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污泥干化焚燒處置在城市污水處理廠的應用

2018-04-11 10:40:52來源:建筑科技瀏覽:評論:0

  隨著我國城市污水處理廠處理污水量日漸增加,產生的污泥量也越來越多。污水處理廠污泥的安全處置問題也日漸突出。污泥填埋由于占地面積大、易造成二次污染、滲濾液難以處理以及后續維護管理費用高等問題,對社會及生活環境產生的影響已經引起各界人士的關注。

  引言

  隨著工業的不斷發展,各類污水的排放量在不斷的增多,污水中的污泥含量也日益增加。大部分污水處理廠采用的是污泥填埋的處理方式,這種方式有一定的缺陷。填埋處理需要將污泥運送到指定的填埋地點,而在運送的過程中,污泥會再次對周圍的環境產生污染。因此,改善原有的污泥處理方式,提升污泥處理的效率是污水處理廠必不可少的一項工作內容。采用焚燒式處理能夠將污泥徹底清除,因其能夠碳化有機物質,可大幅度減小受污染的面積。因此,污水處理廠對污泥進行干化焚燒能夠大大提升污泥的處理效率,進而有效改善環境問題。

  1、研究內容與方法

  1.1污泥泥質特性分析

  對于污泥泥質的檢測,目前還沒有標準方法。參考煤質檢測的國標方法“全水分測定方法(GB/T211- 2007)”、“煤的工業分析方 法(GB/T 212-2008)”、“煤的發熱量測定方法(GB/T 213- 2008)”、“煤中碳和氫的測定方法(GB/T 476- 2008)”、“煤中全硫的測定方法(GB/T 214- 2007)” 對與污泥干化焚燒工藝路線密切相關的泥質特性進行分析,包括污泥含水率、工業分析、發熱量和元素分析。

  1.2污泥熱干化及污染物排放特性實驗

  使用小型槳葉式間歇污泥干化機,以加熱至180℃的導熱油為熱源,對污泥進行干化,每批次處理量為1 kg,實驗裝置如圖1 所示。用真空泵為干化機提供載氣,并維持干燥機內部負壓運行。污泥干化產生的水蒸汽隨載氣進入冷凝器冷凝后收集,并根據在線紀錄的冷凝液重量變化,計算污泥干化速率。繪制污泥的干化特性曲線,分析污泥干化的粘滯區。

污泥干化焚燒處置在城市污水處理廠的應用

  圖 1 小型槳葉式污泥干化機實驗系統

  使用處理量為 1 t/d 的槳葉式污泥干化機,以導熱油為熱源,在 180℃ 下,對污泥進行干化,實驗裝置如圖 2 所示。使用 GASMET- DX4000 傅立葉紅外在線煙氣分析儀對污泥干化過程中排放的尾氣進行檢測,檢測項目包括:HCl、HF、HCN、NH 3、有機酸、甲烷、丙烷。污泥干化產生的水蒸汽隨載氣進入冷凝器后凝結并收集。根據水質分析國標方法“水質 化學需氧量的測定 快速消解分光光度法(HJ/T399- 2007)”、“水質 銨的測定 納氏試劑比色法(GB7479- 87)”、“水質 生化需氧量的測定 微生物傳感器快速測定法(HJ/T 86- 2002)”,測定冷凝液 COD、BOD、氨氮,使用梅特勒- 托利多 LP115 型便攜式 pH計測定冷凝液的 pH 值。

污泥干化焚燒處置在城市污水處理廠的應用

  2、污泥干化程度及干化方式的選擇

  2.1污泥干化程度的選擇

  污泥的干化過程需要消耗熱能,且處理完全干化的污泥和含有部分水分的污泥時,循環流化床焚燒爐在爐型設計(如給料裝置、爐內對流段和省煤器段的設計等)上有較大不同。因此將污泥干化到什么程度,使消耗的總能量最小,同時滿足循環流化床焚燒爐的設計要求,是一個需要平衡和優化的問題。綜合考慮經濟性和污泥焚燒處理的可行性、安全性等因素,最終選擇將污泥干化到含水率 40%~45%,此時,污泥呈分散顆粒,與生活垃圾特性基本一致,不會在爐腔內隨處漂移,也不會有產生爆炸的危險。

  2.2污泥干化方式的選擇

  目前,污泥干化的主要方式包括采用煙氣干化的回轉圓筒干化機和采用蒸汽干化的間接干化機。煙氣干化法利用焚燒爐排出煙氣的余熱對污泥進行干化,雖然設備投資和直接處理成本都比較低,但是,當處理量較大的時候,大量的尾氣夾雜著污泥產生的灰塵,在高溫的情況下,容易產生粉塵爆炸,安全性存在問題。而且煙氣干化法會產生大量尾氣,在對尾氣進行二次處理時,處理費用將比干化過程本身產生的費用更大。因此,采用煙氣干化法既不經濟,又不安全。如今,煙氣干化法的發源地德國也已經淘汰了這一方法。蒸汽干化法中,蒸汽通過熱交換器間接對污泥進行加熱干化,雖然一次性投資費用及直接運行成本較煙氣干化法略高,卻可以避免污泥中的有害物質對熱源的污染,只須對污泥干化時自身產生的有害煙氣進行二次處理,在環保和安全性等方面都具有優勢。而且設備占地面積小、熱量利用率高、蒸汽冷凝后還可回用。更為重要的是蒸汽間接干化機可以對污泥進行充分混合、攪拌、破碎,使污泥干化均勻并形成顆粒,有利于后續的焚燒處理。因此對污泥的干化方式最終選擇采用蒸汽間接干化法。

  2.3污泥干化焚燒可行性研究結果分析

  污泥焚燒采用的是流化床工藝,通常焚燒爐的溫度可以定位850攝氏度,然而污泥是否能夠在焚燒的過程中達到預計溫度且產生應有的熱工特性,主要由污泥的發熱量決定。通過計算和簡單的實驗可知,該市污泥在干化的過程中如果達到了30%的含水量,那么其可以順利燃燒,并且達到理想的溫度。經過干化再對污泥進行焚燒,在焚燒的過程中,其會產生氧氣、二氧化碳、氯化氫等氣體,這些氣體的排放量會隨著時間的延長產生變化。通過對該市污水處理廠污泥焚化時所排放出的煙氣檢測可知,該廠在污泥焚化時會產出高濃度的二氧化碳,此外一氧化碳的濃度也較高。根據我國焚燒污染物產出氣體濃度的標準來看,該市焚燒污泥所產出的各種氣體濃度都超出標準范圍。但是,這些檢測結果是煙氣沒有經過尾氣處理所得出的氣體濃度,其可以為工廠煙氣排放處理提供參考。此外,由于污泥焚燒會產出大量的廢氣,所以要充分考慮廢氣處理的措施,確保氣體排放符合國家標準,降低污染氣體的產生,減輕環境負擔。

  3、結語

  綜上所述,雖然目前我國大部分污水處理廠對污泥的處理方式都為填埋式處理,但是這種處理方式會在一定程度上造成二次污染。為此,可以采用干化焚燒的處理方式,干化焚燒的方式可以降低污泥的污染性,所獲得的焚燒廢渣也可以進行一定程度的回收利用,不僅有效的處理了污泥,降低了環境污染,還在一定程度上實現了資源的節約利用,因此采用干化焚燒的處理方式進行污泥處理更為合理妥當。

  參考文獻:

  [1]李博,王飛,嚴建華,池涌。污水處理廠污泥干化焚燒處理可行性分析[J].環境工程學報,2012(10)。

  [2]錢煒。污泥干化特性及焚燒處理研究[D].華南理工大學,2014.

 

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