現(xiàn)階段，我國絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠采用“加藥劑絮凝+高壓板框壓濾或帶式脫水機脫水”的工藝路線，將污泥含水率降至75%(板框脫水)或82%(帶式脫水)后出廠運送至污泥處置單位。目前，污泥處置多采用衛(wèi)生填埋、污泥焚燒、土地利用、熱干化、熱水解+厭氧消化、低溫?zé)峤獾燃夹g(shù)。《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》(GB/T23485-2009)和《生活垃圾填埋污染控制標準》(GB16889-2008)都明確規(guī)定，污泥混合填埋含水率應(yīng)小于60%。但是，脫水后直接填埋是不符合國家規(guī)范的。脫水泥餅直接送至垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒，因其含水率較高、熱值較低，需要消耗大量輔助燃料，導(dǎo)致處理成本無法承受。熱干化、熱水解+厭氧消化、低溫?zé)峤獾燃夹g(shù)由于占地面積大、投資和運營成本高等缺點也不能滿足市場需求，因此，尋找低能耗、高效率的污泥干燥技術(shù)對解決“污泥圍城”具有重大意義。
1、高速旋流低溫污泥干燥技術(shù)概述
1.1 基本原理
污泥中的水可分為間隙水、毛細結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水等四類，謝波等人采用熱水解、超聲波和微波等3種方法預(yù)處理污泥。結(jié)果表明，在各種預(yù)處理中，污泥pH值變化不顯著，污泥破解效果隨處理強度的增加而增強。而高速旋流低溫污泥干燥技術(shù)是依靠空壓機和鼓風(fēng)機使污泥濕料高速旋轉(zhuǎn)形成的剪切力破除污泥的細胞壁，將內(nèi)部水釋放出來。
城鎮(zhèn)污水廠污泥經(jīng)板框壓濾機或帶式脫水機脫水后，污泥含水率為75%～82%，經(jīng)螺旋輸送至高速旋流低溫污泥干燥系統(tǒng)，由電力驅(qū)動空壓機和鼓風(fēng)機將固液混合物瞬間加速，固液混合物的水分因高速碰撞被擠壓出來，強大的撞擊剪力將固體破碎至300mesh以下，此過程因比重的差異分離出不同粒徑大小或形狀的顆粒，而表面水和細胞內(nèi)水分受剪應(yīng)力的影響而分離，分離出的水分在旋風(fēng)離心的過程中因持續(xù)旋轉(zhuǎn)并破碎成更為細小的顆粒后隨著氣流被帶出，僅有少部分的液體隨蒸發(fā)而散去。出料污泥含水率約為30%。高速旋流低溫污泥干燥工藝流程如圖1所示，一級高速旋流低溫污泥干燥系統(tǒng)構(gòu)造如圖2所示。
1.2 工藝重點設(shè)備介紹
本公司污泥旋風(fēng)干燥機，以電動馬達驅(qū)動設(shè)備，將可降低噪音及運行成本。其主要部件有八個。
一是進料倉(A)。進料倉區(qū)分為濕料倉(80%含水率污泥)及干料倉(30%)含水率污泥，濕料及干料分別由不同料倉儲存，其出料分別由各倉定量輸送螺旋送至輸送帶(或螺旋)。
二是混料機(B)，主要將來自輸送帶(螺旋)送達的干料和濕料進行混合，降低污泥黏度，避免污泥在輸送過程中黏附在管路中。
三是鼓風(fēng)機(C)，提供污泥在設(shè)備中形成旋流狀態(tài)所需的風(fēng)量，同時吸收空壓機產(chǎn)生的熱量供給整個系統(tǒng)。
四是空壓機(D)，提供高壓空氣在進料端產(chǎn)生局部震波破碎污泥。
五是負壓進料系統(tǒng)(E)，通過空壓機與風(fēng)機形成局部負壓，將污泥瞬間吸入旋風(fēng)分離桶中。
六是旋風(fēng)分離桶(F)，本設(shè)備設(shè)計三組旋風(fēng)分離桶，直徑由小而大。第一、二個分離桶主要提供破碎功能，污泥由大顆粒破碎成小顆粒污泥，第三(最大)分離桶作為氣固分離使用。由于污泥比重較大，當空氣流速降低時，污泥靠離心及重力作用，朝分離桶下方聚集后予以收集。
七是出料螺旋(G)，在旋風(fēng)桶下方收集之污泥干料，由出料螺旋排出，部分返送回干料倉，作為進料調(diào)理使用。八是引風(fēng)機(H)，本風(fēng)機將廢氣再次加壓，輸送至噴淋塔中進行處理，降低粉塵及臭氣濃度。
1.3 產(chǎn)品介紹
本設(shè)備可將帶式脫水機脫水后含水率82%的市政污泥脫水至含水率30%。燥產(chǎn)品實物如圖3所示。
高速旋流低溫污泥干燥技術(shù)主要有7個優(yōu)點。一是無土建。本工藝不需增加額外池槽進行污泥調(diào)理或加藥，可直接由現(xiàn)有脫水設(shè)備出料至本工藝處理，可免去額外土建投資成本。二是無藥劑添加。本工藝不需加藥或石灰，可減少大量藥劑費用，在不改變污泥性質(zhì)的條件下進行干燥脫水。三是無額外人力。本工藝為全自動化設(shè)備，所需人員配置少。
四是無污水產(chǎn)生。在高速旋風(fēng)干燥系統(tǒng)中，污泥水分以水霧的形式被氣流帶出，散發(fā)到空氣中，無液態(tài)水產(chǎn)生。五是易于維護保養(yǎng)。本工藝構(gòu)造簡單，主要運行設(shè)備為空壓機和風(fēng)機，保養(yǎng)維護容易，不需大量額外耗材與配件更新。六是占地面積?。禾幚?00t/d的市政污泥，占地面積不足1000m2。七是能耗低。本技術(shù)無需外加熱源，利用空壓機自身發(fā)熱配合風(fēng)機提供的大風(fēng)量來完成污泥旋流干燥，能耗非常低。常見干化方式對比如表1所示。
2、二次污染檢測
2.1 空氣污染檢測
本工藝可能產(chǎn)生的空氣污染相關(guān)檢測如表2所示，各項指標均符合國家空氣污染排放標準。
2.2 噪聲污染檢測
本工藝噪聲主要 >
3、高速旋流低溫污泥干燥產(chǎn)品資源化
由于污泥中含有比較豐富的有機營養(yǎng)成分，如氮、磷、鉀等元素，可進行堆肥處置，趙麗君等人在1999年研究了城市污泥堆肥技術(shù)，結(jié)果表明污泥堆肥是可行的。中國科學(xué)院蔡璐等人對我國大中型城市的37座污水處理廠的脫水污泥進行取樣調(diào)查，結(jié)果表明，污泥干基熱值范圍為5844～19303kJ/kg，均值為11850kJ/kg。蔣建國等人利用污泥的熱值將其制成了衍生成型燃料。
方案一：污泥干料可進行堆肥，因為污泥在旋風(fēng)干燥過程中未經(jīng)過加熱處理，有機質(zhì)保存完整，可提供植物生長所需的營養(yǎng)。堆肥成品所含有機質(zhì)及營養(yǎng)質(zhì)有所差異，但整體養(yǎng)分所占比例皆在70%以上，可用于園林綠化、生態(tài)修復(fù)或土壤改良，如圖4所示。
方案二：污泥干料可造粒制成成型燃料，熱值約為1200kcal/kg，可與生活垃圾混合燃燒，供垃圾焚燒發(fā)電廠燃料使用，如圖5所示。
4、結(jié)論
高速旋流低溫污泥干燥技術(shù)充分利用空氣動力學(xué)加上特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生空氣流和物料流，并保持兩項不混合，通過二級旋流干燥系統(tǒng)可將污泥含水率從82%降至30%。整個系統(tǒng)做到了在無外加熱源的情況下將污泥中的水分脫除，水分以水霧的形式被空氣流帶走，干燥效果好，占地面積小，投資和運營費用相比其他干化工藝低，產(chǎn)品含水率低，粒徑小，可制成有機肥或造粒制成成型燃料，該技術(shù)應(yīng)用在污泥處置領(lǐng)域?qū)⒕哂辛己玫陌l(fā)展前景。( >
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