太陽(yáng)能污泥干化裝置的外圍設(shè)備

德國(guó)HUBER SE公司 ■ 高穎

一 太陽(yáng)能污泥干化裝置的發(fā)展情況

截至2010年底，目前德國(guó)投入運(yùn)轉(zhuǎn)的污泥干化裝置共有135套，其中：太陽(yáng)能污泥干化裝置72套；帶式污泥干化裝置16套；其他類型的熱干化裝置47套。

從污泥干化裝置的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，太陽(yáng)能污泥干化裝置的數(shù)量發(fā)展最快，整個(gè)歐洲投入運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置數(shù)量已超過(guò)450套，成為分散型污泥干化處理的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)手段。

太陽(yáng)能污泥干化裝置除了污泥運(yùn)輸、污泥翻滾和通風(fēng)技術(shù)之外，還要求一系列其他外圍配套設(shè)備。德國(guó)雖然是太陽(yáng)能污泥干化技術(shù)的產(chǎn)生地，且擁有大量投入運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，但至今沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行相應(yīng)的項(xiàng)目配套設(shè)計(jì)工作。

本文詳細(xì)介紹了太陽(yáng)能污泥干化裝置在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須注意的一些重要事項(xiàng)，以期為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)工作時(shí)提供一些參考。

二 濕泥進(jìn)料方法

根據(jù)所采用的太陽(yáng)能干化工藝不同，允許進(jìn)入干化車間的污泥濕度和布料方式有區(qū)別：對(duì)點(diǎn)式翻泥裝置，可注入稀漿污泥(約2%～4%DS)，同時(shí)進(jìn)行污泥濃縮脫水和污泥干化，但只能用于小型污水處理廠；對(duì)橋架型翻泥裝置，要求脫水的固含量最好在20%DS以上。

采用太陽(yáng)能污泥干化裝置進(jìn)行脫水污泥(DS＞20%)的干化處理時(shí)，一般通過(guò)普通鏟車或帶有伸縮臂的鏟車將脫水污泥輸入干化車間，并進(jìn)行布料。這些鏟車還能將干化污泥裝入運(yùn)泥卡車。

通常情況下，通過(guò)普通運(yùn)貨卡車進(jìn)行干泥運(yùn)輸要比采用集裝箱車運(yùn)輸成本低。但需考慮到裝運(yùn)卡車的裝運(yùn)高度，有時(shí)一些沒(méi)有配置伸縮臂的鏟車在鏟泥裝運(yùn)時(shí)無(wú)法達(dá)到卡車的料斗高度(圖1)。

卡車的投資費(fèi)用較高，一般為30～40萬(wàn)元/輛。為實(shí)現(xiàn)將各種垃圾物質(zhì)以最簡(jiǎn)單、廉價(jià)方式運(yùn)出污水處理廠，在投資購(gòu)買卡車時(shí)，需兼顧能否同時(shí)用于其他目的，例如用于運(yùn)輸格柵機(jī)械產(chǎn)生的柵渣和沉砂池生成的砂石物質(zhì)。另外，還需考慮配套鏟車是否也能采用帶有縮臂的鏟車將柵渣或沉砂物質(zhì)裝入卡車，而不是采用集裝箱裝運(yùn)。

若用戶要求污泥進(jìn)料和出料以自動(dòng)方式進(jìn)出干化車間，則可采用布料螺桿或皮帶運(yùn)輸機(jī)。

采用太陽(yáng)能污泥干化裝置進(jìn)行稀漿濕泥(約2%～4%DS)的干化處理時(shí)，一般采用管道布料，其中有些管道內(nèi)安裝靜態(tài)混合器，用于加注/混合絮凝劑藥液(圖2)。

干泥的出料排放，可采用鏟車或帶有伸縮臂的鏟車進(jìn)行卡車裝運(yùn)。將干泥輸出，更適合租賃用車。

三 污泥中間儲(chǔ)存場(chǎng)所

太陽(yáng)能干化裝置是以半自然方式進(jìn)行市政污泥的干化處理，因此隨著季節(jié)變化，污泥的干化效率也相應(yīng)呈周期性波動(dòng)。在德國(guó)夏季晴天時(shí)，水蒸發(fā)量有時(shí)高達(dá)4L/(m3·d)以上；而在冬季雨天時(shí)，水蒸發(fā)量幾乎為零。因此，在考慮所需要的污泥儲(chǔ)存體積時(shí)，必須考慮的因素有：干化系統(tǒng)的工作方式(批式工作還是連續(xù)工作)；污泥脫水機(jī)的工作方式(采用移動(dòng)脫水裝置進(jìn)行突擊脫水還是采用固定安裝的脫水機(jī)械進(jìn)行均勻連續(xù)的脫水工作)；冬季最低水蒸發(fā)量(4周日平均值)；夏季最大水蒸發(fā)量(4周日平均值)。

對(duì)于冬季最低水蒸發(fā)量和夏季最大水蒸發(fā)量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，用戶可參照供貨商的報(bào)價(jià)技術(shù)說(shuō)明書。與規(guī)劃中的設(shè)計(jì)公式相比較，可知理想狀態(tài)和實(shí)際狀態(tài)下，脫水污泥的產(chǎn)量受季節(jié)變化的影響情況。其泥量波動(dòng)曲線如圖3所示。同時(shí)，還可知在最大或最小水蒸發(fā)量情況下，所需污泥儲(chǔ)存體積，其中包括一定的緩沖儲(chǔ)存容積。

這一計(jì)算結(jié)果必須和現(xiàn)有污水廠內(nèi)的污泥儲(chǔ)存體積相比較，如果不夠，則必須追加庫(kù)存體積或料倉(cāng)。通過(guò)描繪隨季節(jié)變化的污泥入倉(cāng)泥量和出倉(cāng)泥量曲線，可對(duì)料倉(cāng)內(nèi)的污泥體積變化情況了如指掌。這樣一來(lái)，就可十分簡(jiǎn)單地選擇設(shè)計(jì)污泥庫(kù)存面積或體積。

根據(jù)具體情況和所采用的翻泥技術(shù)，在緊急情況下可將干化車間的部分區(qū)域作為脫水污泥的儲(chǔ)存料倉(cāng)使用。如果需要這些面積，則應(yīng)該在設(shè)計(jì)過(guò)程中說(shuō)明標(biāo)出。但是，必須明確指出在污水生化處理裝置內(nèi)不能存積污泥，即嚴(yán)禁不按設(shè)計(jì)要求隨意增加生化池的固體物質(zhì)濃度。

太陽(yáng)能干化裝置冬季運(yùn)轉(zhuǎn)處理量低，需配置污泥儲(chǔ)存箱(如圖4)。在將干泥運(yùn)出輸入污泥集裝箱時(shí)，則要求對(duì)其加蓋或至少鋪上一塊帆布。

四 太陽(yáng)能干化裝置的組成和材料

采用太陽(yáng)能污泥干化裝置進(jìn)行稀漿濕泥(約2%～4%DS)的干化處理時(shí)，必須在布料管道內(nèi)注射投加絮凝液，使水和固體物質(zhì)可相互快速分離。約經(jīng)2d后，干化車間內(nèi)的固含量可達(dá)到12%DS以上。絮凝劑投加量由干化裝置供貨說(shuō)明給出，而在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中則由用戶決定絮凝劑的實(shí)際投加量。

五 各種污泥翻滾設(shè)備和技術(shù)

采用太陽(yáng)能污泥干化裝置進(jìn)行脫水污泥(DS＞20%)的干化處理時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生過(guò)濾水。而采用太陽(yáng)能污泥干化裝置進(jìn)行稀漿濕泥(約2%～4%DS)的干化處理時(shí)，則必須在干化床底部安裝排水管道系統(tǒng)。通過(guò)投加絮凝液，稀漿污泥可快速脫水，在進(jìn)料的同時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大量過(guò)濾液體。

太陽(yáng)能干化裝置的進(jìn)料系統(tǒng)——排水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和水泵的選型，最好讓供貨商來(lái)確定。由于有些污水處理廠采用部分好氧穩(wěn)定化處理工藝，或污泥在儲(chǔ)存池內(nèi)停留時(shí)間很長(zhǎng)，會(huì)在污泥混濁水/滲濾液內(nèi)產(chǎn)生較高的氨氮濃度。因此應(yīng)盡可能選擇較大容積的儲(chǔ)存池，否則會(huì)影響生物污水處理過(guò)程。儲(chǔ)存池的實(shí)際容積最終應(yīng)根據(jù)污水廠的具體情況來(lái)確定。

若有條件采用移動(dòng)型或固定安裝的脫水裝置，應(yīng)盡可能采用高效脫水裝置，這樣可節(jié)省過(guò)濾液池的建造。

六 干泥外送

一般情況下干泥出料采用鏟車或帶伸縮臂的鏟車，同時(shí)在干化床之外放置一個(gè)干泥集裝箱，用于收集干泥。這種方法被證明十分有效。

干泥的外送可通過(guò)覆蓋帆布的污泥集裝箱或大型卡車進(jìn)行。大型卡車每次外運(yùn)的泥量很大，最高運(yùn)輸量可達(dá)25t以上，因此每噸運(yùn)輸價(jià)格相對(duì)較低。但為裝滿卡車，要求每次裝運(yùn)時(shí)必須擁有足夠泥量(圖5)。

為方便運(yùn)輸管理，要求設(shè)計(jì)時(shí)在干化車間旁留有停車場(chǎng)或卡車轉(zhuǎn)彎場(chǎng)地，修建的運(yùn)輸車道必須考慮大型卡車的載重狀態(tài)。

如果采用小型集裝箱裝泥，集裝箱必須在污泥廠內(nèi)中轉(zhuǎn)放置，則必須設(shè)計(jì)一個(gè)干泥存放站。實(shí)驗(yàn)證明，這些干泥存放站必須加蓋進(jìn)行防風(fēng)防雨處理。同時(shí)，還需要注意：設(shè)計(jì)頂蓋的高度和斜度時(shí)，集裝箱卡車?yán)洉r(shí)可直接將集裝箱裝上卡車，無(wú)需再采用人工水平推移集裝箱。

七 雨水排放

在德國(guó)，雨水收集和排放方式必須事先獲得有關(guān)部門的批準(zhǔn)。最簡(jiǎn)單的處理方法是通過(guò)傾斜房頂將雨水(或溶解積雪)直接排入周圍土地。如果因?yàn)闈B漏土壤質(zhì)量問(wèn)題，不能在雨水產(chǎn)生地進(jìn)行滲漏處理，則必須將雨水渠排入周圍接受水體，而不是進(jìn)入污水廠進(jìn)水渠。

在北方地區(qū)，為了防止冬季積雪和冰塊堵塞雨水排放管道，有時(shí)這些管道還必須配置防凍加熱處理。因?yàn)榕快o力結(jié)構(gòu)問(wèn)題，必須始終保證溶雪水能夠順利排放。根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)雨水排放管道和雨水滲漏池進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。

八 外熱輸入

用戶單位的地理位置和氣候條件對(duì)太陽(yáng)能干化裝置的處理效率影響很大。如德國(guó)北部Bremen城進(jìn)行太陽(yáng)能干化處理時(shí)，需要的干化面積要比德國(guó)南部Karlsruhe城大10%。

德國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在純太陽(yáng)能干化情況下，德國(guó)南部每年平均水蒸發(fā)量約800 kg/m2，而在德國(guó)北部?jī)H為700 kg/m2左右。

我國(guó)各地經(jīng)緯度和氣候差異很大，太陽(yáng)能干化裝置在各地的單位處理能力會(huì)有很大區(qū)別。因此，許多工程設(shè)計(jì)參數(shù)必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，整理研究后才能獲得。

此外，太陽(yáng)能干化裝置在夜間和冬季，污泥干化的實(shí)際效率很低，因此許多項(xiàng)目中，用戶都考慮輸入外熱，以加強(qiáng)太陽(yáng)能干化裝置的處理效率。通過(guò)外熱輸入，可為太陽(yáng)能干化裝置帶來(lái)一些好處：提高污泥的干化程度，但一般建議污泥干化≤90%DS，否則會(huì)帶來(lái)粉塵問(wèn)題；降低所需污泥干化面積或提高單位面積上的污泥處理能力。

常用的外來(lái)能源主要有以下幾種：

(1)在干化床底下鋪設(shè)加熱地板

對(duì)污水廠清理后的污水進(jìn)行污水換熱提熱處理，通過(guò)熱泵技術(shù)將水溫提升至45℃左右，然后輸入地板進(jìn)行加溫(圖6)。法國(guó)和瑞士的許多太陽(yáng)能污泥干化項(xiàng)目都采用這種技術(shù)輸入外熱，這是因?yàn)榉▏?guó)的電源主要來(lái)自核電廠，電費(fèi)相對(duì)比較便宜。

(2)通過(guò)干化車間支架上的鼓風(fēng)機(jī)吹入廢熱

在德國(guó)，大多數(shù)污水廠都進(jìn)行污泥消化處理，并進(jìn)行沼氣發(fā)電。沼氣發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的冷卻熱水溫度約為90～95℃，這部分廢熱可以輸入干化大廳，增強(qiáng)太陽(yáng)能干化處理。

(3)通過(guò)“黑太陽(yáng)”輸入熱能

在不進(jìn)行沼氣發(fā)電的地方，由紅外線燃燒器產(chǎn)生熱量，輸入干化車間。

通過(guò)以上方法輸入熱能，加熱污泥或空氣，可明顯提高污泥干化效率。從輸入熱能的效率分析，加熱空氣所提高的效率要比通過(guò)加熱地板/加熱污泥的效率高。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)工作根據(jù)所能夠提供的熱能形式和數(shù)量進(jìn)行。

在實(shí)際工作中往往存在以下沖突：夏季陽(yáng)光充足溫度高，同時(shí)沼氣產(chǎn)量高，沼氣發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的廢熱量也很高；冬季需要大量廢熱時(shí)，往往沼氣產(chǎn)量和廢熱產(chǎn)量都很低。因此，設(shè)計(jì)工作中還必須考慮冬季污泥干化外來(lái)廢熱短缺的問(wèn)題。

必須指出的是：如果能夠始終保證消費(fèi)厭氧消化塔產(chǎn)生沼氣，則污水處理廠沒(méi)有必要配置火炬燃燒裝置。

九 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)脫水污泥的儲(chǔ)存、滲濾液管道布置和進(jìn)料泵、污泥進(jìn)料、布料和干泥運(yùn)輸工具、絮凝劑加藥站、滲濾液儲(chǔ)存池與水處理裝置和外來(lái)能源的輸入方式等的介紹，為國(guó)內(nèi)同行設(shè)計(jì)太陽(yáng)能干化裝置工作提供了參考依據(jù)。同時(shí)，也為太陽(yáng)能干化裝置新技術(shù)涉及的外圍配套設(shè)施的配置和選型設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)規(guī)范和注意的問(wèn)題。

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