污泥干化焚烧工艺,就是将城市污水处理厂脱水后的湿污泥(一般含水率在80%左右)采用适当的干化工艺,将其含水率降低到一定的程度,便于后续的焚烧处理;经前段干化后的污泥采用鼓泡流化床焚烧炉焚烧处理,释放的余热一部分对进入焚烧炉的空气进行预热,以维持半干化污泥的焚烧;另一部分利用余热锅炉产生的蒸汽对进入干燥机的湿污泥进行干燥,降低污泥含水率。污泥焚烧后的烟气采用适当的烟气处理工艺进行净化处理,最终达标排放。

污泥干化焚烧工艺综合考虑了污泥处置的可靠性、先进性、适用性、安全性与经济性等原则,将是现阶段我国一线城市污泥治理的主流工艺路线。

01   污泥干化工艺

02   污泥干燥机的分类

03   污泥干燥机的性能特点

 

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污泥干化工艺

湿污泥经过污泥干化后,污泥特性会发生明显改善,具体表现在:

(1)污泥显著减容,体积可减少4～5倍;

(2)污泥会形成颗粒或粉状稳定产品,污泥性状大大改善;

(3)产品无臭且无病原体,减轻了污泥有关的负面效应,使处理后的污泥更易被接受;

(4)产品具有多种用途,如作肥料、土壤改良剂、替代能源等。

所以无论填埋、焚烧、农业利用还是热能利用,污泥干化都是重要的第一步,这使得污泥干化在整个污泥管理体系中扮演越来越重要的角色。20世纪90年代以来,运用污泥干化技术处理城市污泥得到迅速发展。同时,污泥干化是世界级难题,也是污泥治理的核心问题。西方国家采用污泥干化工艺已有40多年,干化工艺及干化设备也在长期的实践和发展中形成了多种多样的形式。

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污泥干燥机的分类

污泥干燥机按照不同的分类方式,一般可以分为以下几种形式:

2.1　按热介质与污泥接触的方式

(1)直接加热式:将燃烧室产生的热气与污泥直接进行接触混合,使污泥得以加热,水分得以蒸发并最终得到干污泥产品,是对流干化技术的应用;代表设备有转鼓干燥机、流化床干燥机等;

(2)间接加热式:将燃烧炉产生的热气通过蒸气、热油介质传递,加热器壁,从而使器壁另一侧的湿污泥受热、水分蒸发而加以去除,是传导干化技术的应用;代表设备有转盘、薄层、碟片、桨式干燥机等;

(3)“直接一间接”联合式干燥:即是"对流一传导技术"的结合。代表设备有带式、螺旋式干燥机等。

2.2　按干化设备进料方式和产品形态

按干化设备进料方式和产品形态分为两种,一种是采用干料返混系统,湿污泥在进料前先与一定比例的干泥混合,然后才进入干燥机,产品为球状颗粒,是干化、造粒结合为一体的工艺;另一种是湿污泥直接进料,产品多为粉末状。

 

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污泥干燥机的性能特点

不同污泥干燥机的性能特点以下主要介绍目前四种应用较为广泛的污泥干燥机设备的性能特点。

3.1　流化床干燥机

流化床污泥干燥为直接加热式干燥机。流化床污泥干燥机主要分为风箱、中间段和抽吸罩三部分。在干燥机的最下面是风箱,用于将循环气体分送到流化床装置的不同区域,其底部装有一块特殊的气体分布板,用来分送惰性流化气体。该板具有设计坚固的优点,其压降可以调节,保证了循环气体能适量均匀地导向整个干燥机。在风箱的上面是中间段,在该段,热交换器内置于此,使脱水污泥水份蒸发的所有能量均通过此热交换器送入。通常蒸汽或者热油可作为热交换的热介质。抽吸罩作为分离第一步,用来使流化的干颗粒脱离循环气体,而循环气体带着污泥细粒和蒸发的水分离开干燥机并通过流化床下部风箱,将循环气体送入流化床内。颗粒在床内流态化并同时混合。通过循环气体不断地流过物料层,达到干燥的目的。其特点是:直接将脱水污泥送入流化床,无需返料系统;最终产品是无尘的,含固率大于90%的干固体;干化温度为85℃,通过热交换器非直接供热。低排放不污染环境。干化系统气体惰性化,氧含量<3vol%,具有高安全性。因为系统密闭制造、干化过程中剩余气体量低、臭气含量低。可24h连续运行,为自动控制系统无需全天值班。但是由于污泥的成分决定其流化特性,该处理系统对污泥的成分变化非常敏感,常导致流化床内的热交换不能顺利进行,流化床及管道的磨损很严重,系统的能耗也较高。

3.2　带式干燥机

带式干燥机是对流-传导干燥机,工作原理为:污泥与加热空气接触时,即开始蒸发。污泥均匀地分散在整个接触带上,使之均匀蒸发。蒸发水所需要的热量大约是800kcal/kg。带式干燥机可采用单层或双层干化系统,传送带速可调,以满足不同停留时间的需要。该干化系统特点是:干化污泥呈颗粒状,供热、散气情况不佳,能耗相对加大。

3.3　立式多盘干燥机

立式多盘干燥机是间接干燥机。其工作原理是机械脱水后的污泥(含固率25%～30%)送入污泥缓冲料仓,然后通过污泥泵输送至涂层机,在涂层机中再循环的干污泥颗粒核与输入的脱水污泥混合,干颗粒核的外层涂上一层湿污泥后形成颗粒,这个涂敷过程非常重要,内核是干的(含固率>90%),外层是一层湿污泥,涂覆了湿污泥的颗粒被送入硬颗粒造粒机(多盘干燥机),然后倒入造粒机上部,均匀地散在顶层圆盘上。通过与中央旋转主轴相连的耙臂上的耙子的作用,污泥颗粒在上层圆盘上做圆周运动。污泥颗粒从造粒机的上部圆盘由重力作用直至

造粒机底部圆盘,颗粒在圆盘上运动时直接和加热表面接触干化。污泥颗粒逐盘增大,最终形成坚实的颗粒。干燥后的污泥颗粒温度90℃,粒径1～4mm,离开干燥机后由斗式提升机向上送至分离料斗,一部分被分离出再循环回涂层机,同时剩余的颗粒进入冷却器冷却至40℃送入颗粒储料仓。污泥干化过程所需的能量由热油传递,温度介于260℃～230℃的热油在干燥机内中空的圆盘内循环,从干燥机排出的接近115℃的蒸汽冷凝,经热交换器冷凝后的热水温度为50℃～60℃。间接式多盘干燥机也叫造粒机,立式布置多级分布,间接加热。

其特点是:干燥和造粒过程氧气浓度<2%,避免了着火和爆炸的危险性。颗粒呈圆形,坚实、无灰尘且颗粒均匀,具有较高的热值,可作为燃料,尾气经冷凝、水洗后送回燃烧炉,将产生臭味的化合物彻底分解,所以其尾气能满足很严格的排放标准。

3.4　转盘式干燥机

污泥转盘干燥机为间接式干燥机。主要是由定子(外壳),转子(转盘)和驱动装置组成。通过转盘边缘的推进/搅拌器的作用,污泥被均匀缓慢地输送通过整个干燥机,并通过与转盘的热接触被干化。在干化过程中,热蒸汽冷凝在转盘腔的内壁上,形成冷凝水。冷凝水通过一个管子被导入中心管,最终通过导出槽导出干燥机。在每两片转盘之间装有刮刀,刮刀固定在外壳(定子)上。刮刀可以疏松盘片间的污泥,使废蒸汽快速离开污泥。

其性能特点是:

(1)非接触式干燥(间接干燥,导热介质与污泥无直接接触);

(2)既适用于污泥半干化,又适用于污泥全干化工艺,使用灵活;

(3)适用于所有污泥的处置方案(焚烧,填埋或用作肥料);

(4)设备系统中氧气含量低,杜绝了粉尘爆炸的可能性;

(5)干燥机负压运行(-4～-2mbar),因此干化过程中废蒸汽与臭味不会泄漏。

(6)通过改装,转盘式干燥机可以实现半干化和全干化两种工艺间的转换;

(7)机内污泥载荷大,即使进料不均匀,也能保证平稳运行;

(8)惰性气体用量少(不需要空气循环);

(9)大载荷,便于控制;

(10)构造牢固,持久耐用;

(11)转子转速很低,磨损小;

(12)设计非常紧凑,传热面积却很大,设备占地与厂房空间与其他干燥机相比为最小;

(23)维修少,持续运行性好,可昼夜运转,年运行时间不低于8000h。