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高速旋流低温污泥干燥技术

发布时间:2021-10-14 10:28:59  中国污水处理工程网

  现阶段,我国绝大多数城镇污水处理厂采用“加药剂絮凝+高压板框压滤或带式脱水机脱水”的工艺路线,将污泥含水率降至75%(板框脱水)或82%(带式脱水)后出厂运送至污泥处置单位。目前,污泥处置多采用卫生填埋、污泥焚烧、土地利用、热干化、热水解+厌氧消化、低温热解等技术。《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T23485-2009)和《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)都明确规定,污泥混合填埋含水率应小于60%。但是,脱水后直接填埋是不符合国家规范的。脱水泥饼直接送至垃圾焚烧发电厂焚烧,因其含水率较高、热值较低,需要消耗大量辅助燃料,导致处理成本无法承受。热干化、热水解+厌氧消化、低温热解等技术由于占地面积大、投资和运营成本高等缺点也不能满足市场需求,因此,寻找低能耗、高效率的污泥干燥技术对解决“污泥围城”具有重大意义。

  1、高速旋流低温污泥干燥技术概述

  1.1 基本原理

  污泥中的水可分为间隙水、毛细结合水、表面吸附水和内部水等四类,谢波等人采用热水解、超声波和微波等3种方法预处理污泥。结果表明,在各种预处理中,污泥pH值变化不显著,污泥破解效果随处理强度的增加而增强。而高速旋流低温污泥干燥技术是依靠空压机和鼓风机使污泥湿料高速旋转形成的剪切力破除污泥的细胞壁,将内部水释放出来。

  城镇污水厂污泥经板框压滤机或带式脱水机脱水后,污泥含水率为75%~82%,经螺旋输送至高速旋流低温污泥干燥系统,由电力驱动空压机和鼓风机将固液混合物瞬间加速,固液混合物的水分因高速碰撞被挤压出来,强大的撞击剪力将固体破碎至300mesh以下,此过程因比重的差异分离出不同粒径大小或形状的颗粒,而表面水和细胞内水分受剪应力的影响而分离,分离出的水分在旋风离心的过程中因持续旋转并破碎成更为细小的颗粒后随着气流被带出,仅有少部分的液体随蒸发而散去。出料污泥含水率约为30%。高速旋流低温污泥干燥工艺流程如图1所示,一级高速旋流低温污泥干燥系统构造如图2所示。

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  1.2 工艺重点设备介绍

  本公司污泥旋风干燥机,以电动马达驱动设备,将可降低噪音及运行成本。其主要部件有八个。

  一是进料仓(A)。进料仓区分为湿料仓(80%含水率污泥)及干料仓(30%)含水率污泥,湿料及干料分别由不同料仓储存,其出料分别由各仓定量输送螺旋送至输送带(或螺旋)。

  二是混料机(B),主要将来自输送带(螺旋)送达的干料和湿料进行混合,降低污泥黏度,避免污泥在输送过程中黏附在管路中。

  三是鼓风机(C),提供污泥在设备中形成旋流状态所需的风量,同时吸收空压机产生的热量供给整个系统。

  四是空压机(D),提供高压空气在进料端产生局部震波破碎污泥。

  五是负压进料系统(E),通过空压机与风机形成局部负压,将污泥瞬间吸入旋风分离桶中。

  六是旋风分离桶(F),本设备设计三组旋风分离桶,直径由小而大。第一、二个分离桶主要提供破碎功能,污泥由大颗粒破碎成小颗粒污泥,第三(最大)分离桶作为气固分离使用。由于污泥比重较大,当空气流速降低时,污泥靠离心及重力作用,朝分离桶下方聚集后予以收集。

  七是出料螺旋(G),在旋风桶下方收集之污泥干料,由出料螺旋排出,部分返送回干料仓,作为进料调理使用。八是引风机(H),本风机将废气再次加压,输送至喷淋塔中进行处理,降低粉尘及臭气浓度。

  1.3 产品介绍

  本设备可将带式脱水机脱水后含水率82%的市政污泥脱水至含水率30%。燥产品实物如图3所示。

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  高速旋流低温污泥干燥技术主要有7个优点。一是无土建。本工艺不需增加额外池槽进行污泥调理或加药,可直接由现有脱水设备出料至本工艺处理,可免去额外土建投资成本。二是无药剂添加。本工艺不需加药或石灰,可减少大量药剂费用,在不改变污泥性质的条件下进行干燥脱水。三是无额外人力。本工艺为全自动化设备,所需人员配置少。

  四是无污水产生。在高速旋风干燥系统中,污泥水分以水雾的形式被气流带出,散发到空气中,无液态水产生。五是易于维护保养。本工艺构造简单,主要运行设备为空压机和风机,保养维护容易,不需大量额外耗材与配件更新。六是占地面积小:处理100t/d的市政污泥,占地面积不足1000m2。七是能耗低。本技术无需外加热源,利用空压机自身发热配合风机提供的大风量来完成污泥旋流干燥,能耗非常低。常见干化方式对比如表1所示。

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  2、二次污染检测

  2.1 空气污染检测

  本工艺可能产生的空气污染相关检测如表2所示,各项指标均符合国家空气污染排放标准。

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  2.2 噪声污染检测

  本工艺噪声主要来源于空压机、鼓风机和负压进料设备,故将其用隔音设备进行降噪处理,污泥干燥系统厂区周界(20m)处,噪声检测值为60.4dB,干燥设备旁(6m),噪声测值为62.6dB,相对应位置噪音量检测表如表3所示。

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  3、高速旋流低温污泥干燥产品资源化

  由于污泥中含有比较丰富的有机营养成分,如氮、磷、钾等元素,可进行堆肥处置,赵丽君等人在1999年研究了城市污泥堆肥技术,结果表明污泥堆肥是可行的。中国科学院蔡璐等人对我国大中型城市的37座污水处理厂的脱水污泥进行取样调查,结果表明,污泥干基热值范围为5844~19303kJ/kg,均值为11850kJ/kg。蒋建国等人利用污泥的热值将其制成了衍生成型燃料。

  方案一:污泥干料可进行堆肥,因为污泥在旋风干燥过程中未经过加热处理,有机质保存完整,可提供植物生长所需的营养。堆肥成品所含有机质及营养质有所差异,但整体养分所占比例皆在70%以上,可用于园林绿化、生态修复或土壤改良,如图4所示。

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  方案二:污泥干料可造粒制成成型燃料,热值约为1200kcal/kg,可与生活垃圾混合燃烧,供垃圾焚烧发电厂燃料使用,如图5所示。

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  4、结论

  高速旋流低温污泥干燥技术充分利用空气动力学加上特殊的结构设计,使系统内产生空气流和物料流,并保持两项不混合,通过二级旋流干燥系统可将污泥含水率从82%降至30%。整个系统做到了在无外加热源的情况下将污泥中的水分脱除,水分以水雾的形式被空气流带走,干燥效果好,占地面积小,投资和运营费用相比其他干化工艺低,产品含水率低,粒径小,可制成有机肥或造粒制成成型燃料,该技术应用在污泥处置领域将具有良好的发展前景。(来源:武汉天源环保股份有限公司)

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