徐效燦，李 強(qiáng)，章 丹，周汝宏，寧文超

(浙江富春江環(huán)保熱電股份有限公司，杭州 311400)

0 引 言

由于污泥中含有大量的污染物質(zhì)，如重金屬、病原菌、寄生蟲、有機(jī)污染物及臭氣等。如不進(jìn)行無害化處理，必將對(duì)周邊環(huán)境，及周邊居民的生產(chǎn)生活帶來巨大影響，以焚燒為核心的污泥處理技術(shù)是最徹底的污泥專業(yè)化處理方法。它可以使污泥中有機(jī)物全部碳化、病原體燒死，可以對(duì)含有重金屬或化學(xué)污染物的污泥實(shí)現(xiàn)完全的惰性化處理，可最大限度減少污染，且焚燒后產(chǎn)生的焚燒灰可以用做改良土壤、制作建材等。

幾種污泥處理工藝的特點(diǎn)：

1 熱干化處理工藝

污泥干化根據(jù)熱媒是否與污泥直接接觸可分為二類：一類是用煙氣(熱風(fēng))直接進(jìn)行干化；另一類是用蒸汽-熱風(fēng)或?qū)嵊?熱風(fēng)等熱介質(zhì)進(jìn)行間接干化。目前采用較多的、比較典型的污泥熱干化工藝有流化床干化工藝、帶式干化工藝、渦輪薄層干化工藝、轉(zhuǎn)鼓干化工藝、圓盤式干化工藝、槳葉式干化工藝等。下面對(duì)已經(jīng)開發(fā)并被廣泛且有成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的成套污泥干化系統(tǒng)設(shè)備做概括性介紹。

1.1 煙氣(熱風(fēng))直接進(jìn)行干化

1.1.1 流化床工藝

濕料倉(cāng)里的污泥在往返滑架作用下落到輸送皮帶上，運(yùn)至干燥室前螺旋濕料倉(cāng)(如圖1所示)，再通過螺旋給料機(jī)輸送至流化床下部風(fēng)箱，同時(shí)將熱煙氣送入流化床內(nèi)。顆粒在床內(nèi)流態(tài)化并混合，通過熱煙氣不斷地流過物料層，達(dá)到干燥的目的。干污泥物料收集后通過輸送絞龍到干污泥倉(cāng)，再通過管道以氣力輸送到爐膛達(dá)到焚燒的目的(如圖2所示)。

圖1為濕污泥倉(cāng)適合含水率60%以下的濕污泥，移動(dòng)滑架輔助污泥下料，采用皮帶輸送故障率低；并且經(jīng)過皮帶的輸送的污泥不易粘結(jié)，易于水分蒸發(fā)析出，適合各類污泥烘干的距離輸送，節(jié)省能耗。

圖2為流化床烘干工藝圖，濕污泥通過螺旋給料機(jī)進(jìn)入流化床內(nèi)，與流化風(fēng)機(jī)吹入的熱煙氣混合流化換熱。被烘干的細(xì)顆粒在干燥風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入布袋清灰倉(cāng)，干灰經(jīng)過噴吹后落到灰斗里，干灰含水率波動(dòng)較大，和系統(tǒng)出力成反比，再經(jīng)過螺旋輸送機(jī)及羅茨風(fēng)機(jī)輸送到爐膛燃燒。

流化床污泥干燥工藝內(nèi)的污泥始終流化狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的磨損非常大，干灰下料、輸送也易于磨損和堵塞，特別干污泥輸送管道更易于堵塞。另外，流化床處于正壓工作區(qū)，不易密封熱煙氣及粉塵時(shí)有漏泄，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境影響比較大。

1.1.2 帶式污泥低溫干燥機(jī)

濕污泥經(jīng)造粒后進(jìn)入污泥低溫型干化機(jī)，設(shè)備內(nèi)設(shè)置有污泥分布器使污泥在輸送履帶上均勻分布，污泥在履帶上行走的同時(shí)被循環(huán)干燥熱空氣帶走水分，實(shí)現(xiàn)污泥干化；空氣帶走污泥中的水分，在冷凝器處將攜帶的水分冷凝下來，冷凝液排出設(shè)備，冷凝脫水后的空氣經(jīng)過加熱器升溫再進(jìn)入污泥中，依次循環(huán)；加熱器可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇煙氣加熱、蒸汽加熱或熱泵加熱等方式。

這種污泥處理量受場(chǎng)地影響較大，一般每小時(shí)20～30 t左右，加熱器成本較高，熱源要求不高，烘干污泥含水率控制比較簡(jiǎn)單，適合中小量污泥干化項(xiàng)目。工藝流程如(如圖3所示)。

1.2 蒸汽間接換熱干化

濕污泥與熱介質(zhì)進(jìn)行間接干化。目前采用較多的、比較典型的污泥熱干化工藝有渦輪薄層干化工藝、圓盤式干化工藝、槳葉式干化工藝等。下面對(duì)已經(jīng)開發(fā)并被廣泛且有成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的成套污泥干化系統(tǒng)設(shè)備做概括性介紹。

1.2.1 渦輪薄層干化裝置

渦輪薄層干化工藝屬于間接干化工藝。其主要設(shè)備有熱源系統(tǒng)、渦輪薄層干燥器、顆粒冷卻器、袋式除塵器、工藝風(fēng)機(jī)、渦輪洗滌冷凝器、汽水分離器、熱油/空氣熱交換器、濕污泥倉(cāng)、干污泥料倉(cāng)、污泥輸送裝置及生物除臭器等。其工藝過程是，含水率80%的脫水污泥被送至水平的渦輪薄層干燥器圓柱形干燥器中，干燥器由內(nèi)外二個(gè)同心圓筒組成，內(nèi)外筒隙充滿循環(huán)熱介質(zhì)，干燥器內(nèi)筒是高溫?zé)峥諝猓鐖D4所示。

脫水污泥由污泥泵輸入薄層干燥機(jī)中，被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)，污泥不斷地被離心力拋撒到定子的內(nèi)壁上又刮下來，反反復(fù)復(fù)形成厚度只3～5 mm的薄層進(jìn)行干燥。同時(shí)，污泥被轉(zhuǎn)子上的槳葉所推動(dòng)，從干燥機(jī)的進(jìn)料側(cè)向出料側(cè)連續(xù)移動(dòng)，污泥在干燥機(jī)中的停留時(shí)間約1分鐘左右。少量的循環(huán)工藝氣體與污泥逆向流動(dòng)，將干燥機(jī)中蒸發(fā)出的水蒸汽帶出，并對(duì)污泥降溫，保持出口處的干污泥以較低粉塵含量的顆粒狀排出。在干燥過程中，脫水污泥依靠熱媒的傳熱和工藝氣體的傳熱，一次性連續(xù)完成污泥的干燥過程。干燥機(jī)中的溫度一般90～95℃之間，而干燥后的污泥溫度低于90 ℃，呈均勻顆粒狀，形狀與干污泥的含固率相關(guān)。干污泥顆粒再經(jīng)過冷卻裝置進(jìn)一步冷卻后，送進(jìn)干污泥料倉(cāng)。工藝氣體攜帶的水蒸汽從濕污泥入口側(cè)排出薄層干燥機(jī)，由于氣體量少、流速低，僅帶出極少量的粉塵；通過冷凝洗滌塔將氣體中的水蒸汽冷凝，并把粉塵洗滌下來，由工藝風(fēng)機(jī)加壓后大部分循環(huán)使用。只有少部分氣體(約5%～10%)抽出去，使系統(tǒng)保持微負(fù)壓避免臭氣外逸。

1.2.2 圓盤式干化工藝

圓盤式干化機(jī)設(shè)計(jì)緊湊、驅(qū)動(dòng)功率小、傳熱面積大，使設(shè)備占地與廠房空間與傳統(tǒng)雙軸型、與多軸型槳葉式干化機(jī)相比較小，可降低投資、運(yùn)行成本等，如圖5所示。

臥式圓盤污泥干化機(jī)具有良好的適應(yīng)性：(1)采用蒸汽作為干化熱源，工作安全，工藝成熟。蒸汽與污泥不接觸，蒸汽冷凝后可回用，充分節(jié)約能源；(2)設(shè)置空氣補(bǔ)給口使尾氣排放更加順暢，系統(tǒng)負(fù)荷變??；(3)可靠性高，適用于處理大量的污泥；(4)運(yùn)行時(shí)氧含量、溫度和粉塵量低，安全性好；(5)臥式圓盤干化機(jī)每個(gè)豎立圓盤的左右兩面?zhèn)鳠?，傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸?。?6)輔助設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單；(7)干化機(jī)內(nèi)部污泥為濕污泥，為防止污泥粘結(jié)在轉(zhuǎn)碟上，在外殼內(nèi)壁有固定的較長(zhǎng)刮刀，伸到轉(zhuǎn)碟之間的空隙，起到攪拌污泥、清潔盤面的作用；(8)采用低溫?zé)嵩?≤180℃)加熱，圓盤上的污泥在停車時(shí)不會(huì)過熱；(9)所需輔助空氣少，尾氣處理設(shè)備小。缺點(diǎn)是：(1)臭氣產(chǎn)生量較大，車間必須保持微負(fù)壓；(2)臭氣處置基本上以風(fēng)機(jī)送入鍋爐爐膛焚燒為主，廠用電有所上升。

圓盤式干化機(jī)是最早用于污泥干化的干化機(jī)，在北侖電廠、嘉興電廠、嘉興新嘉愛斯電廠、寧波明州熱電、湖州南太湖熱電、宜興國(guó)信協(xié)聯(lián)電廠等多個(gè)項(xiàng)目中得以應(yīng)用，其工藝成熟、故障點(diǎn)少、維護(hù)和檢修方便。

1.2.3 槳葉式干化工藝

槳葉式蒸汽干化機(jī)是間接式干化機(jī)，干化機(jī)如圖6所示。其運(yùn)行原理是：蒸汽被輸送到旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔內(nèi)作為熱源用來間接加熱污泥。帶有槳葉的旋轉(zhuǎn)軸推動(dòng)進(jìn)入干化機(jī)的污泥從干化機(jī)進(jìn)口至出口方向運(yùn)動(dòng)并把塊狀的污泥破碎。污泥中的水份通過蒸汽的加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)掉的水蒸汽被干化機(jī)內(nèi)的循環(huán)氣體帶走。同時(shí)，經(jīng)過干化后的污泥在干化機(jī)末端排出。

槳葉式干化法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于對(duì)污泥采用干態(tài)輸送，容易造成污泥結(jié)塊，或粘結(jié)在槳葉上影響傳熱，導(dǎo)致熱效率下降。由于物料在干化過程中，需要使物料從干化機(jī)的進(jìn)口端移至干化機(jī)出口端，才能完成傳熱干化過程，而物料在加料及推移時(shí)易抱團(tuán)結(jié)塊，推動(dòng)阻力增加。

槳葉式干化機(jī)的缺點(diǎn)：(1)干燥器清空存在難度；(2)運(yùn)行中容易產(chǎn)生粉塵，安全風(fēng)險(xiǎn)增大；(3)針對(duì)高含砂量污泥存在磨損風(fēng)險(xiǎn)；(4)換熱面容易結(jié)垢。

污泥在槳葉式干燥機(jī)內(nèi)是從25%含固率一直干化至90%，其中跨越了45%～60%含固率粘滯區(qū)，其跨越粘滯區(qū)的“法寶”是反向旋轉(zhuǎn)的槳葉所產(chǎn)生的自清洗作用，其沒有換熱面的機(jī)械強(qiáng)制更新(刮削)，如果不進(jìn)行返混，其污泥很容易粘在換熱面上，其靠槳葉的反向旋轉(zhuǎn)是無法清除的。鑒于以上種種原因，類似紹興中環(huán)、寧波明州熱電等較早采用槳葉式干化技術(shù)的企業(yè)，在二期擴(kuò)建時(shí)均改用穩(wěn)定性更高的圓盤式干化技術(shù)。

2 板框式壓濾機(jī)壓榨工藝

板框式壓濾機(jī)的工作流程:壓緊濾板:壓緊油缸(或者其它的壓緊機(jī)構(gòu))工作，使動(dòng)板向定板方向移動(dòng)，把兩者之間的 濾板壓緊。在相鄰的濾板問構(gòu)成封閉的濾室。壓濾過程:給料泵(隔膜泵)將礦漿輸送 到濾室里，充滿后，壓濾開始，借助壓力泵或壓縮 空氣的壓力，進(jìn)行固液分離。松開濾板:利用拉開裝置將濾板按設(shè)定的 方式、設(shè)定的次序拉開。濾板卸料:拉開裝置相繼拉開濾板后，濾餅借助自重脫落，由下部的運(yùn)輸機(jī)運(yùn)走，如圖7所示。

板框式壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作容易，運(yùn)行穩(wěn)定，保養(yǎng)方便;過濾面積選擇范圍靈活;對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種中小型污泥脫水處理的場(chǎng)合。不足之處在于，濾框給料口容易堵塞，濾餅不易取出，不能連續(xù)運(yùn)行，處理量小，普通材質(zhì)方板不耐壓、易破板，濾布消耗大，板框很難做到無人值守，濾布常常需要人工清理，尤其是污泥壓榨水處理量較大。該工藝適合與污水處理廠合作，污泥壓榨出來的廢水返回至污水處理廠處理，老式板框式壓濾機(jī)污泥壓榨后含水率在60%左右，現(xiàn)在市場(chǎng)上超高壓壓濾機(jī)在深度脫水后含水率可以降至50%左右。板框式壓濾機(jī)在浙江富春環(huán)保熱電、清園生態(tài)熱電等多個(gè)項(xiàng)目中得以應(yīng)用，其工藝成熟、安全性好、運(yùn)行穩(wěn)定、檢修方便。

3 結(jié)束語(yǔ)

污泥利用特定的干化設(shè)備脫除污泥中的水分，使其的含水率降至預(yù)定程度，然后利用循環(huán)流化床鍋爐焚燒，焚燒釋放的熱量作為熱干化系統(tǒng)的熱源。目前國(guó)內(nèi)已建污泥干化焚燒系統(tǒng)較多，工藝各異，通過對(duì)以上工藝系統(tǒng)介紹，從適用性，運(yùn)行情況等方面給擬建、待建的污泥干化焚燒系統(tǒng)提供參考。