低溫余熱污泥干化技術(shù)研究與應(yīng)用

劉天亮 楊豹 李蒙蒙 范坤（安徽晉煤中能化工，安徽 阜陽236400）

晉煤中能化工股份有限公司二期航天粉煤氣化裝置，自2012 年裝置運行以來，變換反應(yīng)余熱未能充分利用，除氧槽蒸汽放空量大。脫鹽水損耗高、現(xiàn)場環(huán)境差、周圍設(shè)備腐蝕較快、系統(tǒng)出口變換氣溫度高等問題一直沒有得到有效解決;2014年中能化工三期污水處理裝置自運行以來，系統(tǒng)每天產(chǎn)生12-14噸濕污泥，一直沒有找到有效處置途徑，造成生化系統(tǒng)的污泥日益增多，沉降比長期處于99%以上，系統(tǒng)處理各種污染物的能力受到嚴(yán)重制約，給污水處理裝置的正常運行帶來很大隱患，給公司環(huán)保工作帶來前所未有的壓力。經(jīng)積極探索，多方查找資料，在與兄弟單位充分溝通交流的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司現(xiàn)有條件，最終確定綜合回收利用二期變換余熱，為低溫污泥干化裝置提供熱源，對污水處理系統(tǒng)污泥進行干化處理，干化后的污泥送熱電鍋爐焚燒。實際運行，證明該工藝線路選擇合理，干化裝置投運后變換除氧槽蒸汽放空明顯減小，解決了污泥處理難題，三期污水處理裝置實現(xiàn)了長周期高效穩(wěn)定運行，消除了公司環(huán)保隱患；干化后的污泥送熱電鍋爐燃燒產(chǎn)生熱能，實現(xiàn)了變廢為寶；同時干化裝置自動控制水平高，滿足現(xiàn)場無人值守要求，運行現(xiàn)場干凈，無異味，大大提升公司環(huán)保形象。

1 低溫余熱污泥干化工藝簡介

污水處理污泥經(jīng)陽離子絮凝劑配比后到蝶螺機脫水后，被送至低溫余熱干化設(shè)備的料斗內(nèi)，進入干化裝置的網(wǎng)帶上;變換過來的熱水與干冷空氣換熱后，變成干熱空氣，干熱空氣由干燥箱底部自下而上，加熱切條成型網(wǎng)帶上的污泥，與污泥充分接觸后，將污泥干化，濕熱空氣則進入除濕系統(tǒng)，通過降溫的方式使得濕熱空氣溫度低于露點，水汽得以冷凝并排出系統(tǒng)至廠區(qū)污水管道，“脫水”后干冷空氣再次加熱變?yōu)闊岣煽諝庠诟稍锵鋬?nèi)繼續(xù)干化污泥，全過程中空氣循環(huán)利用，故無尾氣產(chǎn)生。該系統(tǒng)可將污泥含水率降低至10%，料斗內(nèi)干化后污泥可以直接儲存和運輸。

工作原理示意圖：

2 變換低溫余熱脫鹽水流程圖：

來自脫鹽水站的脫鹽水溫度40℃左右，經(jīng)變換脫鹽水換熱器與變換氣換熱后，脫鹽水溫度上升到90℃左右，一部分進入變換除氧槽，另一部分進入污水處理干化裝置換熱器，在干化裝置內(nèi)與干冷空氣完成熱量交換后，脫鹽水溫度降低到60℃，回到變換除氧槽內(nèi)，供變換及合成廢鍋補水。

3 低溫余熱干化技術(shù)綜合與企業(yè)當(dāng)前同類研究、同類技術(shù)綜合比較

目前國內(nèi)污泥干化裝置主要有：槳葉式干化技術(shù)、兩段式干化技術(shù)、低溫余熱干化技術(shù)。

槳葉式干化技術(shù)采用0.6-0.8MPa 蒸汽加熱飽和水蒸氣作為熱源，進入干燥機殼體夾套和槳葉軸內(nèi)腔，熱載體溫度為130～180℃，出料溫度高，約100℃左右，污泥含水率60%左右，存在“膠粘相”階段，含水率只能通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不易控制原始形態(tài)，顆粒大小不均勻，且呈塊狀，機械摩擦較大，導(dǎo)致粉塵含量較高，造成空氣二次污染。采用高溫蒸發(fā)水分，熱氣攜帶部分粉塵及裂解污泥物質(zhì)，冷卻后水中仍含有固體成分，需要再次處理，且不利于除臭系統(tǒng)冷凝器的長周期運行。干燥溫度過高，污泥細胞璧結(jié)殼、外表結(jié)焦，反而難以脫水，導(dǎo)致干燥效率低，干燥時間長，能耗大，開停操作相對復(fù)雜，主機運行周期在3—5年。

兩段式干化技術(shù)，第一級使用高壓帶式壓濾機把含水量96%的濕泥脫水至65%，再經(jīng)第二級干化處理，最終水含量降至10%-40%。第一級脫水需要加入大量粉狀污泥改性劑，現(xiàn)場粉塵不易控制，后期污泥處理量大大增加，同時成型困難，不利于第二級處理。壓濾出水PH 較高，需要回到綜合池稀釋后處理，開停操作復(fù)雜。需要增加操作人員1名，電費、藥劑、人工綜合費用偏高。

低溫余熱干化機采用低溫(65-80℃)全封閉干化模式，運行現(xiàn)場干凈，無氣味，無臭氣外溢，無需安裝復(fù)雜的除臭等其他環(huán)保裝置，干化后污泥含水量低，經(jīng)干化裝置壓濾、干化后，污泥含水率10%～40%，幾乎無粉塵產(chǎn)生，出來的污泥溫度低（＜50℃）無需冷卻，可以直接儲存;采用自動化控制，全自動運行，節(jié)約大量人工成本；可實現(xiàn)遠傳集中控制；采用變頻無級調(diào)速可任意調(diào)節(jié)含水率(10%-30%)。操作方便：可連續(xù)和間斷運行，開停操作簡單，不需要預(yù)熱、運行成本低。

低溫低溫余熱干化機是無承壓設(shè)備，干化過程不產(chǎn)生粉塵，，采用低溫(65-80℃)全封閉干化模式，工作過程中熱量損失小，設(shè)備周圍溫度低，無臭氣外溢，無需安裝復(fù)雜的除臭等其他環(huán)保裝置，無高溫介質(zhì)，安全系數(shù)高。

綜上所述，低溫余熱干化裝置壓濾、干化后污泥與當(dāng)前同類研究、同類技術(shù)綜合比較具有以下特點

（1）污泥含水量低，含水率控制在10%～40%，可以直接摻燒與熱電鍋爐；

（2）粉塵含量低：因污泥含水率低，靜態(tài)攤放，與接觸面無機械靜電摩擦，幾乎無粉塵產(chǎn)生；

（3）易于儲存：出來的污泥溫度低（＜50℃）無需冷卻，可以直接儲存；

（4）回收利用率高：采用低溫除濕，蒸發(fā)熱氣中不攜帶任何粉塵顆粒，冷凝水中幾乎不含固體雜質(zhì)，可直接回收；

（5）環(huán)保型：采用低溫(65-80℃)全封閉干化模式，運行現(xiàn)場干凈，無臭氣外溢，無需安裝復(fù)雜的除臭等其他配套環(huán)保裝置；

（6）自動化控制：全自動運行，可實現(xiàn)遠傳集中控制；

（7）操作方便：可連續(xù)和間斷運行，開停操作簡單，

（8）運行成本低：由于低溫干化裝置采用全自動運行，無需增加操作人員，綜合回收利用變換低溫?zé)崴酂幔籽b置電機運行功率只有40kw，遠遠低于其他污泥處理工藝的成本。

4 效益分析

4.1經(jīng)濟效益

（1）減少除氧器蒸汽的放空量，除氧槽蒸汽壓力由80KPa降到30KPa，變換每天可以回收低壓蒸汽24 噸，產(chǎn)生的效益為100.8萬元

（2）每天經(jīng)干化裝置干燥除濕后的干化污泥量5噸，摻燒到熱電鍋爐，產(chǎn)生蒸汽的效益21萬元。

（3）運行費用：將含水量90%的污泥干化至30%，因為用的是余熱廢水所以熱源不計成本，主要的消耗就是電耗。此設(shè)備所有電氣設(shè)備的功率為40KW，污泥的處理費用為20.16萬元。

經(jīng)回收變換余熱，回收污泥燃燒后全年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為：100.8+21-20.16=101.64萬元。

4.2 環(huán)境效益

中能公司污水處理系統(tǒng)自低溫余熱干化裝置運行以來，污泥沉降比明顯下降，系統(tǒng)污泥沉降比維持在60-70%的正常范圍，污染物處理能力有了很大的提高，外排水中氨氮、COD、總氮、總磷均低于國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，消除了存在的環(huán)保隱患。

4.3 社會效益

低溫余熱干化裝置投運后，不僅解決了本公司污泥處置難題，消除了環(huán)保隱患，實現(xiàn)達標(biāo)排放的同時，做到資源合理利用。同時為污水處理行業(yè)污泥科學(xué)、經(jīng)濟、合理處置提供了可行方案。

5 結(jié)語

綜上所述，該項目技術(shù)方法成熟、節(jié)電節(jié)能效果明顯，自動化程度高安全聯(lián)鎖系統(tǒng)完善。在我公司已連續(xù)運行1年以上，現(xiàn)本裝置代表了當(dāng)前國內(nèi)污泥處理技術(shù)的最高水平，經(jīng)濟、環(huán)保效益突出，具有極高的推廣價值。