低溫熱泵干化技術在汽車行業污泥減量化中的應用

收稿日期：2023-11-19

作者簡介：鐘燕清（1988—），女，廣西貴港人，碩士，工程師。研究方向：汽車制造業環保管理。

摘要：中國汽車產銷連續14年穩居全球第一，生產制造過程的污泥產生量占單臺汽車危險廢物產生量的50%，實現污泥減量是達成汽車行業減排的核心環節。本文結合低溫熱泵干化原理，設計低溫熱泵干化方案，論證低溫熱泵干化技術在汽車行業污泥減量化中應用的可行性。低溫熱泵干化技術操作簡便、維護成本低，已經得到企業的廣泛認可，未來可進一步擴展應用至漆渣干化等領域。

關鍵詞：低溫熱泵；干化；污泥；減量；汽車行業

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）01-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.019

application of low-temperature heat pump drying technology in sludge reduction in the automotive industry

ZHONG Yanqing1， QIN Pengdan2

（1. Nanning Ningda New Energy Automobile Co.， Ltd.， Nanning 530000， China; 2. Dongfeng Liuzhou Automobile Co.， Ltd.， Liuzhou 545000， China）

Abstract： China’s automobile production and sales have consistently ranked first in the world for 14 consecutive years， the sludge generated during the production and manufacturing process accounts for 50% of the hazardous waste generated by a single vehicle， and realizing sludge reduction is the core link to achieving emission reduction in the automotive industry. Based on the principle of low-temperature heat pump drying， this paper designs a low-temperature heat pump drying scheme and demonstrates the feasibility of applying low-temperature heat pump drying technology in sludge reduction in the automotive industry. The low-temperature heat pump drying technology is easy to operate and has low maintenance costs， and has been widely recognized by enterprises， in the future， it can be further expanded and applied to fields such as paint residue drying.

Keywords： low temperature heat pump; drying; sludge; reduce quantity; automotive industry

隨著汽車工業的快速發展，中國汽車產量飛速增長，2021年產量達到2 608.2萬輛，占全球總量的32.5%，汽車生產過程中產生的污泥也日益增多。汽車涂裝涂料含大量有毒有害成分，尤其是磷化工藝中的重金屬鎳，因此一般汽車行業的污泥均作為危險廢物處置。危險廢物合規處理的價格因處置單位的處理工藝、地域等因素有差異，但普遍含運輸價格在

2 000～6 500元/t，若處理不當，不僅會對環境造成污染，還會占用大量的土地資源。降低污泥產生量對于降低企業的運營成本及社會環境風險都具有重要的意義。

1 污泥減量化的方式

污泥減量化一般可以從源頭控制、過程控制、末端處理三個方面實現。在汽車行業中，為保證汽車噴涂質量，降低噴涂成本，原輔材料通常以最優定額使用，源頭控制效果有限。除部分水洗水連續溢流排放外，涂裝廢水多為間歇集中排放，水量、水質變化幅度大，過程控制效果不穩定。降低污泥含水率是常用的污泥減量化方法。降低污泥含水率，直接有助于減少轉移、運輸、貯存過程的滴漏等二次污染，間接減少填埋處置的占地面積、焚燒處置能源消耗等。

2 污泥含水率減低的方法

污泥機械脫水是應用最為廣泛的脫水方法，理論上，所有污水處理系統都配有機械脫水設備[1]。一般汽車行業常用的污泥機械脫水設備為板框式脫水機和疊螺脫水機。板框脫水機的脫水率可以降至70%，但是成本高、效率低，占地面積大，且濾布易堵塞；疊螺機效率高，但脫水效果一般。因此，污泥干化是含水率降低的最好脫水方法。

3 污泥干化技術分類

污泥干化工藝可以分為自然干化和機械干化兩種[2]。自然干化是利用風、光照等自然條件進行干燥，簡單易行，容易造成二次污染。機械干化則是利用專門設備對污泥進行干燥，分為直接干化和間接干化。直接干化是利用煙氣等直接加熱污泥，間接干化則是通過熱交換器等間接加熱方式進行干燥。目前，污泥干化的工程項目大多選擇環保性能高的間接加熱方式，間接加熱以低溫熱泵干化技術為主流。

4 低溫熱泵干化技術應用

4.1 低溫熱泵干化原理

低溫熱泵干化是利用較低的溫度和較慢的干燥速度對污泥進行干化處理[3]，其工作原理是利用除濕熱泵對污泥進行熱風循環冷凝、除濕烘干。除濕熱泵作為干化機的核心動力，結合除濕（去濕干燥）和熱泵（能量回收）兩種技術，運用制冷系統來降低干燥室的濕空氣溫度并脫去濕氣，同時通過熱泵技術回收水分凝結過程中釋放的潛熱，免去額外的熱源需求，從而達到節能減排的目標。

4.2 低溫熱泵干化方案設計

污泥經疊螺機初步脫水后，皮帶輸送至污泥料倉稱重，刮板輸送機將其刮送至烘干機進料口切條處理，然后進入干化機輸送帶，經烘干和除濕干化后，到達出料倉，最后裝袋運走。污泥干化機全封閉收集廢氣，通過噴淋+生物過濾除臭[4]裝置后排放。低溫熱泵污泥干化流程如圖1所示。

4.2.1 污泥進料及自動稱重控制

當污泥料倉未滿時，疊螺機下的污泥經皮帶輸送機送至污泥料倉；當污泥料倉滿料時（內置物位計檢測），停止輸送污泥；污泥料倉進行稱重并記錄數據，通過通信接口RS232傳輸至可編程邏輯控制器（PLC）；污泥料倉落料口打開，通過刮板輸送機將污泥輸送至污泥干化機進料口，同時啟動干化機；當污泥干化機進料口滿料時（內置物位計檢測），輸送停止，落料口關閉；污泥料倉再次進行稱重并記錄數據，傳輸至PLC；污泥輸送系統啟動運行，將污泥輸送至污泥料倉。重復以上步驟，直至污泥全部干化

處理。

4.2.2 濕泥進料傳輸采用刮板輸送機

使用敞開的溜槽作為物料的承載部件，將刮板固定在鏈條上，形成刮板鏈。這條鏈是牽引結構，當機頭傳動部啟動時，鏈輪將帶動刮板鏈循環運行，使物料沿著溜槽移動至機頭卸載位置。刮板鏈在鏈輪上做無級閉合循環，完成物料的輸送。由于殼體封閉，污泥不會溢出或者滲漏。針對污泥的黏滯特性，刮板具有刮掃徹底、傳送效率高的特點，有效避免污泥滯留而產生侵蝕老化的問題。

4.2.3 噴淋+生物過濾除臭系統

除臭系統由管道輸送、生物濾池、排放和控制系統組成，采用液體吸收與生物處理相結合的方式。臭氣首先進入噴淋池底，經過氣體分布器分布后與噴淋液在填料表面逆流接觸，進行傳質。噴淋液從池頂經液體分布器噴淋沿填料表面流下。水洗噴淋去除臭氣中的粉塵、氨氣及少量硫化氫、甲硫醚等氣體。氨氣溶于水形成堿性溶液，循環噴淋可去除臭氣中的硫化氫，同時吸收少量有機臭氣污染物。加濕后，臭氣進入特種微生物菌群生物濾池，經過填料微生物的吸附、吸收和降解，大部分臭氣成分被去除。

4.3 應用案例分析

我國某汽車廠污泥干化項目干化前污泥含水率為80%，干化后污泥含水率為30%，干化后的污泥減重率大于60%，連續22 d的指標數據對比如表1所示。干化前后污泥形態變化明顯，以當地污泥處置價格

2 500元/t計，項目經濟效益分析如表2所示。

低溫熱泵干化技術具有節能、環保、安全等優點，采用熱泵回收技術，1 kW·h電能可除水分約

3.7 kg。干化過程在75 ℃溫度以下進行，確保污泥中有機成分無化學變化。系統控制氧氣含量在12%以下，粉塵濃度低于60 g/m3，顆粒溫度在70 ℃以下，實現污泥靜態攤放，避免機械靜電摩擦。烘干后污泥呈顆粒狀，且配備過濾粉塵裝置。出料溫度低于50 ℃，可直接儲存。

5 結論

在汽車行業，越來越多的企業將低溫熱泵干化技術應用于污泥處理，效果顯著。首先，污泥的減量化效果明顯，處理后的污泥體積和質量大大減少，降低后續處理和處置的難度；其次，該技術的節能效果顯著，為企業節省能源成本。此外，低溫熱泵干化技術的操作簡便、維護成本低等優點也得到企業的認可。未來，隨著技術的不斷創新和完善，低溫熱泵干化技術有望擴展到更廣泛的應用，如漆渣干化等。

參考文獻

1 許春蓮，蔣進元，靳順龍，等.污泥機械脫水技術發展現狀及前景[J].環境工程，2016（11）：90-93.

2 許志欣，藍 梅，孫文葉.污泥熱干化技術淺析[J].市政技術，2016（1）：124-127.

3 何志鋒，安平林，袁博威，等.空氣源熱泵干化應用于污泥減量化研究初探[J].山東工業技術，2017（13）：65-66.

4 陳 敏，楊有泉，鄧素芳，等.生物過濾除臭試驗裝置的研究[J].農機化研究，2012（3）：167-171.