TZWG特种污泥干化成套装置研究及应用

21我国污泥处理处置的市场分析水工业市场2010年第2期TZWG特种(污泥)干化成套装置研究及应用一、国内外污泥处理处置现状和主要趋势1、国际上污泥处理的主要趋势各国根据自身的地理条件和土地资源状况，采取的政策多有不同。日本由于土地极为狭小，采用全部焚烧的策略，这种不惜代价的焚烧，是其经济发达程度可以承受的。欧共体将污泥解释为一种资源，因此其引导要求各国从资源利用的角度去鼓励农用，限制填埋，鼓励一切形式的能源利用。德国多采取干化，半干化后焚烧，使用大量森林垃圾等作为补充能源。意大利旅游资源极为重要，限制焚烧，鼓励减量，因此多为干化后填埋或做建材。法国西班牙都在积极推行干化减量和鼓励农用的政策。这些不同的发展都基于对污泥的认识与新科技发展的经济性，焚烧的污染问题和低成本问题，已随着新科技的不断进步，人们开始改变了对焚烧的认识。污泥的资源化综合利用，以及高温焚烧是解决污泥减量化和无害化处理的发展趋势。2、国内污泥处理处置现状与存在问题城市污水处理成为污泥大户，这是一个让大家接受起来有些困难的事实。在很多人包括一些领导看来，一个城市只要设立了污水处理厂，这个城市的供水环保问题就得到了解决。而事实是，城市污水处理厂在污水处理的过程中必然产生污泥。而且随着城市污水处理率的不断提高，污泥量的产生同样不断增大。目前，全国年污泥产生总量达800多万吨。目前，在我国城市污泥处理处置主要方法中，污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其他处置约占10.5%，没有处置的约占13.7%，这些所谓的“处理”和“处置”基本上都是在特定条件下估算的，严格来说以上数字将会有很大变化。据统计，我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的20~50%，而国外占污水处理厂总投资的65%以上。可以看出，污泥处理处置处于严重的滞后状态。目前，污泥处理处置问题已经在大城市中显现出来。早期的污水处理厂，由于没有严格的污泥排放监管，普遍将污水和污泥处理单元剥离开来，为了追求简单的污水处理率，尽可能的简化、甚至忽略了污泥处理处置单元；有的还为了节省运行费用将已建成的污泥处理设施长期闲置，甚至将未做任何处理的湿污泥随意外运，简单填埋或直接农用，致使许多大城市出现了污泥围城的现象，并已开始向中小城市蔓延，给生态环境带来了极不安全的隐患。二、污泥处置的综合理念1、污泥处理处置的目的，一是稳定化、二是减量化、三是无害化、四是资源化。在这“四化”中，稳定化减量化是前提，无害化是核心，资源化是昀终解决污泥出路的有效手段。2、污泥处置是指处理后的污泥，弃置于自然环境中（地面、地下、水中）或再生利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的昀终消纳方式，这种方式主要有卫生填埋、土地利用、能源回收、做建筑材料。3、应积极探索适合我国国情的低成本，无害化，多用途的处置途径。从能耗水平、经济实力、泥源状态等实际出发优化组文/史少军(溧阳市溧竹环境工程有限公司)22专题水工业市场2010年第2期合多种处置方法。这样才能兼顾环保生态效益、社会效益和经济效益的平衡。三、TZWG特种（污泥）干化成套装置的特点与优势污泥昀终处置的目的是“稳定化、减量化、无害化、资源化”，因此污泥干化是必不可少的一个手段，而且是关键手段。本成套装置的优化组合重点解决了关键工艺技术和资源化利用。1、本装置优化组合工艺特点将污泥存储系统，污泥干化系统，冷凝水回收系统，尾部烟气净化系统及相应配套辅助设施组成，以期现实处理效率能耗的“系统昀优化”。(1)TZWG特种（污泥）干化成套装置特点①设备结构紧凑，装置占地面积小。由设备结构可知，干化所需热量主要是由排列于空心轴上的空心桨叶壁面提供，而夹套壁面的传热量只占少部分。所以单位体积设备的传热面大，可节省设备占地面积，减少基建投资。②热量利用率高。污泥干化机采用传导加热方式进行加热，所有传热面均被物料覆盖，减少了热量损失；没有热空气带走热量，热量利用率可达85％以上。③楔形桨叶具有自净能力，可提高桨叶传热作用。针对污泥特性设计了刮泥器，提高了旋转桨叶的倾斜面和颗粒或粉末层的联合运动所产生的分散力，使附着于加热斜面上的污泥自动地清除，桨叶保持着高效的传热功能。另外，由于两轴桨叶反向旋转，交替地分段压缩（在两轴桨叶面相距昀近时）和膨胀（在两轴桨叶面相距离昀远时）搅拌功能，传热均匀，提高了传热效果。④由于不需用气体来加热，就没用气体介入，干化器内气体流速低，被气体挟带出的粉尘少，干化后系统的气体粉尘回收方便，尾气处理装置等规模都可缩小，节省设备投资。⑤热源与物料不直接接触，避免干化后含水率过低，造成粉尘含量过高而引起的粉尘爆炸的危险。⑥污泥含水率适应性广，产品干化均匀性高。干化器内设溢流堰，可根据污泥性质和干化条件，调节污泥在干化器内的停留时间，以适应污泥含水率变化的要求。此外，还可调节加料速度、轴的转速和热载体温度等，在几分钟与几小时之间任意选定停留时间。因此对污泥含水率变化的适应性非常广泛。(2)喷淋塔①科学设计布气口、液位控制、喷淋角度干化机里物料经过干化后排出的尾气经进气口进入主筒体。由于主筒体的截面积比进气口的截面积要大得多。尾气进入主筒体后流速急剧下降。首先与液面接触，使水蒸汽和固体颗粒与不可凝气体分离。尾气与喷淋形成对流，高温尾气经喷淋清洗后，其中的水蒸气冷却后形成冷凝水从废液出口排出。实现了气体的冷却、过滤、分离。②控制除雾量尾气带水是喷淋塔中昀常见的共性问题，因此也是改进技术的主要内容，尾气带水会导致图1　TZWG特种桨叶干化机工艺流程图湿污泥仓原料蒸汽桨叶干燥机冷凝水干化污泥冷凝水废液风机进锅炉洗涤水热交换器蒸汽23我国污泥处理处置的市场分析水工业市场2010年第2期管道腐蚀，后段生物除臭负荷增加。一般控制设备尾气带水的措施有：在设备设计时尽可能选择较低的尾气上升速度；设备顶部距布水处要有一定的高度；喷头布置的距离、角度要合理，必要时装设脱水效率高的脱水器。(3)生物除臭生物滴滤池具有以下特点：①内装有惰性填料，它只起生物载体作用，其孔隙率高、阻力小、使用寿命长，不需频繁更换；②设有循环液装置，可调节湿度和pH值，供给营养和微量元素，生物相静止而液相流动，因而填料上可生存世代周期长、降解特殊气体的菌群，可承受比生物过滤器更大的处理负荷，且抗冲击负荷能力强，填料不易堵塞、压降小；③污染物的吸收和生物降解在同一反应器内进行，设备简单，操作条件可灵活控制。④安装有温度控制装置，当内部气体温度显示下降至微生物的正常生长温度时，控制系统发信号给热风机，使其工作以提高池内的温度。(4)冷凝水回收器①防汽蚀：独特的汽蚀消除装置，防止水泵汽蚀，使冷凝水回收系统在高温密闭下运行；②自动化程序高：采用水泵自动开启，双泵自动切换，自动报警，形成弼时自动化运行；③冷凝水回收利用，提高锅炉给水温度，相应提高锅炉效率，减少了二次蒸汽排放造成的热污染和噪声污染。2、节能环保与能量回收污泥的平均处置量比同类设备提高30%。湿污泥水分85%，发热量为-110大卡，经本装置干化后，污泥水分20%，发热量为1677大卡，体积减少2/3。节约燃料20%，节约60%~80%，热效率达85%。TZWG特种桨叶干化机工艺流程图见图1。3、同类设备比较（见表1）①德国西门子Esoflash薄层干化机主机1500万左右（成套2000-3000万）；②日本桨叶干化机主机900万左右(成套1500-2500万)；③TZWG特种桨叶干化机主机250-300万（成套400-500万）；④3.5TZWG特种（污泥）干化成套装置，由污泥存储、污泥干化、利用回收、综合处置四大系统解决了资源综合利用难题，经处理的干泥可做焚烧，农用建材等处置。（现有工艺与传统工艺比较，见表2）。四、形成国内新的产业化探讨1、产业化应用前景目前我国每年产生的干污泥量达到840万吨左右（折合含水量80%的湿污泥4200万吨，约占全国总固体废弃物排放量的回转圆筒干化机设有内件的流化床TZWG特种桨叶干化机终水份含水量低低高低可调排出的臭蒸汽含水量较高，含空气量高，流速高含水量较高，含空气量高，流速高含水量高，含空气量低，流速低粉尘含量很高很高低热效率大约30～35％大约30～35％85～90％蒸发吨水份的能耗吨水电约100～200kw热能约270～320万kcal电约100～200kw热能约270～320万kcal电约15~25kw热能约80～90万kcal厂房空间需求大较大小维护费用高，因排出蒸汽粉尘量高高，因排出蒸汽粉尘量高低，因排出蒸汽粉尘量低再次污染高尾气，高风量，洗涤或冷凝产生的污水量大高尾气，高风量，洗涤或冷凝产生的污水量大仅限于蒸汽的冷凝液化产生的污水运行成本250元/吨250元/吨135元/吨设备造价480万元480万元300万元表1　同类设备比较（75吨/天处理量）24专题水工业市场2010年第2期3.2%），大多数污泥采用简单填埋工艺。填埋工艺不仅受到填埋场所限制，而且产生的气体和渗滤液对环境和地下水影响较大。TZWG特种（污泥）干化成套装置是一种集污泥存储、污泥干化、回收利用、综合处置四大系统组成，昀终目的是将污泥的处置连为一体，合理综合解决，实现污泥处理处置一体化与生物资源的有效利用。根据国内科技查新报告：关于“污泥干化成套装置”相关方面的研究与应用，分别有专利、科技成果、学术论文和相关文献报道；但有关和本查新课题“装置由：污泥存储系统，污泥干化系统，冷凝水回收系统，尾部烟气净化系统及相应的配套辅助系统组成”，污泥干化处理技术完全相同的研究及相关文献、专利和科技成果，在本查新范围内未见公开文献报道。由此可见本次技术成果居国内首创。2、形成一个新的产业链在国内形成一个新的产业链—污泥干化成套装置。该装置由污泥存储、污泥干化、利用回收、综合处置四大系统组成，解决了资源综合利用难题，经处置后的干污泥可作焚烧、农用、建材之用。成套装置集生产制造、出售、承接安装、调试运行、操作培训、售后服务的一条龙服务，是一个很有潜力，很有市场的新兴产业，可以带动很多相关的产业，形成产业链，以便解决更多人的就业问题。纵观国内外污泥干化技术的发展历程，可以看出目前污泥的干化采用的仍是几十年前的传统干化设备及工艺，只不过是经一定的改进，以使之更适宜污泥这种物料而已。经自主创新发明的TZWG特种（污泥）干化成套装置与工艺研究包括：污泥存储系统；污泥干化系统；冷凝水回收系统；尾部烟气净化系统及相应配套辅助设施组成，在“系统”过程中充分发挥各自的优势，以实现处理效率能耗的“系统昀优化”，从根本上解决污水厂的污泥问题。在我国政府相关政策的引导下，必将为国内污泥综合处置的环保设备生产厂商提供巨大的市场空间，同时也迫切需要科研人员开发出适合我国国情的污泥综合处置工艺设备并使之产业化。五、结论与建议TZWG特种（污泥）干化成套装置的研究与应用的意义在于，获得自主知识产权的同时，保护环境，在再生利用等方面发挥积极的作用，也可为示范工程建设打下良好的基础。1、借鉴国外的立法经验，结合我国国情建立相应的法规体系来保障和推进污泥资源化综合处置，并实行污泥处置价格补偿机制。2、建立污泥焚烧的技术规范和验收标准。3、培育和扶持具有自主知识产权的污泥干化成套系统装置的企业。4、在条件成熟地区建立污泥再生能源示范工程。表2-1　现有工艺图表2-2　传统工艺图