污泥热干化技术-

制作：陈浩楠许学峰张雨指导老师：肖雪峰污泥热干化技术01我国的污泥现状污泥热干化的机理及意义02污泥热干化技术04污泥热干化设备05污泥热干化系统06CONTENTS目录污泥热干化系统工艺实例分析07污泥热干化技术的研究进展03我国的污泥现状PresentsituationofsludgeinChina012含有大量有机质及多种微生物1污泥产量多3污泥的处置方法主要是填埋填埋A干化焚烧B制肥C建材D建材D减量化A稳定化B无害化C资源化D处理污泥的原则和要求经济安全环境友好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Mechanismsandsignificanceofsludgethermaldryingprocess02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：８０％左右，焚烧、堆肥：低于６０％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Studyprogressonsludgethermaldryingtechnology0301在上个世纪４０年代，美国、日本和欧洲国家就开始采用转股干化技术。02８０年代末期，污泥热干化研究也越来越成熟，干化设备不断改进，使污泥热干化技术得到迅速发展和推广。03１９９４年底欧盟国家已经有１１０家专业的污泥干化处理厂04２００１年７月英国颁布了世界上第一个关于污泥热干化处理厂设计、运行、管理方面的标准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９０％降到３０％以下。２００４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Thesludgethermaldryingprocess04污泥热干化根据热介质与污泥接触方式可分为三类：01直接加热式02间接加热式03直接-间接联合式01直接加热式对流干化技术图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01直接加热式缺点1.热介质与污泥直接接触而受到污染，排出的废蒸汽及废水量大。2.所需的热传导介质体积庞大，能量消耗大。3.工艺复杂，臭味控制较难。优点1.传热效率较高，水分蒸发速率较高。2.干化污泥含固率高达85%~95%。…02间接加热式传导干化技术图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优点1.介质不局限于气体，可用热油等。2.尾气量较小，环保性能好。3.粉尘浓度较低，含氧量较低。4.电能及热能消耗较小。缺点1.传热效率较低。2.水分蒸发速率较低。…02间接加热式直接―间接联合热干化是对流―传导热干化技术的结合。03直接-间接联合式技术代表流化床干化技术VOMM涡轮薄层干化技术04污泥热干化技术适应性分析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01热能消耗主要包括污泥升温和水分汽化所需理论热量及干化系统的热能损失，约占运行成本的60%。02电能消耗主要包括干化系统、湿泥和干泥转运仓储系统、工艺水系统及热源制热系统，安全控制及照明系统等。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。①热源类型、工艺类型及干化效率。②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：①能耗低；②安全性高；③环境友好；④灵活性高。污泥热干化设备Sludgethermaldryingprocessequipment05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Sludgethermaldryingprocesssystem06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TS≧90%）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①旋风分离器；②纤维膜、湿式洗涤；③再焚烧。臭气污染控制①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；②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Ofsludgethermaldryingtechnologyengineeringexamplesanalysis07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８０％左右后，泵送至造粒干化机中热干化至含水率４０％，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Ｈ2Ｓ、ＮＨ３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15ｍ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。ABC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。单条设备生产线处理规模不大，同时设备叠加运行时，设备整体高度较