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污泥干化焚烧处置在城市污水处理厂的应用

2018-04-11 10:40:52来源:建筑科技浏览:评论:0

  随着我国城市污水处理厂处理污水量日渐增加,产生的污泥量也越来越多。污水处理厂污泥的安全处置问题也日渐突出。污泥填埋由于占地面积大、易造成二次污染、渗滤液难以处理以及后续维护管理费用高等问题,对社会及生活环境产生的影响已经引起各界人士的关注。

  引言

  随着工业的不断发展,各类污水的排放量在不断的增多,污水中的污泥含量也日益增加。大部分污水处理厂采用的是污泥填埋的处理方式,这种方式有一定的缺陷。填埋处理需要将污泥运送到指定的填埋地点,而在运送的过程中,污泥会再次对周围的环境产生污染。因此,改善原有的污泥处理方式,提升污泥处理的效率是污水处理厂必不可少的一项工作内容。采用焚烧式处理能够将污泥彻底清除,因其能够碳化有机物质,可大幅度减小受污染的面积。因此,污水处理厂对污泥进行干化焚烧能够大大提升污泥的处理效率,进而有效改善环境问题。

  1、研究内容与方法

  1.1污泥泥质特性分析

  对于污泥泥质的检测,目前还没有标准方法。参考煤质检测的国标方法“全水分测定方法(GB/T211- 2007)”、“煤的工业分析方 法(GB/T 212-2008)”、“煤的发热量测定方法(GB/T 213- 2008)”、“煤中碳和氢的测定方法(GB/T 476- 2008)”、“煤中全硫的测定方法(GB/T 214- 2007)” 对与污泥干化焚烧工艺路线密切相关的泥质特性进行分析,包括污泥含水率、工业分析、发热量和元素分析。

  1.2污泥热干化及污染物排放特性实验

  使用小型桨叶式间歇污泥干化机,以加热至180℃的导热油为热源,对污泥进行干化,每批次处理量为1 kg,实验装置如图1 所示。用真空泵为干化机提供载气,并维持干燥机内部负压运行。污泥干化产生的水蒸汽随载气进入冷凝器冷凝后收集,并根据在线纪录的冷凝液重量变化,计算污泥干化速率。绘制污泥的干化特性曲线,分析污泥干化的粘滞区。

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  图 1 小型桨叶式污泥干化机实验系统

  使用处理量为 1 t/d 的桨叶式污泥干化机,以导热油为热源,在 180℃ 下,对污泥进行干化,实验装置如图 2 所示。使用 GASMET- DX4000 傅立叶红外在线烟气分析仪对污泥干化过程中排放的尾气进行检测,检测项目包括:HCl、HF、HCN、NH 3、有机酸、甲烷、丙烷。污泥干化产生的水蒸汽随载气进入冷凝器后凝结并收集。根据水质分析国标方法“水质 化学需氧量的测定 快速消解分光光度法(HJ/T399- 2007)”、“水质 铵的测定 纳氏试剂比色法(GB7479- 87)”、“水质 生化需氧量的测定 微生物传感器快速测定法(HJ/T 86- 2002)”,测定冷凝液 COD、BOD、氨氮,使用梅特勒- 托利多 LP115 型便携式 pH计测定冷凝液的 pH 值。

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  2、污泥干化程度及干化方式的选择

  2.1污泥干化程度的选择

  污泥的干化过程需要消耗热能,且处理完全干化的污泥和含有部分水分的污泥时,循环流化床焚烧炉在炉型设计(如给料装置、炉内对流段和省煤器段的设计等)上有较大不同。因此将污泥干化到什么程度,使消耗的总能量最小,同时满足循环流化床焚烧炉的设计要求,是一个需要平衡和优化的问题。综合考虑经济性和污泥焚烧处理的可行性、安全性等因素,最终选择将污泥干化到含水率 40%~45%,此时,污泥呈分散颗粒,与生活垃圾特性基本一致,不会在炉腔内随处漂移,也不会有产生爆炸的危险。

  2.2污泥干化方式的选择

  目前,污泥干化的主要方式包括采用烟气干化的回转圆筒干化机和采用蒸汽干化的间接干化机。烟气干化法利用焚烧炉排出烟气的余热对污泥进行干化,虽然设备投资和直接处理成本都比较低,但是,当处理量较大的时候,大量的尾气夹杂着污泥产生的灰尘,在高温的情况下,容易产生粉尘爆炸,安全性存在问题。而且烟气干化法会产生大量尾气,在对尾气进行二次处理时,处理费用将比干化过程本身产生的费用更大。因此,采用烟气干化法既不经济,又不安全。如今,烟气干化法的发源地德国也已经淘汰了这一方法。蒸汽干化法中,蒸汽通过热交换器间接对污泥进行加热干化,虽然一次性投资费用及直接运行成本较烟气干化法略高,却可以避免污泥中的有害物质对热源的污染,只须对污泥干化时自身产生的有害烟气进行二次处理,在环保和安全性等方面都具有优势。而且设备占地面积小、热量利用率高、蒸汽冷凝后还可回用。更为重要的是蒸汽间接干化机可以对污泥进行充分混合、搅拌、破碎,使污泥干化均匀并形成颗粒,有利于后续的焚烧处理。因此对污泥的干化方式最终选择采用蒸汽间接干化法。

  2.3污泥干化焚烧可行性研究结果分析

  污泥焚烧采用的是流化床工艺,通常焚烧炉的温度可以定位850摄氏度,然而污泥是否能够在焚烧的过程中达到预计温度且产生应有的热工特性,主要由污泥的发热量决定。通过计算和简单的实验可知,该市污泥在干化的过程中如果达到了30%的含水量,那么其可以顺利燃烧,并且达到理想的温度。经过干化再对污泥进行焚烧,在焚烧的过程中,其会产生氧气、二氧化碳、氯化氢等气体,这些气体的排放量会随着时间的延长产生变化。通过对该市污水处理厂污泥焚化时所排放出的烟气检测可知,该厂在污泥焚化时会产出高浓度的二氧化碳,此外一氧化碳的浓度也较高。根据我国焚烧污染物产出气体浓度的标准来看,该市焚烧污泥所产出的各种气体浓度都超出标准范围。但是,这些检测结果是烟气没有经过尾气处理所得出的气体浓度,其可以为工厂烟气排放处理提供参考。此外,由于污泥焚烧会产出大量的废气,所以要充分考虑废气处理的措施,确保气体排放符合国家标准,降低污染气体的产生,减轻环境负担。

  3、结语

  综上所述,虽然目前我国大部分污水处理厂对污泥的处理方式都为填埋式处理,但是这种处理方式会在一定程度上造成二次污染。为此,可以采用干化焚烧的处理方式,干化焚烧的方式可以降低污泥的污染性,所获得的焚烧废渣也可以进行一定程度的回收利用,不仅有效的处理了污泥,降低了环境污染,还在一定程度上实现了资源的节约利用,因此采用干化焚烧的处理方式进行污泥处理更为合理妥当。

  参考文献:

  [1]李博,王飞,严建华,池涌。污水处理厂污泥干化焚烧处理可行性分析[J].环境工程学报,2012(10)。

  [2]钱炜。污泥干化特性及焚烧处理研究[D].华南理工大学,2014.

 

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