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城市污泥特性焚烧及干化技术及设计要点

日期:2018-12-08

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  摘要:通过污泥特性指标介绍了城市污泥的特点 ,介绍了常用的污泥干化技术以及三种具有代策性的污泥干化设备,总结了干化污泥的终端处理方式及其发展趋势。污泥干化使污泥的终端处理方法多元化、简便化。土地利用和能源化利用被认为是干化污泥终端处理方式的发展方向。 为达到减量化、稳定化、无害化、资源化的目标,对于大量污泥来说,焚烧兼具彻底稳定化和减量化双重功能。污泥干化至含水率 30%时,可在不投加辅助燃料的情况下实现流化床焚烧炉内的焚烧 处理,干化污泥焚烧时需关注烟气中常规污染气体和重金属的控制,焚烧灰渣浸出毒性未超过国标限值。
  关键词:污泥特性 污泥干化焚烧 干化技术 终端处理。
  1.城市污泥特性绝缘子
  表征污泥特性的指标有含水率和含固率、挥发性固体、营养物质、有毒有害物质、脱水性能以及化学动力学性质等。
  (1)含水率和含固率 。城市污泥的含水率很高 ,含固率很低 。一般来说 ,固体颗粒愈小 ,其所含有机物愈多 ,污泥的含水率愈高 。
  (2)挥发性 固体。污泥的挥发分是一种氧、硫、氮和其它元素的有机化合物以及饱和的和不饱和的芳香族碳氢化合物的混合物 。挥发性固体通常用来表征污泥中有机物的量 。挥发性固体越多 ,污泥稳定性越差。不同种类和不同地域的污泥加热时析出挥发分的数量差别很大 ,一般情况下 ,工业污水污泥挥发分的析出比率大于生活污水污泥的析出比率。
  (3)营养物质。李艳霞对个中国城市29座污水处理厂城市污泥养分的统计分析发现 ,城市污泥不包括工业污泥的有机质平均含量达到384.0g/kg,全氮、全磷 和全钾 ,氮 、磷 、钾总养分含量平均达到48.3g/kg。由此可见 ,污泥含有丰富的营养物质 ,可将其作为肥料施于农田 ,但应该注意它对土壤的污染 。
  2.污泥焚烧方法避雷器
  污泥焚烧按处理流程工艺可分为直接焚烧和干化焚烧。
  (1) 直接焚烧
  直接焚烧是将机械脱水后的污泥直接送入焚烧炉内焚烧。 这种工艺适用于含水率低、 热值较高的污泥。目前,直接焚烧在国外运用较多。
  (2) 干化焚烧
  干化焚烧是将机械脱水后的污泥先进行干燥处理,降低其含水率,提高焚烧效率,使焚烧炉在运行过程中无需再添加辅助燃料或添加少量的辅助燃料。
  重庆市曾对主城区城市污水处理厂污泥热值做过研究,由实验数据得出,该地区污水厂污泥具有自持燃烧特性时的最高含水率为 68% , 污泥直接焚烧需添加大量辅助燃料才能保证完全焚烧和达到要求,且运行成本相当高 [4-5] 。目前,国内大部分地区的污泥普遍存在热值低、含水率高等特点,故采用“先干化再焚烧”的处理方法是比较合适的。
  (3)污泥干化焚烧
  直接焚烧脱水污泥不仅十分困难,而且也是极不经济的。干化后的污泥热值接近褐煤的热值,焚烧干化污泥不仅能彻底处理污泥,杀死病原体,最大限度地减少污泥体积,还能回收利用其热能。污泥焚烧后产生的飞灰可用于改 良土壤、筑路,制造砖瓦和陶瓷等.在日本60% 以上污泥采用了干化焚烧处理方式,欧洲也有10% 以上的污泥采用这种处理方法。
  污泥焚烧主要有单独焚烧和混合焚烧两种方式。污泥混合焚烧是将干化污泥与垃圾、水泥窑燃料阁及电厂用煤等燃料掺混燃烧,是一种合理的处置途径。
  3.城市污泥干化技术
  20世纪80年代末由于脱水污泥在农用、填埋、投海时存在突出的不利因素, 也由于污泥热干化技术在欧美等国家的成功应用,使污泥干化技术在西方国家很快推广开来。污泥干化是在机械脱水后,对污泥进行的深度脱水操作。干化处理后的污泥可以用作肥料、土壤改 良剂以及替代能源等。干化的目的,是使污泥进一步脱水,从机械脱水后含水率80%脱水至含水10%~50% ,一方面进行了有效的减容 ,另一方 面方便了污泥的存储、运输和利用。干化污泥由于含水率低,相对稳定,微生物和病菌也大大减少。污泥干化技术主要有热干化、太阳能干化、微波加热干化、超声波干化以及热泵干化等。目前应用最广泛也是最成熟的是热干化技术。根据热介质与污泥的接触方式可将热干化技术分为三类直接干化法、间接干化法和直接一间接联合干化法 。
  (1)直接干化法
  直接干化是利用燃烧装置向干化设备提供热风和烟气,污泥与热风和烟气直接接触 ,在高温作用下污泥中的水分被蒸发。此技术热传输效率及蒸发速率较高,可使污泥的含固率从 25%提高至85%~95%。但由于与污泥直接接触,热介质将受到污染,排出的废水和水蒸气须经过无害化处理后才能排放同时,热介质与干污泥需加以分离,给操作和管理带来一定的困难。闪蒸式干燥器、转筒式干燥器、带式干燥器以及流化床干燥器等都属于直接干化类型。其中,直接加热转鼓式干燥器是最常用的直接干化设备 。
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