某煤化工污泥干化項目擴容改造案例淺析

張秀云,李成,朱德漢,肖杰

(國能新疆化工有限公司,新疆 烏魯木齊 831404)

眾所周知,國內煤化工項目方興未艾,成為國家重要的能源技術儲備。煤制烯烴項目作為煤化工的一個重要分支,也越來越被重視和推廣。煤制烯烴項目產生的氣化污水、MTO污水等可生化性較高,采用生化方法進行處理,生化系統運行中需要定期排放剩余污泥,這部分剩余污泥含有多種重金屬、微生物、難降解有機物等物質,組分復雜,暫屬于危險廢棄物,處理和處置方案技術復雜[1]。

某煤化項目污水處理廠MTO污水預處理單元的沉泥、生化處理剩余污泥進入污泥濃縮池,通過重力濃縮,提高池底污泥的濃度。池底的濃縮污泥靠靜壓經管道流至污泥貯槽,而后由污泥輸送泵輸送至污泥脫水機,污泥脫水機將污泥含水率降低至85%后,通過污泥輸送泵輸送至原有污泥干燥設備,進而將污泥含水率降至28%以下,污泥脫水機分離出的過濾水,排放至生活污水池同生活污水一并進入生化系統進行處理,干化后的污泥送至汽化爐進行摻燒。原有污泥干化采用進口SMS的薄層干化機,熱源采用廠內1.1 MPa蒸汽。因每年大檢修無熱源污泥處理系統停運檢修,產生約2 000 t的生化濕污泥和罐底濕污泥因干化機停運而無法干化。另生化系統每天產生離心脫水后的濕污泥約60 t,由于產生的污泥量超出設計污泥量,造成系統設備無法將污泥全部干燥,多余污泥沒有進行離心脫水而是從濃縮池溢流,回到生化進料罐。造成系統內污泥在污水生化處理系統循環,進而形成“死泥”,嚴重影響生化系統的正常運行。現針對大檢修期間無蒸汽熱源生化污泥及大檢修產生的罐底污泥無法進行干燥處理,需要采用電(熱泵)代替蒸汽熱源,解決大檢修期間污泥無法處理及污泥系統不平衡問題。

1 污泥干燥擴容改造實施

1.1 工作原理

低溫熱泵機組由蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四大主要部件構成封閉系統,內充注有適量的工質。機組運行基本原理依據是逆卡循環原理:液態工質首先在蒸發器內吸收空氣中的熱量而蒸發形成蒸汽(汽化),汽化潛熱即為所回收熱量,而后經壓縮機壓縮成高溫高壓氣體,進入冷凝器內冷凝成液態(液化)把吸收的熱量發給需要的加熱的水中,液態工質經膨脹閥降壓膨脹后重新回到膨脹閥內,吸收熱量蒸發而完成一個循環,如此往復,不斷吸收低溫源的熱而輸出所加熱的水中,直接達到預定溫度,圖1為低溫熱泵干化工藝原理圖[2]。

圖1 低溫熱泵干化工藝原理圖

1.2 工藝流程

該工藝主要包括三個系統,分別為污泥干化系統、風循環系統,熱回收轉化系統,工藝流程簡圖見圖2,工藝簡述具體如下。

圖2 低溫熱泵干化工藝流程簡圖

1.2.1 污泥干化系統

濕污泥經污泥料斗儲存,通過上料機提升至污泥切條基料斗內,切條機對污泥進行切條預處理后均勻平鋪到網帶上;在污泥烘干過程中,通過3～4層網帶緩慢的往復運動,帶動污泥由上往下運動,最后通過出料輸送機出料得到干泥。

1.2.2 風循環系統

熱泵低溫干化設備主機產生的熱風由下往上穿過網帶,對污泥進行加熱;干燥的熱風帶走污泥蒸發的水分從頂部回到加熱除濕機主機,通過除濕加熱后再次進入干化室。

1.2.3 熱回收轉換系統

熱泵低溫干化設備主機對濕熱控制進行降溫除濕排出水分,并回收冷凝潛熱重新送回干化室加熱污泥,實現能量的最大利用。

1.3 污泥干化機配置

污泥干化機配置參數見表1。

表1 污泥干化機配置參數表

1.4 污泥干化系統工作特點[3]

(1)密閉保溫設計,無尾氣外排、無臭味外泄、無熱量損失;

(2)能量回收利用,運營能耗低;

(3)主機體、框架機等主體設備材料由防腐性能好的材質制成;

(4)干化系統配套完善,自動化程度高、易清洗維護、不易堵塞;

(5)污泥輸送設備應為密封設計、防止灑漏和臭氣外逸,同時方便檢修維護;

(6)在整個污泥干化過程中,沒有添加任何調理藥劑,較少投資費用;

(7)污泥可從含水率80%左右減量至30%左右,全過程工藝流程簡單;

(8)系統可調節性強,含水率在10%～40%之間可調;

(9)干污泥呈“顆粒狀”,運輸過程中,粉塵飄逸較少,無靜電,遠低于爆炸極限;

(10)干化過程有機物無損失,干料熱值高,可適用于后期焚燒處理;

(11)出料溫度低(<50 ℃),無需冷卻,直接儲存;

(12)高度集成化、自控程度高、故障率低、穩定性高;

(13)無復雜的土建結構、基礎建設,節約土建成本。

2 改造效果

該污泥干化技術的應用有效降低了污泥綜合處理成本,做到了減量化,外送危廢中心處理,也實現了無害化,符合國家環保要求。

該項目污水生化裝置產生含水率99%的污泥為30 t/h,經過重力濃縮+均質調配+離心脫水+污泥干燥進行綜合處理,最后產生含水率30%的污泥0.3 t/h,質量減少了約100倍。原來只做到離心脫水的產生的污泥為1.5 t/h,相比之下污泥量減少了1.2 t/h,該地區危廢處理中心的處理費用較高,每噸污泥收費2 100元,那么每小時可節約費用為2 520元,減掉污泥干燥的處理成本每小時211.26元,每小時節省2 308.74元,一年運行8 400 h可節省費用1 939.3萬元。該裝置建設投資為450萬元,運行三個月后將完全收回投資成本,該污泥干化系統實際運行數據見表2。

表2 污泥干化系統實際運行數據表

表2(續)

3 結束語

該煤化工項目引進的成套污泥干燥設備高效、節能、環保、安全、可靠、自動化程度高,達國內領先水平,填補國內污泥處理領域空白,具有極高的推廣應用價值,具有相當高的經濟性。

工業污水所產生的污泥處理問題已經成為我國亟待解決的重要環境問題之一,目前傳統污泥脫水仍然是當前污泥處理的主要手段。隨著科技的發展,將會有更多的新技術應用于污泥干燥上,新型污泥干燥手段的發展,拓寬了污泥處理手段的選擇范圍,使污泥干燥能耗進一步降低,在安全性、穩定性、效率、環保等方面逐步走向成熟[4]。