1、污泥干化技術(shù)簡介
早在20世紀(jì)40年代,日本和歐美就已經(jīng)用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,污染干化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)正逐漸顯現(xiàn)出來:
①污泥顯著減容,體積可減少4~5倍;
②形成顆?;蚍蹱罘€(wěn)定產(chǎn)品,污泥性狀大大改善;
③產(chǎn)品無臭且無病原體,減輕了污泥有關(guān)的負(fù)面效應(yīng),使處理后的污泥更易被接受;
④產(chǎn)品具有多種用途,如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。
所以無論填埋、焚燒、農(nóng)業(yè)利用還是熱能利用,污泥干化都是重要的第一步,這使污泥干化在整個(gè)污泥管理體系中扮演越來越重要的角色。20世紀(jì)90年代以來,運(yùn)用污泥干化技術(shù)處理城市污泥得到迅速發(fā)展。
2、污泥干化設(shè)備
污泥干化設(shè)備有許多不同的種類,其中常見的類型有:
(1)直接加熱式。原理為對(duì)流加熱,代表設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓、流化床等;
(2)間接加熱式。原理為傳導(dǎo)或接觸加熱,代表設(shè)備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等;
(3)熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。
3、污泥干化技術(shù)的進(jìn)展
下面結(jié)合在美國的實(shí)際考察結(jié)果,就污泥干化的一些技術(shù)要點(diǎn),簡要介紹市場(chǎng)主流干化技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)展情況。
3.1污泥粘結(jié)問題
現(xiàn)有的污泥干化設(shè)備從進(jìn)料方式和產(chǎn)品形態(tài)上大致可以分為兩類:一種是采用干料返混系統(tǒng),濕污泥在進(jìn)料前先與一定比例的干泥混合,含水率降至30%~40%,然后才進(jìn)入干燥器,產(chǎn)品為球狀顆粒,是結(jié)合干燥與造粒為一體的工藝;另一種是濕污泥直接進(jìn)料,產(chǎn)品多為粉末狀。
干燥不同的污泥,如工業(yè)污泥和城市污泥,對(duì)設(shè)備的要求也不盡相同。最初能成功用于干燥工業(yè)污泥的設(shè)備直接用于城市污泥,卻不一定能成功。這是因?yàn)槌鞘形勰嗟奶匦允欠浅U?,且在干燥過程中有一特殊的膠粘相階段(含水率為60%左右)。在這一極窄的過渡段內(nèi),污泥極易結(jié)塊,表面堅(jiān)硬、難以粉碎,而里面卻仍是稀泥。這為污泥的進(jìn)一步干燥和滅菌帶來極大困難。為了克服這一困難,達(dá)到含固率>90%的干燥效果,就產(chǎn)生了干料返混工藝。干燥器進(jìn)料前先將一定比例含固率>90%的干泥顆粒返回混合器(或稱涂層機(jī))與濕污泥混合,其過程中干粒起到如珍珠核的作用,濕污泥只是薄薄地包裹在干粒外面??刂苹旌系谋壤?,使混合物的含水率降到30%~40%,這樣使污泥直接越過膠粘相,大大減輕了污泥在干燥器內(nèi)的粘結(jié),干燥時(shí)只需蒸發(fā)顆粒表層的水分,使干燥容易進(jìn)行,能耗降低。
直接加熱系統(tǒng)出于其自身的需要,多采用干料返混。早期的間接加熱系統(tǒng)采用濕污泥直接進(jìn)料,由于濕污泥的粘結(jié)造成設(shè)備的磨蝕損耗相當(dāng)嚴(yán)重,并由此引發(fā)了一些安全事故,其中部分設(shè)備因此停產(chǎn)。后來有的間接加熱系統(tǒng)如西格斯(Seghers)的珍珠工藝也采用了干料返混,成功生產(chǎn)出球狀顆粒,且設(shè)備運(yùn)行良好,能耗也低。其蒸發(fā)每kg水只需3100kJ的熱能消耗。也有的間接加熱系統(tǒng),如Fenton的專利間接回轉(zhuǎn)室(IRC系列)仍采用濕污泥直接進(jìn)料,但其重點(diǎn)解決了污泥粘結(jié)的問題:它采用雙螺旋推進(jìn)器,兩套螺旋之間互相清潔表面,并且采用不等螺距設(shè)計(jì),盡量避免污泥在設(shè)備表面的粘結(jié)。實(shí)踐表明也取得了較好的效果,并使整套污泥干化系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量大為精簡。
3.2尾氣處理和臭味控制
國外對(duì)污泥處理的管理非常嚴(yán)格,它必須是環(huán)境安全的,不能產(chǎn)生二次污染。所以國外的污泥干化技術(shù)很重視尾氣處理和臭味控制。早期的ESP直接加熱系統(tǒng),引入外部空氣經(jīng)加熱后通入干燥器,蒸發(fā)污泥中的水分并運(yùn)送污泥。離開干燥器后熱風(fēng)與干污泥顆粒分離,然后經(jīng)過除塵、熱氧化除臭后排放。由于熱風(fēng)的量很大,使得尾氣處理成本非常高,這一缺陷使人們一度將興趣轉(zhuǎn)到了間接加熱系統(tǒng)上。后來,安德里茲(Andritz)的轉(zhuǎn)鼓式直接加熱工藝采用了氣體循環(huán)回用的設(shè)計(jì),使這一缺陷得到明顯改善。在其干燥工藝中,熱風(fēng)經(jīng)過除塵、冷凝、水洗后,85%返回轉(zhuǎn)鼓,只有15%需經(jīng)過熱氧化除臭后排放。這減少了尾氣處理的負(fù)擔(dān),更重要的是大大減少了外部空氣的引入量,將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)氧氣的含量維持在很低的水平,從而很大程度上提高了系統(tǒng)的安全性能。對(duì)于間接加熱系統(tǒng),尾氣的量要小得多,相應(yīng)尾氣處理的負(fù)擔(dān)要輕得多。西格斯干燥設(shè)備的尾氣經(jīng)冷凝、水洗后送回燃燒爐,將產(chǎn)生臭味的化合物徹底分解,所以其尾氣能滿足很嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。另外,無論是直接加熱或間接加熱系統(tǒng),干燥設(shè)備內(nèi)部都采用適當(dāng)負(fù)壓,避免了臭氣的外泄,工廠的污泥倉、干燥車間、成品倉等構(gòu)筑物內(nèi)的氣體都抽走集中處理。
3.3設(shè)備安全
在老式干燥器里,起火或爆炸相當(dāng)頻繁,令污泥干燥設(shè)備的安全性能倍受置疑?,F(xiàn)在,起火或爆炸的大部分原因已經(jīng)明確,與爆炸有關(guān)的三個(gè)主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝報(bào)道或許會(huì)有些差異,但總的來說必須控制的安全要素是:氧氣含量<12%;粉塵濃度<60g/m3;顆粒溫度<110℃?,F(xiàn)在的污泥干化技術(shù)都非常重視設(shè)備的安全性,并針對(duì)性地采取了措施來完善設(shè)計(jì)和加強(qiáng)管理。對(duì)于控制氧氣的含量,間接加熱器如西格斯的干燥設(shè)備還附加了氮?dú)獗Wo(hù)來確保系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量<2%;直接加熱器,如安德里茲的轉(zhuǎn)鼓則如前所述,通過氣體循環(huán)使用來控制氧氣含量<8%.系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是非常重要的,在安德里茲的系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了氧氣超標(biāo)保護(hù),一旦氧氣含量超過10%,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。顆粒溫度的控制關(guān)鍵在于控制污泥在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間,必須保持干泥中適量的水分,以避免污泥過熱而燃燒,所以當(dāng)污泥達(dá)到一定的干度(如90%)就需離開干燥器。這也使解決污泥在設(shè)備內(nèi)的粘結(jié)問題顯得尤為重要。對(duì)于粉塵的控制,采用干料返混的干燥工藝較好,而對(duì)于那些產(chǎn)生粉狀產(chǎn)品的間接加熱設(shè)備則需注意這個(gè)問題。另外污泥干化廠還需考慮其它的安全因素:設(shè)計(jì)有濕污泥倉的工廠,必須考慮甲烷的產(chǎn)生而盡量減少濕泥的貯存時(shí)間,在安德里茲的設(shè)計(jì)中將濕泥倉中甲烷濃度控制在1%以下;干泥倉的安全同樣受到重視,為防止自燃,干泥顆粒的溫度必須控制在40℃以下。
4、結(jié)語
在新千年里,污泥干化仍將繼續(xù)不斷地發(fā)展、完善和受到歡迎。據(jù)預(yù)測(cè),在歐洲未來的10年里,采用熱處理的污泥量將翻一番。污泥干化設(shè)備也在向大型化發(fā)展,如安德里茲建成了歐洲最大的污泥干化廠——英國的Bransands,處理能力為蒸發(fā)水量7×5000kg/h,西格斯在巴塞羅那建了世界上最大的間接加熱污泥干化廠,蒸發(fā)水量能力為4×5000kg/h.同時(shí)污泥干化設(shè)備在安全性能包括環(huán)境友好方面不斷完善,設(shè)備開發(fā)商在降低能耗上所作的努力使污泥干化的經(jīng)濟(jì)可行性得到顯著改善。
來源:固廢觀察
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