白龍港污水處理廠污泥熱干化系統的運行分析

陸崢嶸

（上海城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠，上海市　201201）

1　工程概述

白龍港污水處理廠位于上海市浦東新區合慶鎮，總占地面積200 hm2，服務面積1 255 km2。污水日處理規模為280×104m3/d，污水生物處理采用多模式厭氧/缺氧/好氧（AAO）的工藝，出水經過紫外線消毒后排入長江[1]。污水生物處理過程中產生的污泥經過重力與機械濃縮后，進入污泥厭氧消化系統，部分消化后的污泥經過離心脫水后，進入污泥熱干化系統，另一部分則進入深度脫水環節進行處理[2]。

上海市白龍港污泥熱干化系統采用流化床干化工藝，利用污泥消化處理產生的經脫硫處理的沼氣，對脫水污泥進行干化處理。整個污泥熱干化系統設置3條污泥干化線，單條線處理能力約為2 800 kg蒸發水量/h，設計處理規模約為60 t DS/d[3]。其處理流程如圖1所示。

2　工藝運行控制

2.1　供熱系統控制

供熱系統與干燥器的干燥效果及流化狀況息息相關，干化系統使用燃氣導熱油載體爐，燃燒沼氣或天然氣加熱導熱油,與干燥器內部的濕污泥熱交換。主要是控制鍋爐的燃燒工況，即燃氣質量及導熱油油溫。鍋爐使用的燃料是污泥厭氧消化所產沼氣，沼氣的甲烷含量并不像天然氣那樣穩定，會有波動，并且沼氣會夾帶些許不利于燃燒的物質，特別是冷凝水會大大影響到燃燒器的工作狀態，繼而影響導熱油油溫。油溫一旦不穩定波動，得不到好的控制，會大大影響干燥器的處理效果，使得流化床內部堵塞，受熱不均，局部超溫保護而停機。

圖1　污泥熱干化系統處理流程圖

2.2　含氧量控制

干化處理后的污泥含水率很低（＜10%），由干顆粒和少量灰分組成，其在高溫條件下是可以燃燒的。為了防止生產過程中干燥系統內部干污泥顆粒內燃，甚至爆炸事故的發生，必須在控制干燥器內部溫度的同時，也進一步降低系統內部的含氧量。系統內部的氣體是循環使用的，啟動時系統內部的含氧量較高。燃氣導熱油載體鍋爐燃燒產生的低含氧量煙氣送入系統內部，從而增大系統內部的壓力。當壓力達到一設定值時，連接干燥機和除臭系統的閥門會打開，將混合后的過量氣體處理后排放，循環往復，以此來降低干化內部的含氧量?？刂坪萌紵刂械臏囟燃昂趿窟@兩點，可以大大地保證干化系統的安全可靠性。

2.3　干化系統控制

流化床干化系統的穩定運行主要通過控制給料分配器轉速、鼓風機風量及頂部出氣溫度3個方面。流化床干燥器內充滿干顆粒物料，物料在床內浮動運動，形成流化層[4]，與內部導熱油管熱交換。一部分脫水污泥被泵送入干燥器的上部，被進泥口下方的給料分配器打碎為小塊污泥，與干燥器內部已干燥的污泥顆粒相混合；另一部分脫水污泥輸送至灰濕混合器與干燥器排出的粉塵相混合，重新造粒，再次進入流化床干燥器。在鼓風機的吹動下，流化床干燥器內的物料不停地翻滾，因良好的熱傳輸效果，濕污泥顆粒中的水分立即被蒸發，濕污泥顆粒在流化層內成形，產生1～4 mm的干污泥顆粒[4]。根據現場所取樣品的顆粒度大小及灰濕混合器的啟停時間長短，調整給料分配器轉速快慢和風機的風量大小，在控制干燥器內部灰分的產生速度的同時，提高污泥干顆粒的質量，使得流化床干燥器內部的流化狀態更穩定。干燥器頂部出氣溫度的控制可以通過進泥的速度來調整，即濕污泥在干燥器內部的干燥時間可以更均勻地處理濕污泥，使得干燥器內部流化狀態更好。

3　熱干化系統運行情況

污泥熱干化系統處理量及運行時間見圖2。

圖2　污泥熱干化系統處理量及運行時間

3條污泥熱干化線為兩用一備的模式運行。由于污泥熱干化系統處理的是污水系統所排放的初沉和剩余污泥，處理污泥總量與性質均隨污泥活性、季節變化等因素波動，且設備、設施問題也對處理量產生了較大的影響。經統計，2016年污泥熱干化系統日均處理量波動范圍為31～48 t DS/d，月均有效運行時間約1 350 h，總體運行情況良好。其中，由于冬季泥性變化，并配合年度計劃檢修干化系統的主關鍵設備，使得11月、12月、1月較其余各月的處理量偏小。但是，顯而易見的是，干化系統的月運行時間與日處理量波動基本一致，穩定連續運行的干化系統處理污泥也會更加高效。

4　問題及對策

目前，國內熱干化系統較多都無法穩定連續運行，其原因通常是進泥泥質情況較差、設備損耗及故障率較高、安全管理要求高等，白龍港污水處理廠污泥熱干化系統自調試運行至今，也存在一些難以解決的問題。

4.1　干燥器易淤結

由于污水廠進水中含有浮渣、垃圾及纖維物，雖然污水處理前端都有攔截裝置，但還是有大量纖維物會轉移至污泥中。流化床干燥器的附屬設備有較多轉動部位與死角，纖維物易纏繞污泥后結塊，堆積于干燥器內部，嚴重時會影響流化狀態及熱傳導，甚至造成干燥器內部超溫停機。同時，由于國內城市排水系統多為雨污合流制，導致污泥中含砂量較大。污泥熱干化投入運行后，各類設備多次因污泥含砂量大而提前更換磨損備件，造成熱干化系統不能連續運行。目前采取的主要措施是定期停機對流化床干燥器及管道等部件進行人工清淤疏通和清理積渣，同時對設備設施的磨損情況及剩余使用壽命進行評估，及時進行更換。但是，為減輕和避免此類現象對熱干化設備的影響，仍需在系統前端進行截留，后期工程中新增初沉污泥雜質分離裝置進行分離截留，大大減少粗砂和纖維物進入系統。

4.2　進口設備采購及維護周期長

流化床干化設備系統性強且維護保養要求高，任何一個設備與測點出現故障會導致整條干化線停運，主關鍵設備更是整個干化系統穩定連續運行的最重要保障。由于大部分主體設備設施采用進口，采購及維修周期過長，降低了處理效率?？刹扇〉拇胧┯校?/p>

（1）定期停機進行人工清淤，同步對設備設施進行維護保養，對已磨損的部件進行評估與更換，確保其使用壽命能維持至下一個停機周期，減少受迫停機的次數。

（2）對故障率較高的設備進行全面研究分析，對其進行國產化改造與替換，解決運行中遇到的“疑難雜癥”。

（3）加強運行管控，通過對工藝、操作的優化，提高設備的使用壽命。

4.3　循環氣體系統內含氧量超標

流化床污泥干燥系統的安全性要求極高，正常運行的系統要求在密封狀態下低氧運行，其含氧量控制在體積分數8%以下，防止運行過程中干燥系統內部干污泥顆粒內燃，甚至爆炸事故的發生。但是，隨著干燥系統運行時間逐步增加，各個轉動機械部分的密封必然有不同程度的失效，導致系統含氧量的持續增高[3]。并且，由于干燥系統長期高負荷運行，系統氣體管路的管壁及各連接處泄漏情況時有發生，只要有一處滲漏就會導致整個系統的含氧量升高，超過預設安全運行值而緊急停機。目前采取的主要措施為：

（1）查看并聯在氣體管路上的在線氧分析儀表及其附屬件是否運行正常，對其進行定期的維護保養，排除誤報警的情況。

（2）增設制氮機，向系統中補充氮氣，降低含氧量，并對設備的軸向密封使用氮氣進行氣封。

（3）細查各設備與循環氣體系統管路及法蘭連接處等部位，找到漏點進行修復或者更換破損管道。

5　結論

白龍港污水處理廠污泥熱干化系統自調試運行以來運行情況良好，但運行中也遇到較為突出的問題，如干燥器易淤結、進口設備采購及維護周期長、循環氣體系統內含氧量超標等。需從污泥性質、工藝調整、操作優化、設備改造等多方面著手，采取有效措施，確保熱干化系統穩定連續運行。白龍港污水處理廠污泥熱干化系統，其工程多年的運行經驗可為國內類似工程的運行提供參考。