污泥处理设备选型及技术经济分析.ppt

污泥处理设备选型及技术经济分析 摘要 我国是经济增长较快的发展中国家 由于城市的膨胀和增多 污水处理厂和污泥的数量日益增多 过去对污泥的处置是简单化处理 容易引发二次性环境污染 随着人们生活水平的日益提高 土地需要扩大 对污泥处理要求为无害化 减量化 资源化 本文对现行污泥焚烧设备进行技术和经济分析 并提出合理可靠的方案 供有关污泥科技人员和工厂参考 关键词 城市污泥污泥干燥污泥焚烧流化床热电站 水泥窑双筒回转焚烧窑粉状炉渣固体炉渣 一 城市污泥处理概况 污泥是随着城市发展而产生的废物 随着人们的生活水平的提高以及工业化的发展 用水大量的增加 城市污水排入下水道 污染河流及土地 为改善城市用水的环境 因而建起各种不同规模的污水处理厂 将污水通过生化技术 使污泥和清水分开 清水排入河流改善环境 污泥则倒入荒山郊外 任其自然风化 据有关部门统计 目前全国城市污水处理厂及市政污泥每年产生的各种污泥达2000万吨 并以15 的速度递增 在我国污泥处置的方法中 污泥农用占44 3 土地填埋占31 其他方法处置占10 5 没有处置的约占13 7 一 城市污泥处理概况 由于污泥是由有机物和无机物组成 并含有各种细菌 虫卵 重金属等 因此对人类及环境构成了二次污染和危害 国外城市化和工业化进程较早 污泥处理技术较为成熟 由于国内外情况各不相同 如日本人口密度大 污泥以焚烧为主 欧美国家则多样化处理 我国城市化进程发展较快 过去忽视对污泥的处理 在建设污水厂时 没有考虑污泥处理工艺技术 随着污泥的增多 主管部门只有考虑污泥集中建厂处理 目前大城市有做肥料 焚烧处理 有引进国外设备处理污泥 也有以城市热电站和水泥厂改造后焚烧污泥 投资的资金一般由政府出资 因此 污泥的集中和分散处理的利弊考虑很少 国外设备和国内创新设备考虑和比较较少 因此 在污泥处理技术设备这一方面 有很大的潜力可以探讨 因为合理的污泥处理设备 将为国家节省大量资金 改善城市的环保环境 二 污泥的性能及处理的技术要点 由于过去污泥是以弃置和填埋为主 污泥处理的成本很少 而随着城市扩大 人口增多 污泥的二次污染随时威胁着人们的健康 因此迫切要求对污泥进行无害化处理 2 1污泥的物理化学性能1 污泥是市政污水处理厂在处理污水过程中 经过一系列物理化学和生物处理过程中产生的絮凝状固体废弃物 其含水率约为80 固含量约为20 其中有机物为10 无机物约为10 污泥在污水处理厂出厂时含有大量的细菌 寄生虫 病毒和重金属等 因此 随意堆放荒地填埋和自然风化 随着污泥的增多 污染源也在不断的增多 因此 污泥的无害化处理是势在必行 为了合理的处理污泥 了解污泥性能和处理污泥难点是必要的 二 污泥的性能及处理的技术要点 2 污泥处理的技术要点 泥在加热炉内的温度和含水率的变化如图 二 污泥的性能及处理的技术要点 1 污泥升温阶段 当污泥在干燥加热时 第一阶段首先将湿污泥加热到100度左右 使其水分蒸发 而吸收热量 2 当污泥在继续受热情况下 由于水分不断蒸发 每公斤水分蒸发吸收600千卡的热量 因此 蒸发价段是一个缓慢吸热的过程 污泥本身不会提高温度 3 焚烧阶段 当污泥水分蒸发完毕时 干污泥随热气流的温度上升至300 500度时 污泥中有机物开始挥发和自燃 当加热到800 1000度时 有机物燃尽 污泥渣内形成硅酸盐熔体 冷却后 形成炉渣 二 污泥的性能及处理的技术要点 根据上述图表可知 污泥在焚烧时 首先是将污泥加热到100度 使水分蒸发 水分蒸发的过程 也是大量吸热的过程 当水分蒸发完毕后 污泥体积约为20 随着加热 污泥自体温度上升至400 500度时 污泥开始燃烧 温度继续上升至800 1000度时 污泥有机物焚烧完毕 无机物炉渣开始烧结 熔融 胀烧 冷却后为粉状炉渣和固体炉渣二种形状 三 污泥处理的主要技术问题 3 1污泥的脱水问题 污泥含水率为80 占据很大的体积 使污泥运输增加成本 同时含有大量的有机物和有害细菌 使污泥发酵产生臭气 污染周围环境 因此 降低污泥含水率是重要的技术问题 降低污泥的含水率的方法 主要是机械和化学脱水 加热烘干 利用窑炉烘干水分 蒸发每公斤水分需消耗700千卡的热量 3 2污泥的燃烧烟气处理 污泥在焚烧时 首先是蒸发水分 然后干污泥渣和燃料一起焚烧 并产生一定的挥发物和燃烧烟气 处理方法是由烟囱高空排放 排入大气 另一种方法是利用冷水洗涤烟气 将烟气中的水气 烟尘和低温有机挥发物以及有害物质 通过水的洗涤 而溶入水中 使净洁的烟气排入大气 减少环境污染 三 污泥处理的主要技术问题 3 3臭气和炉渣的处理 污泥由污水处理厂压榨出的新鲜污泥并不散发臭气 由于污泥得不到及时的处理 而是运到外地 几经周折 经几天陈化后 污泥经发酵产生的臭气污染环境 污泥如得到及时的处理 烘干或焚烧就可以解决臭气问题 污泥的炉渣问题 由于目前焚烧污泥是以流化床焚烧炉和热电站锅炉焚烧污泥 该窑炉是动态燃烧 炉渣均为粉状 大量焚烧污泥产生的大量粉尘炉渣 处理时还要一定的处理费 解决方法是改变炉型 使炉渣熔融 烧结 产生固体炉渣 变废为宝 使固体炉渣直接成为建筑材料 四 污泥热干化和焚烧技术的比较及其技术经济分析 4 1国内外污泥处理的现状污泥处理的原则是 污泥的无害化 减量化 稳定化 资源化 国外在处理污泥的技术及设备开发研究应用较早 具有多项污泥的热干化和焚烧的成熟的设备 并应用多年 欧美国家的污泥热干化处理较多 处理后的干污泥进行填埋处理以节约土地资源 或将干污泥作锅炉燃料 低温发电 日本因土地资源少 以焚烧污泥较多 由于发达国家人均GDP是我国的几十倍 因此无论是设备开发和污泥处理的成本均有较大的承受能力 而我国是一个人多地少的发展中国家 北方地区人均土地为2 3亩地 南方地区人均土地仅有几分地 四 污泥热干化和焚烧技术的比较及其技术经济分析 同时 供水价格处在相对的平稳水平上面 因此对污泥的投资及处理成本上不可能提的很高 应根据我国实际情况进行开发研究 制定我国的实际污泥处理政策 满足污泥的无害化 减害化 稳定化 资源化的要求 避免污泥的二次污染 4 2污泥的烘干和焚烧处理的技术经济分析污水处理厂排放的湿污泥由于含有高分子凝聚剂 经真空压滤后的污泥含水率为80 左右 因此任何一种污泥处理的方法必须将80 的水份蒸发 理论上每公斤水蒸发热为600千卡 而实际生产中考虑到热损失 按每公斤700千卡蒸发热计算 每吨污泥蒸发800公斤水 需消耗56万千卡蒸发热量 按普通煤价计算需78元 四 污泥热干化和焚烧技术的比较及其技术经济分析 如果将污泥直接预热干燥并焚烧 因每吨湿污泥含有200公斤的干泥渣 每公斤干泥渣约有2000千卡的发热值 则直接焚烧每吨污泥可提供40万千卡的热量 相当于自生80公斤的普通煤炭 直接焚烧 每吨湿污泥仅需补充32公斤的煤炭 充分利用污泥自身的热量焚烧污泥蒸发水分 可以节省成本和燃料费 4 3污泥焚烧设备的工作原理及性能比较污泥的焚烧设备有直接焚烧 即直接将污泥进入窑内 进行预热 干化 焚烧 而间接焚烧是将干化后的干污泥进入窑内焚烧 一般配有余热利用设备 现主要讨论直接污泥焚烧炉 1 流化床焚烧炉 工作原理 该炉是采用硅沙等热煤介质在炉底的多孔板上形成流动层 而污泥直接投入到流动层里燃烧 0 5 1 5毫米的硅沙在静止时装填高度为0 5 1 0米 从炉下部送进风压为800 1000毫米水柱 温度约为500度的热风 在750 850度的条件下 使硅沙形成高度稳定的流动层 硅沙在炉内激烈的喘流运动 其运动速度约为0 5 1 5米 秒 污泥在流动层内均匀的分散开来 并迅速的焚烧 污泥投入量应小于床料硅沙的5 辅助燃料可以是油或煤 1 流化床焚烧炉 该设备的优点是 占地面积小 自动化程度高 缺点是 1 燃烧的热量需预热空气自用和干化湿污泥一般需添加油和煤 以维持循环燃烧 热利用率低 2 由于需要强大的流动空气鼓动硅沙 风能 电能的消耗比其它的焚烧炉高 3 一次性投资大 需同时建造污泥干化炉和焚烧炉 两种窑炉的连接物料输送管道复杂 4 炉渣呈粉状 不能直接利用 需要密封罐装车进行运输 二次处理 2 单筒回转污泥焚烧窑 把污泥送进倾斜度为1 3度的直圆筒内 污泥一边靠炉体旋转 转速为0 5 3转 分钟 而回转 一边移动 同时进行干燥和燃烧 污泥在普通的回转式焚烧炉内的停留时间约为60 90分钟 焚烧污泥时 多数采用高温气体与污泥对流接触的直接燃烧方式 在干燥区内被干燥的污泥 在燃烧区内依靠辅助燃料的热量和污泥的发热量而燃烧 产生的燃烧气体有效的用作干燥区的炽燃气体 回转式焚烧炉的特点是 1 结构简单 容易操作 2 适合处理大量污泥 其缺点是 1 湿污泥和干污泥体积比为4 1 窑内不能充分利用 2 热效率低 3 水泥窑焚烧污泥 利用水泥窑焚烧污泥是近年来开发处理污泥的项目 已投入运行 主要是改造现有水泥生产的部分工艺 抽取部分热能 来烘干污泥 再将干污泥投入分解窑内 作水泥配方 烧制水泥熟料 该技术是可行的 但是水泥厂靠近石灰石矿山 远离城市 例如 运送500吨污泥到水泥厂区 其中400吨是水分 增加运输量 同时水泥是商品 根据市场行情 当水泥过剩和厂方亏本时 污泥处理的费用将会上涨 4 双筒回转污泥焚烧窑专利号 ZL200520069538 4 该设备是由优利污泥环保科技有限公司研制开发的 具有国家知识产权的专利设备 设备是由可调节转速的干燥窑和焚烧窑组成 当湿污泥进入干燥窑时可满足污泥的预热 水份蒸发 干烧自燃 并直接进入焚烧窑进行焚烧 当提高干燥窑的转速2 3倍时 则进入焚烧窑的干污泥也增加2 3倍 有更多的干污泥参加焚烧 产生更多的热量 因此可以减少辅助燃料 节约能源降低污泥处理成本 由于排放的废气温度较低 可以用冷水喷淋洗涤烟气 使净洁后的烟气排入大气 从而达到国家的排放标准 由于烧成温度达到1100度 污泥渣变成熔融的硅酸盐炉渣 可作为陶粒轻骨料的墙体建筑材料产品 该设备具有工艺先进 结构简单 操作方便 自动化程度高 同时整套设备造价较低 可为用户设计制造要求的设备 现有定型设备为 60吨 日 120吨 日 200吨 日 是分散和集中处理污泥的理想设备 4 双筒回转污泥焚烧窑专利号 ZL200520069538 4 工艺流程 5 污泥焚烧炉不同窑型的技术经济比较 技术经济比较 五 综述 污泥干热化及焚烧在我国是一项新型的行业 它涉及到热工知识 传热方式及窑炉技术 污泥的分散处理和集中处理 涉及到污泥设备可靠性 合理性 是否符合环保的要求 全国每年排放市政污泥约二千万吨 如果采用洋设备 投资总额需要几万亿元 这样无疑会提高水价 增加民众的负担 几年来 我国环保科技工作者 为我国污泥处理 开发研制多种可靠的污泥处理设备 有关部门要扶植 优