫、高壓情況下不需使用催化劑即可將絕大部分有機物氧化成CO2和水,剩余汙泥通過機械脫水幹度即可達50~60%以上。濕氧化的工藝適用于汙泥非農業利用的場合,脫水泥餅可以填埋或作爲建築原材料。  
  2.3 NARATHERM?桨式加热干燥工艺  
  幹燥工藝中應用更廣泛的還是加熱幹燥系,所有的加熱幹燥均需要熱源。結構上,除了幹燥器以外,還應包括汙泥進料器,輔助熱源、送氣系統,熱量回收裝置,灰塵控制、灰燼排出、控制系統等。  

  目前的熱幹燥系中已使用的有轉鼓式、圓盤式、螺旋槳式、薄膜式、管式等多種幹化系統。幹化系統的選擇與最終韩国19禁的要求、處置方式、汙泥類型等密切相關如下圖所示。 

干燥工艺 

  2.3.1 工艺流程  
  NARATHERM?工藝是由得利滿公司和GOUDA公司共同開發的槳式加熱幹燥工藝,是歐洲目前使用最廣泛的加熱工藝,其流程簡述如下:  

  2.3.2 NARATHERM?工艺主要包括以下几个步骤 

流程简述 

  (1)進料  
  用螺旋輸送器將15~35%的脫水汙泥送至幹燥器的進口,有時會根據汙泥的性質,選擇是否將篩分後的細小幹化汙泥與待幹化的汙泥進行預混合。  
  (2)熱源産生  
  NARATHERM?可使用熱蒸汽或油經鍋爐加熱作爲熱交換的熱源。一般熱流體的溫度爲180~200℃。熱流體被分別引入中空的幹燥器殼體和轉動的軸、槳葉等所有與汙泥接觸進行熱交換的加熱金屬表面。  
  (3)汙泥幹燥  

  加熱的金屬表面與汙泥均勻接觸,加熱汙泥,蒸發汙泥中的水份。沿幹燥器的軸向長度,水蒸汽蒸發會經曆恒定蒸發效率和低蒸發率兩個階段;汙泥幹化經曆塑化、破塑、塊化、顆粒化四個步驟;汙泥的溫度呈快速上升、穩定、快速上升的趨勢,出口汙泥溫度爲100~110℃左右(見下圖)。幹燥時間3至7小時,出口汙泥含固率達到90%以上。 

 

  (4)冷卻篩分  
  冷卻有直接冷卻和間接冷卻兩種方式。兩種方式單獨使用或組合使用,使幹汙泥溫度從110℃減至40℃左右,冷卻後進入細格柵進行篩分,或經過造形機造型後達到所要求的幹汙泥形狀。  
  (5)冷凝回收  
  幹燥器內的熱蒸汽送至冷凝器冷凝處理。冷凝溶劑回收;不可凝氣體送至鍋爐再加熱成熱源;冷凝水回汙水處理廠。  
  2.3.3 工艺的优势  
  NARATHERM?工藝采用巧妙設計的槳式幹燥器,可對汙泥進行徹底攪拌並使汙泥一直處于幹淨接觸面進行熱交換,解決了一般間接傳熱工藝傳熱效率低的問題,同時用汽量比直接加熱又大爲減少。整個工藝系統的組合使其具有明顯的優勢:  
  (1)適應性強:適用于各種類型和性質的脫水汙泥;  
  (2)消耗低:① 用汽量小,部分热能回收,减少热耗;② 消除粉末,臭味产生减少,末端处理变得容易;  
  (3)高品质干化污泥:① 有机含量极低,污泥性质稳定;② 足够长的加热时间,消除病毒、细菌等,满足卫生标准;③ 具有农业利用价值;④ 含固率高(>90%),可成粒便于储存、运输及灵活处置;  
  (4)安全操作:用汽量小,溫度較低,且無直接接觸,安全性能較高。  
  (5)易操作:系統全自動控制,對系統的O2、CO、惰性氣體等能實時檢測,並有自動安全保護。  
  NARATHERM工藝的優越性能主要得益于其獨特的槳式幹燥器(如下圖所示):  
  幹燥器包括一個可加熱的中空槽、兩根或四根成對安裝中空的傳動軸、裝于軸上許多楔形攪拌槳、槳頂端的刮板等。工作中,汙泥從幹燥器的一端進入,通過重力緩慢流至另一端。傳熱流體從同一側進入中空槽、軸和槳的內部對所有可能與汙泥接觸的金屬進行加熱。同時,成對的兩根軸轉向相反,槳葉齒形配合,可調轉速的軸帶動攪拌槳將汙泥緩慢均勻的翻轉攪拌。  
  此設計體現了如下優點:  
  (1)接觸面積大:較大的面積/容積比加大了接觸面積;  
  (2)传热效率高:① 物料的流化状态确保与加热表面100%的进行接触热交换;② 自清洁的桨形使加热接触面始终保持清洁,提高传导效率;  
  (3)高干化污泥品质:① 形状平滑的桨叶和不产生轴向推力的搅拌形式避免易碎污泥的破坏;② 推流式的通过形式、桨叶两面的均匀连续加热可使所有干化污泥性质类似。  
  NARATHERM?加热干燥工艺所具有投资运行费用相对较低、适应性强、污泥干度高,性能稳定、安全卫生等优点为其在欧洲北美占领了很大市场份额,积累了丰富的运行管理经验。如在Saint Brieuc、Lavelanet、Barrow、Metz等众多水厂均有成功运行的记录。  
  2.4 IC850?污泥焚烧工艺  
  汙泥焚燒是最徹底的汙泥處理工藝,它可將15%~35%的脫水汙泥投入焚燒爐中,直接把有機物燃燒成CO2、NO和無機物等。焚燒最終廢棄物爲含固率99%以上的無機灰燼。  
  與汙泥幹燥一樣,汙泥的焚燒也要經過汙泥幹化和汙泥焚燒兩個階段,所不同的是,汙泥的焚燒利用汙泥自身的熱值即可維持汙泥焚燒,可節省大量的燃料。  
  汙泥焚燒有汙泥單獨焚燒和與城市垃圾混合焚燒兩種。實際上,單獨燃燒因費用較高而很少使用。  
  昂帝歐得利滿公司開發的IC850?是目前使用最廣泛的一種混合燃燒工藝。它將幹度爲15%至35%的脫水汙泥以1:10至1:5的混合比例與城市垃圾投入溫度爲850℃的焚燒爐中迅速將有機物燃燒成無機灰燼。  
  IC850?具有適應範圍廣、運行費用低、汙泥噴嘴無堵塞、系統靈活可調節、操作簡單、系統自動化運行等優點,適合于汙泥非農業使用、汙泥和垃圾混合集中處理的場合。目前,該工藝已在包括AMSTERDAM、CENON、DINAN、SARCELLES等地在內,年處理量超過20000噸幹汙泥的處理廠成功運轉。  
  3 結束語  
  最近半个世纪,随着人口和工业的持续快速增长,污泥的产生量也大量增加。据统计,欧洲每年每个人会产生15~25 kg的干污泥,欧盟1992年全年干污泥产量为600万吨,到2002年就增长至1200万吨,直至2007年,每年污泥量仍将以5%以上的速度增长。  
  汙泥産量的增加、汙染成份的複雜化、各國對汙泥的最終處置都提出了越來越嚴格的規定,一般的汙泥處理已經不能滿足要求。而一些以NARATHERM?、IC850?等爲代表幹燥和焚燒工藝又在不斷的發展成熟、逐漸表現出很強的技術和經濟優勢,在未來很短的一段時間裏,它們將是汙泥處理的必然選擇。
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