低溫除濕干化工藝在污泥處置中的應(yīng)用

低溫除濕干化工藝在污泥處置中的應(yīng)用

　　低溫除濕干化是近年開(kāi)發(fā)出的污泥處置新工藝，由于其具有能耗低、干化條件易于控制、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被人們所關(guān)注。本文擬通過(guò)對(duì)比分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，以對(duì)低溫除濕干化工藝在污水處理廠(chǎng)污泥處置中的可行性進(jìn)行研究，并為污泥處置工藝選型提供幫助。

　　1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　1.1工程背景

　　某市污水處理廠(chǎng)近期處理規(guī)模為t/d，遠(yuǎn)期處理規(guī)模t/d。主體污水處理工藝采用“改良A/A/O生物反應(yīng)池+混合反應(yīng)沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池”，尾水經(jīng)過(guò)二氧化氯消毒后排放。

　　1.2設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

　　分析該廠(chǎng)服務(wù)范圍內(nèi)用水大戶(hù)及發(fā)展規(guī)劃的調(diào)研，結(jié)合周邊污水處理廠(chǎng)進(jìn)水水質(zhì)情況，確定該工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，詳見(jiàn)表1所列。

　　按照環(huán)保部門(mén)要求，該工程出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。

　　1.3污泥處理概況

　　1.3.1近期污泥處理量

　　剩余污泥量：6400kg/d(絕干泥)，含水率99.2%，折合體積為800m3/d。

　　化學(xué)污泥量：627kg/d(絕干泥)，含水率99%，折合體積為62.7m3/d。

　　1.3.2遠(yuǎn)期污泥處理量

　　剩余污泥量：kg/d(絕干泥)，含水率99.2%，折合體積為1333.4m3/d。

　　化學(xué)污泥量：1045kg/d(絕干泥)，含水率99%，折合體積為104.5m3/d。

　　1.3.3污泥處置出路

　　出路一：污泥脫水后含水率≤60%，污泥外運(yùn)填埋處置。

　　出路二：污泥干化處理后含水率≤50%，外運(yùn)至市垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)，進(jìn)行焚燒處置。

　　1.4工程內(nèi)容

　　基于上述兩污泥處置出路，通過(guò)對(duì)不同污泥處理工藝的對(duì)比分析，最終確定污水處理廠(chǎng)污泥處理工藝。

　　2、污泥深度脫水工藝的選擇

　　2.1填埋出路的污泥處理工藝

　　目前，污水處理廠(chǎng)內(nèi)應(yīng)用較多的是帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)三種。

　　板框壓濾機(jī)一般為間歇操作，其設(shè)備大，基建設(shè)備投資較高，不能24h連續(xù)運(yùn)行，土建費(fèi)用也較高。但該型脫水機(jī)脫水效果好，泥餅含水率在65%~60%以下，運(yùn)輸量較小，可節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用。

　　帶式壓濾機(jī)具有脫水效率高，能源省，投資省等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用實(shí)例眾多。脫水后泥餅含水率較高，一般為78%~80%。

　　離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，附屬設(shè)備少，在密閉狀況下運(yùn)行，衛(wèi)生條件好，能長(zhǎng)期自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，費(fèi)用低。但噪音較大，電耗較高。脫水后泥餅含水率一般為70%~75%。

　　基于以上分析，考慮到出路為填埋時(shí)要求出泥含水率達(dá)到60%以下，因此采用板框壓濾機(jī)作為污泥脫水設(shè)備具有一定優(yōu)勢(shì)。

　　2.2污泥焚燒處置時(shí)的污泥處理工藝

　　在處置出路為焚燒時(shí)，污泥需深度脫水至含水率50%以下。目前滿(mǎn)足該要求的工藝主要有傳統(tǒng)污泥干化工藝和污泥低溫干化工藝等。

　　2.2.1傳統(tǒng)污泥干化工藝

　　傳統(tǒng)污泥干化工藝主要是通過(guò)直接或間接加熱的形式，降低污泥含水率。目前主要的干化工藝包括臥式薄層干化工藝、流化床工藝、盤(pán)式干燥工藝等。

　　2.2.2污泥低溫干化工藝

　　污泥除濕干化機(jī)的主要原理是利用干燥熱空氣為干燥介質(zhì)，通過(guò)除濕熱泵使污泥中的水份吸收空氣中的熱量汽化至空氣中，從而進(jìn)入冷凝裝置冷卻后排出系統(tǒng)，達(dá)到干燥目的。空氣為對(duì)流干燥的載熱載濕介質(zhì)。

　　在傳統(tǒng)污泥干化工藝中，臥式薄層干化工藝具有安全性高、能耗較低、尾氣產(chǎn)生量小、對(duì)不同污泥適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)需返混等優(yōu)勢(shì)。因此，擬對(duì)臥式薄層干化工藝和污泥低溫干化工藝作為污泥干化工藝比選方案，其比較如表3所列。

　　從表3可以看出，污泥低溫干化工藝設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本較低，可回收部分能量，能源利用效率高，較傳統(tǒng)污泥干化工藝有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，在焚燒出路時(shí)，污泥深度脫水工藝推薦采用污泥低溫干化工藝。

　　3、污泥深度脫水工藝設(shè)計(jì)

　　3.1污泥板框壓濾工藝設(shè)計(jì)

　　3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)

　　土建按5.0萬(wàn)m3/d實(shí)施，設(shè)備按3.0萬(wàn)m3/d安裝。

　　剩余污泥量：6400kg/d(絕干泥)，含水率：99.2%，折合體積為800m3/d;化學(xué)污泥量：627kg/d(絕干泥)，含水率：99%，折合體積為62.7m3/d。

　　壓濾機(jī)工作周期：≤3.5h;壓濾機(jī)工作壓力：≤1.5MPa;工作時(shí)間：16h/d;脫水泥餅含水率：≤60%;調(diào)理藥劑：FeCl3+CaO。

　　3.1.2工藝流程

　　工藝流程為帶式濃縮——污泥調(diào)理——板框脫水——填埋，具體詳見(jiàn)圖1所示。

　　3.1.3構(gòu)、建筑物(見(jiàn)表4)

　　3.1.4主要設(shè)備

　　(1)帶式濃縮機(jī)：2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù)：Q=50m3/h，P=3kW。

　　(2)板框壓濾機(jī)：2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù)：處理量9t干泥/d，P=13kW。

　　(3)石灰加藥裝置系統(tǒng)：1臺(tái);設(shè)備參數(shù)：V=20m3，P=13kW。

　　3.2污泥低溫除濕干化工藝設(shè)計(jì)

　　3.2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

　　土建按5.0萬(wàn)m3/d實(shí)施，設(shè)備按3.0萬(wàn)m3/d安裝。

　　剩余污泥量：同板框壓濾機(jī)方案。

　　工作時(shí)間：24h連續(xù)運(yùn)行；泥餅含水率：≤50%。

　　3.2.2工藝流程

　　工藝流程為疊螺脫水機(jī)——低溫除濕干化——焚燒，具體詳見(jiàn)圖2所示。

　　3.2.3構(gòu)、建筑物(見(jiàn)表5)

　　3.2.4主要設(shè)備

　　(1)疊螺脫水機(jī)：2臺(tái);設(shè)備參數(shù)：處理量5t/d，P=6.75kW。

　　(2)板框壓濾機(jī)：2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù)：處理量5t/d，P=6.75kW。

　　(3)石灰加藥裝置系統(tǒng)：1臺(tái);設(shè)備參數(shù)：V=20m3，P=13kW。

　　4、污泥深度脫水工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　4.1板框壓濾工藝投資及運(yùn)行成本分析

　　根據(jù)污泥板框壓濾工藝設(shè)計(jì)，對(duì)其投資及運(yùn)行成本進(jìn)行分析，結(jié)果如下。

　　4.1.1投資(見(jiàn)表6)

　　4.1.2成本(見(jiàn)表7)

　　4.2低溫除濕干化工藝投資及運(yùn)行成本分析

　　根據(jù)污泥低溫除濕干化工藝，對(duì)其投資及運(yùn)行成本進(jìn)行分析，結(jié)果如下。

　　4.2.1投資(見(jiàn)表8)

　　4.2.2成本(見(jiàn)表9)

　　4.2.3焚燒發(fā)電收益

　　采用低溫除濕干化后的污泥運(yùn)送至市垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行焚燒處理。根據(jù)污泥相關(guān)參數(shù)初步核算，其發(fā)電量約2822.40kW·h，發(fā)電收益按0.5元/kW·h計(jì)算，則其收益為1411.20元/d。

　　綜上所述，污泥低溫除濕干化工藝較板框壓濾工藝的投資及成本均稍高。但板框壓濾工藝處理后污泥中混有大量石灰等藥劑，無(wú)法進(jìn)一步資源化利用，而低溫除濕干化工藝的出泥經(jīng)焚燒發(fā)電后可產(chǎn)生一定收益。因此，低溫除濕干化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面具有一定優(yōu)勢(shì)，也更加符合國(guó)家政策要求。

　　5、結(jié)論

　　(1)污泥低溫除濕干化工藝響應(yīng)了國(guó)家對(duì)污泥處理減量化、穩(wěn)定化、資源化的政策要求，是一種適用于污水處理廠(chǎng)污泥處理的新工藝。

　　(2)在有條件對(duì)污泥進(jìn)行焚燒發(fā)電處置時(shí)，低溫除濕干化工藝的出泥經(jīng)焚燒發(fā)電后可產(chǎn)生一定收益，因此低溫除濕干化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面較傳統(tǒng)板框壓濾工藝具有一定優(yōu)勢(shì)。(來(lái)源：天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院)