常規污泥干化工藝經濟性比較

郭　磊

(天津市市政工程設計研究院，天津　300051)

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常規污泥干化工藝經濟性比較

郭磊

(天津市市政工程設計研究院，天津300051)

摘要：介紹了目前常見的污泥脫水處理技術，主要闡述了蒸汽加熱干化與熱泵低溫除濕的工藝流程，并綜合對比了兩種污泥干化處理技術的能耗與經濟性，最終得出了一些有意義的結論。

關鍵詞：污泥干化工藝，低溫除濕技術，能耗，經濟性

1常見污泥處置技術

國內普遍定義污泥為污水處理過程中產生的半固態或者固態物質，由有機物、細菌、無機顆粒、膠體組成的復雜非均質體。

1)按污泥源頭分類，主要有給水污泥、工業廢水污泥和生活污水污泥。2)按污水處理工藝，污泥則可分為以下幾類：初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥、化學污泥等。污泥中水分構成的分類方法較多，目前常見的污泥脫水處理技術有以下幾種[3,4]：a.機械脫水技術。采用機械力對污泥進行擠壓、離心的方式將污泥中的水分析出，這其中包括離心法、真空吸濾法和壓濾法。機械脫水技術僅能去除污泥中一部分自由孔隙水，經過處理后污泥含水率仍在80%～85%左右，不適用于任何處置技術。b.投藥改性+板框壓濾技術。該項技術實際上是對機械脫水技術的一種改良，投加化學藥劑進行污泥改性，破壞污泥細胞結構，使水分更容易析出。改性后的污泥經板框壓濾機壓濾后，含水率可達70%左右，但是很難降低至60%。c.新型板框壓濾脫水技術。在常規的板框壓濾機上增加了一層特殊橡膠隔膜，這種隔膜只允許瞬間通入0.6 MPa～0.8 MPa水或壓縮空氣，對污泥進行瞬間施壓脫水，污泥含水率就有可能降低至70%～75%左右。d.污泥熱干化脫水技術。污泥熱干化脫水一般采用煙氣、水蒸氣或工業余熱作為熱源，利用高溫使污泥中的水分氣化蒸發，并能根據相應的處置技術來控制產品的含水率，并且適用于各種污泥。然而獨立熱源導致運行成本高是限制該項技術在我國推廣應用的主要問題。

2本文的分析重點

當前國內針對污泥干化較多的選擇直接加熱干化等深度脫水技術，提高污泥的脫水率，但同時也增加了一次能源的消耗和煙氣粉塵等污染物的排放。與此同時，采用低溫除濕技術的推廣一方面可以避免一次能源的消耗而直接選擇電能，同時也能解決偏遠位置的污泥處置，增加環境的友好性。因此本文就這兩種工藝方式進行工藝及經濟性分析，以尋找較為可靠的污泥脫水干化工藝。

3污泥干化工藝

3.1污泥熱干化工藝流程

污泥的處理流程為：污泥輸送泵→干化機→污泥冷卻機→污泥輸送機→干污泥緩存料倉。輔助系統有：為干化機配套的鍋爐系統、余熱回收系統(消化保溫水加熱及干化尾氣處理系統)、為干化機提供冷卻水的裝置、除臭系統(干化機尾氣、干泥輸送系統、干污泥料倉、干化車間預濃縮池)、氮氣保護系統等。

3.2利用熱泵低溫除濕技術進行污泥除濕干化

污泥除濕干化機是利用除濕熱泵對污泥采用熱風循環冷凝除濕烘干。1)污泥干化要看污泥的成分和產能的要求才能確定干化的方式，烘干的設備形式有很多種(回轉筒、閃蒸、帶式等)，目前國內沒有統一的標準，但處理過程基本為：濃縮→脫水→干燥。如果采用熱泵作為熱源，可將城市污泥含水率從80%降到10%～30%。2)熱風溫度(40 ℃～75 ℃)全封閉干化工藝，可以實現無尾氣排放，無需臭氣處理系統。因為采用低溫干化可充分避免污泥中不同類型的有機物揮發，避免惡臭氣體的揮發(鏈狀烷烴類和芳香烴類揮發的溫度在100 ℃～300 ℃；環烷烴類揮發的溫度主要在250 ℃～300 ℃；含氮化合物類、胺類、肟類揮發的

9 kA。

5)按以上條件查閱相關斷路器廠家資料，選擇各斷路器的脫扣器形式及參數，則各斷路器間可獲得較為良好的選擇性。

3結語

低壓斷路器的選擇性除電流間的配合因素，還有延時配合、連鎖配合等因素，要視具體情況按相關規范及低壓斷路器自身特性與參數等條件進行綜合考慮才能最終獲得最佳的選擇性。

參考文獻：

[1]中國航空工業規劃設計研究院組.工業與民用配電設計手冊.第3版.北京：中國電力出版社，2005：153-179.

溫度主要在200 ℃～300 ℃；醇類、醚類、脂肪酮類、酰胺類、腈類等的揮發溫度均在300 ℃以上。另外，醛類和苯胺類的揮發溫度主要在150 ℃，脂類的揮發溫度在150 ℃～250 ℃)。3)整個干化過程都在密閉環境條件下進行，不會有氣體排到外界環境中，不會造成二次環境污染。污泥干化過程氧氣含量小于12%；粉塵濃度小于60 g/m3；顆粒溫度小于110 ℃。4)整個干化過程中無塵(空氣流速小于2 m/s)。

4兩種工藝能耗對比

4.1熱干化系統能源經濟性分析

本文選取了污泥干化工藝中較為成熟的蒸汽加熱+污泥脫水干化工藝，在加熱的過程中，首先需要確認污泥干化工藝的物料平衡，系統的輸入端及輸出端包括：

1)輸入(input)：包括需要加熱的污泥，加熱熱媒(蒸汽)及加熱空氣(見表1)。

2)輸出(output)：通過干化系統，產生了包括蒸汽冷凝水，脫水污泥及加熱后的尾氣(見表2)。

綜合分析，超圓盤熱干化機處理8.33 t/h的含水率為80%的濕污泥時，輸入熱量=輸出熱量=21 172.09 MJ/h，干化每噸污泥需要消耗0.893 t蒸汽，通過國家計量年鑒查詢，1 kg 0.5 MPa蒸汽相當于0.094 286 kg標煤，而1 kW·h相當于0.123 kg標煤，因此使用此類熱干化工藝處理每噸濕污泥折合電量需要0.684 kW·h。

4.2熱干化系統能耗與經濟性

本系統里，主要的能耗包括加熱蒸汽的一次能源，設備運轉過程中產生的電耗以及在加熱過程中的熱力損失。具體因素體現在：

每小時干燥量8.33 t(濕料)，每小時脫水量為6 250 kg。

每小時耗電量：482 kW·h(含進出料)。

每小時電費：482 kW·h×0.75元/(kW·h)=361.5元。

每小時污泥處理量：8.33 t。

每小時消耗的蒸汽量：7.44 t。

蒸汽折算電量=7.44×103×0.094 2/0.123=5 697.9 kW·h。

蒸汽單價：200元/t～280元/t。

每噸污泥干化成本：(240×7.44+361.5)/8.33=257.75元(80%含水率干至20%)。

干化系統綜合電耗：482。

每天運行費用51 551元。

4.3低溫污泥干化機能耗與經濟性

采用熱泵系統的低溫除濕干化工藝避免了一次能源的消耗，只需要利用電能驅動系統完成污泥干化，其中：

每小時干燥量8.33 t(濕料)，每小時脫水量為6 250 kg/h；

每小時耗電量：1 689 kW·h(含進出料)；

每小時電費：1 689 kW·h×0.75=1 267元；

每小時污泥處理量：8.33 t；

每噸污泥干化成本152元(80%含水率干至20%)；

每噸污泥耗電量203 kW·h(80%含水率干至20%)；

每天運行費用30 600元。

5綜合比較

通過兩種干化工藝的數據列舉(見表3)，可以直觀的比較出兩種工藝的區別。

針對污泥相同的干化率，相比于傳統熱干化工藝，低溫除濕工藝呈現出運行費用低，無需外加能源等特點，但單位電耗相比熱干化工藝要高3.5倍。當污泥處置單位遠離外接燃氣或蒸汽能源時，低溫工藝可以發揮其獨特的優勢。

[1]徐強.污泥處理處置技術及裝置.北京：化學工業出版社，2003：20-27.

[2]Werthera J,Ogadab T.Sewage sludge combustion.Progress in Energy and Combustion Science，1999，25(1)：55-116.

[3]胡龍，何品晶，邵立明.城市污水廠污泥熱干燥處理技術及其應用分析.重慶環境科學，1999，21(1)：51-53.

[4]潘永康.現代干燥技術.北京：化學工業出版社，1998.

The economic comparison of conventional sludge drying technology

Guo Lei

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

Abstract: This paper introduced the present common sludge dehydration process technology, mainly elaborated the process of dry steam heating drying and heat pump low temperature dehumidification, and made comprehensive comparison the energy consumption and economy two kinds of sludge drying process technology, finally draw some meaningful conclusions.

Key words: sludge drying technology, low temperature and dehumidification technology, energy consumption, economy

Discussion on low-voltage circuit breaker selectivity

Sun Tong1Sun Xian2

(1.BeijingZhongyuanEngineeringDesignConsultingLimitedCompany,Beijing100037,China;2.ChinaAvionicsConstructionPlanningandDesignResearchGroupLimitedCompany,Nanjing210017,China)

Key words:low-voltage circuit breaker, movement curve, selectivity, current

Abstract:This paper analyzed the movement curve of low-voltage circuit breaker, discussed the coordination and setting method between higher and lower low-voltage circuit breaker, and combining with the engineering example put forward the checking method, made the low-voltage circuit breaker had good selectivity, solved part of problem of distribution line protection electrical of coordination and collaboration.

文章編號：1009-6825(2016)14-0126-02

收稿日期：2016-03-07

作者簡介：郭磊(1988- )，男，助理工程師

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A