薄層干化技術在污泥干化工程中的應用

楊 源

(上海巴安水務股份有限公司，上海 201716)

1 污泥干化技術

污泥處置的方式主要有4種：土地利用、衛生填埋、建材利用、干化焚燒。由于土地利用、衛生填埋與建材利用在實際工程實踐中有諸多限制條件，不同滿足當代綠色環保的需求。與此同時，污泥干化焚燒的處置方式在西方國家已經得到了廣泛的應用，工程實例非常之多。因此污泥干化焚燒技術已經成為現階段最主要的污泥處置方案之一[1]。

污泥干化焚燒技術主要分為兩塊：污泥干化與污泥焚燒。污泥干化技術按照耗能方式的不同，可分為電能污泥干化法、熱水污泥干化法、蒸汽污泥干化法、太陽能污泥干化法與天然氣污泥干化法[2-4]。蒸汽污泥干化法是利用蒸汽的熱能與換熱器的殼層進行換熱，污泥中的水分會被蒸發，從而濕污泥被干化。由于蒸汽熱源使用廣泛、容易獲取、公用工程條件寬松便捷，因此蒸汽污泥干化法被廣泛應用。接下來介紹的工程實例采取技術的就是蒸汽污泥干化法，污泥干化機采用薄層干化機，可以實現連續進料和出料，并同時具有效率高、能耗低等優點。

2 工程背景及概況

隨著城市規模不斷擴大，城市污水量逐年增加，水污染治理工程的大規模建設以及污水處理要求的提高，伴隨而來的污泥處理處置問題也日益突出，亟待解決。近年來，污泥干化技術因為能夠實現濕污泥的減量化而被廣泛應用[5]。為了實現污泥的資源化，干化后的污泥可用于焚燒發電，這樣可以回收和利用污泥中的能源和資源，達到節能減排和發展循環經濟的目的。

本工程采用薄層干化機作為主要工藝設備實現濕污泥(80%含水率)干化至含水率為30%～35%，工程規模為200 t/d。主要利用發電廠蒸汽干化污泥，干化后的污泥運往發電廠進行發電，充分達到了綠色循環經濟的目的。本工程總占地面積僅為5700 m2，充分利用了土地空間，產出了更多的環保價值。

3 工程介紹

3.1 工藝流程

本工程的工藝流程如圖1所示，薄層污泥干化機運行需要的蒸汽由發電廠提供，蒸汽在薄層干化機內與污泥間接換熱后冷凝成液態水，并回流至發電廠。濕污泥(含水率80%左右)在薄層干化機內被干化，干化后的污泥含水率為30%～40%，并通過卸料裝置將干污泥運輸至干污泥貯存倉。干污泥貯存倉的干污泥累積到一定的量時通過電動閘閥卸料至自卸式汽車，然后運至發電廠與煤摻燒發電。濕污泥蒸發出的高溫混合氣體(主要成分為水蒸氣(約110 ℃)和不凝氣體(H2S、NH3等))由噴淋塔和換熱器降溫，然后通過風機抽至除臭反應器內進行除臭。濕污泥的接收、儲存過程散發的廢氣也通過抽風機進入除臭反應器內進行除臭，氣體達標后通過煙囪排放。

圖1 薄層污泥干化機運行工藝流程示意圖

3.2 薄層干化機的干化過程

本工程的核心在于污泥干化機的長期穩定運行。采用的干化機形式為薄層干化機，其主要組成包括加熱夾套、轉子、轉子葉片、轉子驅動裝置、軸密封裝置。進入薄層干化機中的污泥被轉子分布于熱壁表面，轉子上的漿葉在對熱壁表面的污泥反復翻混的同時，向前輸送到出泥口，在此過程中，濕污泥中水分被蒸發。薄層干化機的加熱層采用內襯耐磨高強度結構鋼復層材料，其他與污泥接觸的不加熱部分采用碳鋼加防腐材料。

在干化過程中產生的混合高溫氣體在干化機內部與污泥逆向運動，由污泥進料口上方的蒸汽管口排出，溫度較高的不凝氣在后面的直接噴淋冷凝器中進行水洗降溫，經過液滴分離器，通過廢氣引風機排出干化系統，尾氣冷凝水和噴淋水送入污水廠重新處理。通過工程實踐發現濕污泥在干化的過程中，H2S和NH3為不凝氣體的主要成分，不凝氣體的質量約占比干化系統水蒸發量的5%，這為后續氣體除臭的加藥系統提供了有力的參考。另外，為了防止整個系統出現臭氣或者粉塵泄漏，將廢氣引風機使整個干化系統處于負壓狀態，這樣可以有效避免了管道內物料的溢出。

3.3 除臭過程

表1 臭氣處理后排放指標

濕污泥成分復雜，容易散發出濃度高的臭氣，因此本工程的另一個核心問題就是除臭工藝。本工程惡臭污染源來自濕污泥接受倉、濕污泥接收車間、濕污泥儲料倉、干污泥存儲倉、污泥帶式密閉輸送機、干化車間、干化廢氣等。按惡臭氣體源強的不同又可分為兩類，第一類為高強度的惡臭氣體，另一類是低強度操作空間的惡臭氣體。本工程中，H2S、NH3為主要惡臭污染源，其他硫醇、有機硫化物、胺類等微量有機組分氣體為次要惡臭污染源。本工程惡臭氣體排放須執行《惡臭污染物排放標準》GB14554-93，工程周邊以工業區為主，所以采用臭氣整治工程執行廠界二級標準，指標如表1所示。

濕污泥接受倉、濕污泥儲料倉、干污泥存儲倉內都會由于污泥停留而產生臭氣，是惡臭的集中產生源，本工程采用密封內部負壓收集的方式防止臭氣外逸，其產生的臭氣濃度一般較高。另外，在污泥的持續輸送過程中，污泥皮帶輸送機采用密封處理，密封空間內同樣會產生較高濃度的臭氣，通過外接管道和臭氣風機將該部分臭氣收集。干化廢氣經冷凝器冷凝后形成廢氣，廢氣中含有大量的臭氣，是惡臭的主要產生源之一，本工程中廢氣由廢氣泵收集和輸送。

表2 系統臭氣處理量匯總表

注：總處理風量48260 m3/h，除臭能力52000 m3/h，考慮漏風系數1.08。

污泥接收倉是外來污泥由此進入干化系統的入口，污泥接收倉閘門會在接受時開啟，臭氣將從此處大量溢漏；干化廢氣也會將部分臭氣溢漏到干化車間中，兩者均是臭氣的主要擴散空間，其臭氣濃度較臭氣產生源相對較低，但其空間較大，也是除臭的重點之一。本工程系統臭氣處理量匯總如表2所示。

因為臭氣的主要成分為酸性氣體H2S與堿性氣體NH3，因此本工程采用先酸洗后堿洗的方法進行除臭。惡臭氣體被收集后，由離心風機抽出，惡臭氣體經過尺寸為Φ3.0 m×6.0 m的硫酸洗滌噴淋塔，然后再經過尺寸為Φ3.0 m×6.0 m的氫氧化鈉與次氯酸鈉的洗滌噴淋塔。此處添加次氯酸鈉的目的是氧化氣體中的有機物(包括三甲胺與甲硫醚等)。經過除臭工藝后，惡臭氣體的各組分濃度滿足排放標準，由煙囪直接排放。

4 結 論

本工程利用薄層干化技術對污泥廢棄物進行減量化，污泥的體積可減少70%。干化后的干污泥運至發電廠進行焚燒發電，充分達到了循環經濟的目的。污泥干化處理過程中產生的臭氣經過除臭系統，最終達標排放。

本工程采用的先進處理技術和商業模式是可復制的，可以在全國范圍內快速推廣，達到污泥綠色處理的目的。同時也驗證了薄層干化技術在污泥干化工程中的應用是完全可行的。