污泥热处理技术先容

发布时间: 2010-12-03 00:00:00   编辑:sbf胜博发手机版官网编辑   来源: sbf胜博发手机版官网原创   浏览次数:

  污泥热处理技术先容

  1、概述

  而泥出路问题能长期得到解决,污泥处理还要考虑经济实用,保护环境。污水处理过程中产生污泥是不可避免的,污泥的处理与利用对于污染物质的控制十分重要。从占地和对环境的影响来看,填埋技术已逐渐失去其重要性,而机械脱水后污泥的热烘干是污泥处理与利用的一个关键性工艺。

  污泥里的含水分布包括:间歇水为处于污泥团块之间的水;外部水分为黏附水、吸附水、空隙虹吸水、虹吸水、毛细虹吸水;内部水为细胞液(水合作用含水、内部虹吸水)。

  在污泥烘干过程中,随着干燥过程的进行,污泥会进入一个胶状阶段,也称为所谓的“黏稠阶段”,至此阶段,污泥干物质含量为45%~65%。这时,污泥会黏在干燥机的壁上,从而导致干化效率的降低,甚至损坏设备。通过相应的技术措施和设计可以解决这个问题。被普遍采用的一种方法是所谓的回混法,就是将机械脱水后的污泥(干物质20%~35%)和已全干化的污泥(干物质90%~95%)相混合,使进入干燥机的污泥干物质达到65%~75%,从而使进泥颗粒化、结构化,提高干化效率和保护设备的目的。

  2、各种烘干机工艺

  污泥烘干分为接触式烘干和对流式烘干。在接触式烘干机中,存在一个固定不变的接触面,热通量就通过这个面和导热介质(蒸汽或热油)传向污泥。对流式烘干的导热介质(热风)直接在污泥小颗粒上流动传热,从而产生热对流。

  一般烘干过程可分为两个阶段,即半干化,最多至粘稠状态,一般大约达到45%干物质;全干化,至少达到90%干物质。

  剩余含水率(或者干物质含量)并不是唯一的评价干燥环境好坏的标准。不同的烘干技术,能耗大大不同;最终的利用,要求也不同,如农用往往要求粒化的产品。同时烘干也要注意避免含氧过高粉尘化及其比例,因为这会引起自燃,甚至爆炸。根据以上的分类,对各种烘干机简单先容如下。

  (1)       接触式干燥机

  a.          流化床干燥机  这种类型干燥机主要用于化学工业、食品以及饲料工业;最近几年流化床干燥机还被应用于褐煤干燥,用于火力发电。这种干化工艺有两个特点:一是物质(风、尘、沙)流量特别高;二是用高压蒸汽干燥机。流化层通过蒸汽的再循环起作用,它对流化物(在这里就是污泥)的颗粒变化非常敏感,较难控制。流化床干燥机不是完全的接触式干燥机,因为热量的一部分也通过热蒸汽的再循环以对流的形式传递。流化床干燥机不适用于污泥半干化处理工艺,只适用于污泥全干化。

  b.         多层台阶式干燥机  多层台阶式干燥机应用于化学工艺、食品以及饲料工业,也被称为真空盘式干燥机。在真空或负压下运行,传热系统通过导热油实现,导热油作为唯一可选用的传热介质在一个封闭的回路中被循环加热。这种干燥机单位填充量(每平方米传热面积充泥量)比较小,所以不适用于少量污泥的干燥。多层台阶式干燥机也不适用于污泥半干化处理工艺,仅适用于污泥全干化。

  c.          转盘式干燥机  转盘式干燥机在几十年前就已应用于化学工业、食品工业以及饲料工业,特别是混合溶剂的干燥。设备要求防漏,以保证正常运行。如果该设备出现故障,因为干燥温度较低,再加上惰性气体保护措施,不会有着火和爆炸的危险。此类干燥机既可用于导热油传热,也可用于蒸汽传热;大多数情况下用低过压蒸汽加热,以防止油的污染。特别值得一提的是这种转盘式干燥机的机动灵活性,它既可以作为半干化机,也可以作为全干化机烘干污泥。如此即可以设计不同的更适合用户需要的干燥焚烧工艺,满足当前与未来污泥处理的要求。

  (2)       对流式干燥机

  a.  高流速干燥机  这种类型的干燥机是为了干燥煤而设计的,后来也被用于干燥化学产品和食品。待干燥的物料被抛送入热气流里,并通过此热气流从进料口输送到出料口。进料口之前往往有一个冲击式轮磨机,它将物料先碾碎,再抛送入热气流干燥过程,这样一来,物料在热气流中逗留很短的时间,就可以达到预定的干燥度。如果用于干燥污泥,高流速干燥机一般要与污泥焚烧炉或者是火力发电厂锅炉配套使用。该干燥机不适用于污泥半干化工艺,只能用于污泥全干化。近几年,这种干燥机已逐渐不再在污泥干化中使用。

  b.  带式干燥机  带式干燥机主要应用于精密化学以及食品工业。它通过交叉或者是反向的热气流实现间接热传导。热气是经过内置或外置的热交换器传热产生的,热交换器的传热媒介可以是导热油,也可以是蒸汽。带式干燥机结构复杂,其中输送带的设计是一个棘手的问题。另外,热气流会携带一些灰尘,这些灰尘大都堆积在气流转向的地方,并会导致运行故障。带式干燥机不能用于污泥半干化工艺,只能用于污泥全干化。

  c.  筒式干燥机  筒式干燥机适用于几乎所有领域,例如化学工业、基础工业、食品和饲料工业的各种产品。筒式干燥机的加热既可以通过热空气,也可以通过烟气。因为风量大,所以除尘器体积也很大。热空气是由外置的热交换器加热的,烟气是燃料焚燃烧产生的废气。进料以及内部输送片的构成,是由干化物料特性确定的。热气温度的高低,以及气流方向的选择,也同样由物料特性决定。污泥筒式干燥机均采用直流电驱动旋转。热空气进入时的温度大致在450~650℃之间。由于相对而言,这种筒式干燥机的结构不封闭,容易产生自燃或爆炸,所以在污泥的干化过程中,要特别注意安全保障。筒式干燥机不能用于污泥半干化工艺,只能用于污泥全干化。

  3、干化后污泥的应用及其对于干化工艺的要求

  污泥处理与应用,分为机械脱水、热干化、物质利用(用作土壤,肥料)和能量利用(焚烧产热,发电)。对每一个阶段在计划与优化之前,必须对于污泥的最终回收利用有一个战略性的决策,比如干化后的污泥如要利用热能用于燃烧,就不应该在机械脱水时加入石灰,因为用石灰灼烧时,同样会消耗热能。以下,简要先容污泥的几种不同的应用可能性。

  (1)       农业利用

  从污泥分析数据可以看到,污泥中含有不少的氮、钙、磷、钾可用作高肥土壤。当然,这其中也有一些有毒物质,如重金属和有机污染物,这很大程度上影响着它是否可作为土壤(肥料)使用。一个常用的改良污泥的方法,就是先烘干,再混入无机肥(氮磷钾)。

  下面的两种可能性可供参考:

  ① 将干物质含量90%的已烘干污泥与氮、磷、钾成分相混合,这种混合有一个缺点,就是物质混合后,早晚又会重新分离(比如在仓储或是使用期间))。

  ② 利用造粒技术,将细小的干污泥颗粒和氮磷钾合成颗粒。造粒技术的优点是其最终产品是固体颗粒物,这可以直接应用于机械化的农业。这种化肥持久耐用,无污染,因为所有的病毒都在干化过程中被杀死了,只需检测污泥中重金属含量是否超标。

  (2)       土壤改良

  一个常用方法,就是将机械脱水后的污泥(干物质含量约20%~30%)加入添加剂,使干物质的含量至少40%,然后用于土壤改良。常用添加剂为石灰、沙子与粘土。

  这个技术有一些缺点,比如加入添加剂,使运输量提高了;含水量仍较高和储存量也提高。

  针对上述问题,可以将其改进,就是将机械脱水的污泥混入几乎全干的污泥(干物质含量90%),使混合后污泥干物质含量达到70%~80%,也可以达到同样的作用;同时,不需添加剂,水的运输量和储存量也不高,储存性明显好转。

  (3)       焚烧/灰化

  污泥的焚烧/灰化是唯一可以实现大大减少污泥量的技术。在焚烧污泥技术中,污泥的热值是一个重要的影响因素。

  不管是半干化至干物质含量45%,还是全干化至干物质含量90%,污泥干化工艺对每种焚烧技术都有决定性的影响。污泥焚烧工艺包括:

  a. 流化床焚烧炉  流化床焚烧技术是利用污泥热能的最常用技术,适用于大处理量。焚烧温度通常为850~950℃,这样一来可以将有毒气体(特别是NO和CO)量降到最低。这种焚烧工艺最大的优点就是节省能量,不管什么污泥来源,污泥烘干只需干物质含量达到45%(半干化),不需要额外的热能就可以自己燃烧,达到热平衡,而且焚烧产生的热量足够满足半干化干燥机。

  b. 利用现有垃圾焚烧炉  现有垃圾焚烧炉大都采用了先进的技术,配有完善的尾气处理装置,一般可以在垃圾中混入30%的污泥一起焚烧。

  c. 利用现有工业用炉焚烧污泥  主要利用沥青和水泥制造厂的焚烧炉,焚烧干燥后的污泥,污泥的无机部分(灰渣)几乎可以完全地被利用于产品之中。

  d. 在火力烧煤发电厂焚烧污泥  经过长期对于发电厂焚烧污泥研究证明,污泥占耗煤总量的10%~15%以内,对于尾气净化以及发电站的正常运转没有不利影响。在某些发电站,特别是烧褐煤发电站,污泥只经过机械脱水就被混入未磨干的褐煤里。煤泥混合物一起干化后,再送入焚烧。这个工艺的趋势还是更倾向于用干化后的污泥,主要优点为臭味、卫生、传染等问题得以解决;便于装车运输;无论是在烘干站,还是在火电站,都利于仓储,与未磨碎煤的混合性及其燃烧性都得以改善。

  4、总结

  尽管各种烘干工艺在减少水分、物料平衡上来看是比较类似的,但更重要的是适应各项目的特殊需要,所以应针对项目的实际情况加以分析。比如污泥干燥机设在污水处理厂边,如此就不必有一个特别齐备的装卸系统,特别是节省了大容量的接收和仓储设备。另一个优点可将干燥产生的废气冷凝水马上就地送入污水处理池,其中含有的热能也能部分地被回收利用。

  另一方面,集中性的污泥处理站也有其优点,因为处理量大,这样建造和运行的费用低于许多建在各污水厂的分散的小站。

  污泥干燥机直接配套焚烧炉,非常经济有效,干化污泥所需要蒸汽可以很便宜地从焚烧炉尾气处理后得到。另外,干燥后的污泥可以不经过仓储和运输而直接送入焚烧。干化产生的有臭味的尾气可以送入焚烧炉加温除臭。近几年,在欧盟建造了许多污泥干燥机配焚烧炉,并投入了运行。经验和结果表明,间接烘干工艺成为主流,运用最多。

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