污泥热干化技术(最新版)

制作：陈浩楠许学峰张雨指导老师：肖雪峰,污泥热干化技术,CONTENTS,目录,我国的污泥现状,PresentsituationofsludgeinChina,01,污泥性质,处置方法,处理污泥的原则和要求,污泥处置的难重点,卫生填埋，土地利用，焚烧,污泥热干化的机理及意义,Mechanismsandsignificanceofsludgethermaldryingprocess,02,热干化的含义,污泥热干化技术是指利用热介质(高温烟气、蒸汽或导热油等)，通过专门的工艺和设备，直接或间接加热污泥，使污泥中全部或部分水分蒸发的一种工艺。,污泥热干化的意义,含水率污水厂：左右，焚烧、堆肥：低于左右。,a.污泥干化可以降低污泥含水率b.剩余物质稳定，恶臭味和病原生物得到极大的去除，c.污泥体积减少，同时热值提高，营养成份保留d.可作为颗粒肥料，也可进一步焚烧及土地改良。e.其热值可作为替代能源因此，污泥干化是污泥处理处置技术的前提和关键所在。,热干化处理的缺点,处理成本高,工艺操作复杂,污泥热干化技术的研究进展,Studyprogressonsludgethermaldryingtechnology,03,国外热干化技术现状,国内热干化技术现状,最近几年又涌现出许多新兴低温干化技术，但这些工艺距大规模工程应用还需要做更多的改进和优化。,上海某环保公司采用低温真空干化技术，可在一套系统内连续地一次性将脱水污泥含水率从降到以下。,年底我国第一座采用污泥干化焚烧处理工艺的污水处理厂,污泥热干化技术,Thesludgethermaldryingprocess,04,污泥热干化根据热介质与污泥接触方式可分为三类：,对流干化技术,图4-1直接加热式干化示意图,常用污泥直接热干化技术,转鼓干化,闪蒸式干化,带式干化,传导干化技术,图4-2间接加热式干化示意图,常用污泥间接热干化技术,转盘式干化,立式多盘干化,桨叶式干化,直接间接联合热干化是对流传导热干化技术的结合。,技术代表,流化床干化技术,VOMM涡轮薄层干化技术,B,安全性分析,A,能耗分析,C,环境友好性分析,D,灵活性分析,A,能耗分析,能源消耗是干化工艺最重要的指标，约占系统运行成本80%，包括热能和电能，以每kg水蒸发量的热能消耗和电能消耗来衡量。,热源类型、工艺类型及干化效率。污泥粒度与粘度、污泥初始与最终含水率及热介质的加热和冷凝等。,影响因素,优先选择附近可利用的余热、废热，如热电厂和焚烧站的烟气。,B,安全性分析,污泥干化过程中存在粉尘爆炸的危险；导热油或者蒸汽等热源有泄漏和使人烫伤的危害；全干化的污泥可能会闷燃等。,污泥干化过程，污泥输送、混合、筛分、粉碎、储存等操作都会产生大量粉尘。粉尘粒径越小，比表面积越大，越易点燃，爆炸越强烈。一般认为污泥的粉尘爆炸浓度下限在60g/m3以内。,控制粉尘浓度,一定粉尘浓度条件下，氮气、二氧化碳、蒸汽能引起燃烧的最低氧含量分别为5%，6%，10%左右。粉尘易点燃，故降低系统中含氧量是避开风险的主要手段。一般要求氧含量低于12%。,指干化系统中的水分含量。当含湿量达到一定程度时，即使粉尘浓度和氧含量再高，污泥也无法被点燃。含湿量成为提高干化系统安全性的一个重要手段。,控制含氧量,控制含湿量,C,环境友好性分析,污泥中含有大量有机成分和有害物质，在热干化过程中，会释放恶臭气体，造成污染，根据污泥处理无害化原则，必须妥善处理。根据污泥干化过程中BTEX的释放特征实验研究，大部分BTEX在干化温度高于150时开始释放，并随干化温度升高，释放量逐渐增加。因此，适宜的干化工艺，合理的干化温度，可减少污泥有害物质的释放。直接加热干化技术可采用气体循环回用设计；间接加热干化技术可采用闭路循环；设置尾气处理系统，防止干化废气的泄露。,D,灵活性分析,指干化技术在高效、稳定地满足干化产品含水率的前提下，适应污泥的泥质、初始含水率波动的性能。污泥来源不同，污泥初始含水率及污泥粒度、粘度等差别较大，对干化工艺和设备的长期、稳定和安全运行有较大影响。如部分干化技术无法直接干化机械脱水的污泥，需采用干泥返混将含水率降到50%左右后，再进入干化机进一步干化。污泥干化是污泥资源化利用的第一步，而干化污泥含水率应根据干化产品后续处置和利用的需求而定。即应根据“以处置定干化”的原则，合理选择污泥干化工艺。,E,常用污泥热干化技术适应性比较,小结：综合考虑能耗、安全性、环境友好性和灵活性，推荐转盘干化技术作为污泥干化主导工艺，因其具有如下特点：能耗低；安全性高；环境友好；灵活性高。,污泥热干化设备,Sludgethermaldryingprocessequipment,05,转鼓（筒）式干化设备,5.1,转鼓（筒）式干化设备,5.1,带返料系统、直接加热转鼓式污泥干化系统：,优点：生产能力大，干燥时间短，出料含湿量低，由于物料在气流中高度分散，颗粒的全部表面积为干燥的有效面积。缺点：能耗大，热风量大，冷凝水处理量大，投资运行成本高，结构复杂，占地面积大。,双桨叶式干化工艺设备,5.2,双桨叶式干化工艺设备,5.2,桨叶式干化机的特点：(1)单位体积设备传热面大，设备结构紧凑，占地面积小。(2)由于无需空气循环，设备内部含氧量低，且工况较平和，工作温度较低，装置较为安全可靠。(3)尾气温度高，能量可部分回收。(4)出泥较灵活，既可实现半干化，也可实现全干化。,双桨叶式干化工艺设备,5.2,桨叶式干化机的缺点：(1)干燥器本身几乎没有轴向推力，物料机械清空存在难度。(2)国内各城市污水处理厂污泥含砂量普遍高于国外，例如重庆地区甚至可高达40%，即污泥与桨叶及内壁接触的面积约五分之二都是砂粒，其磨损的风险相当大。(3)换热面容易结垢。,流化床干化工艺设备,5.3,著名流化床系统生产商有德国WABAG公司和安德里茨公司。目前我国采用流化床干化技术干化污泥的主要有上海石洞口污水处理厂，日处理污泥超过200t，干化后含水率在10%以下；北京市清河污水处理厂污泥干化系统，日处理污泥400t。,流化床干化工艺设备,5.3,流化床干化工艺设备,5.3,工艺特性：(1)整个系统在一个低氧含量（0%3%体积比）密闭的空气回路中运行，安全可靠，氧含量大大低于燃点。(2)整个流化床干化机包括气体回路系统均由标准设备组成（如风扇、气锁阀、螺旋输送、容器罐等），运行和维护低成本。(3)长时间的停留以及自身的热容量，保证了物料相同的干燥效果；(4)尾气量较小，冷凝废水量也较小。,流化床干化工艺设备,5.3,流化床工艺的缺点：(1)流化床出泥含固率不能灵活调整，一般为92%左右，需对污泥进行“返混”，增加设备投资。(2)流化床中污泥处于快速流动状态，其不可避免的会与底部的金属盘管发生剧烈摩擦，造成盘管的更换，如污泥含砂量高，其更换的周期将大大缩短，势必增加设备投资，从而增加设备运行费。,污泥热干化系统,Sludgethermaldryingprocesssystem,06,系统组成,6.1,污泥热干化系统,进料及预处理装置,干燥产物预处理及处理装置,干燥器,空气污染及臭气控制装置,热发生器,A,热发生器,任何热干燥系统都需要利用外部能量来加热干燥介质。,A,直接干燥系统：加热的干燥介质一般为空气。,C,间接干燥系统：加热的干燥介质可以是热油、蒸汽等。,B,焚烧后高温烟气、过热蒸汽及某些系统排出的尾气中都含有大量的可利用余热。,热发生器通常是一个柱状的耐火室，它的前端有燃料燃烧器。,热介质通常在特定的容器内加热。,B,进料预处理及处置装置,每个热干燥系统都需要在物料进入系统之前进行预处理。,剩余污泥,机械脱水,干燥器,系统中再循环的干燥物质,混合,混合器,单传动轴,双传动轴,C,干燥产物的预处理及处置装置,以生产柱状颗粒产物为主的现代热干燥系统中，柱状颗粒产物（干燥产物的TS90%）被排出后通常要进行以下处理：,干燥颗粒产物,具有良好的分离效果、尺寸合适的颗粒,冷却到30后贮存,出售,细小的颗粒,返回到混合器中,参与再循环,尺寸过大的颗粒,粉碎,D,空气污染及臭气控制装置,在加热干燥处理系统中，对于粉尘及气体污染物如臭气等成分的控制是十分必要的。特别是空气污染越来越严重、臭气排放要求日趋严格的今天，采取相应的措施是必不可少的。,除粉尘的装置,旋风分离器；纤维膜、湿式洗涤；再焚烧。,臭气污染控制,化学洗涤法，如采用氧化剂硫酸、苛性钠、次氯酸钠等氧化剂来控制氨气、硫化氢及某些恶臭有机气体；采用二次燃烧器使有机废气及臭气排放得到显著改善。,污泥热干化系统工艺实例分析,Ofsludgethermaldryingtechnologyengineeringexamplesanalysis,07,工程背景介绍,7.1,污泥处理工艺：污泥热干化焚烧处理。,热源：采用热电站产生的饱和蒸汽作为干化热源。,干化污泥去处：半干化后的污泥运至热电站与燃煤混合焚烧处置。,工程规模：处理污泥量20t/d。,工程所在地：靖江市城市污水处理厂,污水来源：靖江市城南工业园区废水和城区生活污水。,工程概况,造粒盘式干化，又叫新型珍珠工艺,污泥首先经机械脱水至含水率左右后，泵送至造粒干化机中热干化至含水率，后送至热电站焚烧处置。流程如图7-1所示。,工艺流程,7.2,图7-1污泥半干化+焚烧处理工艺流程,如图7-2所示为间接加热污泥立式造粒圆盘干化设备工艺原理。该设备采用二级处理工艺，前一级为造粒干化系统，造粒后的污泥颗粒直接落入圆盘式二级干化系统，造粒干化部分和圆盘干化部分采用垂直叠加式。,工艺原理,7.3,图7-2新型珍珠工艺设备原理示意（叠加式）,工艺原理,7.3,图7-3单组切割齿轮造粒工艺原理,造粒干化系统工艺原理如图7-3所示。,工艺原理,7.3,圆盘干化系统工艺原理如图7-4所示。,图7-4圆盘干化工艺原理,废气处理系统,7.4,旋风除尘器,生物除臭,冷凝器,化学除臭,除尘,温度由110降至45左右，废气中主要为2、及低分子有机酸等组成的不凝气体。,酸液喷淋碱液喷淋化学药剂氧化,去除少量有机污染物,废气,通过15高排气筒排放,其他辅助系统,7.5,其他辅助系统,蒸汽分包调压系统,废水冷却系统,疏水冷却系统,干污泥料仓,新型珍珠工艺的优缺点,7.6,设备运行过程中粉尘产生量少。,设备数量少，流程简单，适应我国城市污水污泥含砂量大、组分复杂等特性。,设备运行方式灵活，可根据污泥产品需要进行设备组合或拆分。,A,B,C,优点,新型珍珠工艺的优缺点,7.6,系统停车检修维护时，需将部分切割齿轮吊出腔体维护，以防止污泥长时间冷却后对齿轮凹槽堵塞形成板结。,造粒干化系统设计蒸发能力远远大于盘式干化系统且造粒干化系统上部区域热效率较低。,单条设备