市政污泥高干脱水及干化焚烧工艺研究--中国期刊网

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市政污泥高干脱水及干化焚烧工艺研究

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：吴雪梅

[导读] 摘要：随着我国经济的快速发展,城市居民的生活水平越来越高,与此同时，城市污水量也越来越大。

        (华电青岛发电有限公司山东省青岛市 266032)
        摘要：随着我国经济的快速发展,城市居民的生活水平越来越高,与此同时，城市污水量也越来越大。污水处理系统已经成为各个城市环境水资源保护系统中重要组成部分。在城市污水处理的过程中，不可避免的会产生大量的污泥，污泥的成分主要由细菌等病原体、寄生虫、有机物质、铜、锌、铬、汞等重金属无机颗粒和胶体等构成，若不进行无害化处置，将会对人们的生活环境和健康带来严重威胁。
        关键词：污泥；干化；焚烧；烟气处理
        一、污泥的分离工艺研究
        1.1污泥的初步浓缩工艺分析
        污泥的形态介于液体和固体之间，含水量较高。为了获得可以进行有效处理的污泥，首先需要对污泥进行浓缩。当前，主要的污泥初步分离方法包括重力沉降法、离心法、机械法等，其中应用最广泛的方法为重力沉降。重力沉降法是依靠污泥中固体物质自身的重力作用来实现污泥与水初步分离的。重力沉降法通常
        是在沉淀池中进行的，在沉淀池中，通过增加污泥的沉淀时间，可有效去除污泥中可分离的水。研究数据表明，沉淀池中污泥的平均密度约为1.02—1.03，污泥中固体物质的平均密度约为1.3—1.5，因此，在沉淀池中很容易进行重力沉降。
        1.2污泥的最终分离工艺分析
        由于污泥中含有大量的亲水性物质，即使经过沉降，污泥中的含水量仍然高达95%以上，因此，还需要进一步的机械脱水，最终实现污泥与水的分离。
        1.2.1机械脱水前的预处理
        预处理的目的是为了提高机械对污泥的脱水效率和最终泥饼的含水率。污水处理厂通常采用化学工艺进行污泥的预处理，即向污泥中添加各类凝固剂、脱水剂等化学物质，使污泥中的亲水物质凝固，以利于机械脱水。常用的凝固剂和脱水剂可分为铝盐、铁盐等无机盐凝固剂、脱水剂和聚丙烯酞胺(CPAM)、聚酞胺等有机高分子凝固剂、脱水剂。这两类凝固剂、脱水剂都有较好的脱水作用，但在相同脱水效果的情况下，无机盐凝固剂、脱水剂用量大，成本高，且具有一定的腐蚀性。而通过预处理将污泥的菌胶团进行破碎，使污泥失去粘性，也就降低了污泥的亲水性，在此基础上，便可以通过添加少量有机絮凝剂即可达到污泥高干脱水的目的，减少了无机絮凝剂的使用，使得污泥热值得到了保证，确保后续干化焚烧工艺段的热能平衡。
        1.2.2污泥的最终脱水
        当前，用于污泥脱水的机械主要包括厢式压滤机、带式过滤、隔膜式压滤机和板框压滤机等。这些机械的原理都是对污泥施加一个力，将污泥中的水强制从滤网中渗析出来，从而达到污泥脱水分离的目的。其中又以带式压滤机的应用最为广泛。在带式压滤机中，污泥夹在上、下两条滤带之间，依次经过压榨辊时，上、下两条滤带会产生一个逐渐变大的张力，污泥在脱水的过程中受到的挤压力越来越高，从而逐渐脱出水分。而普通的带式压滤机在没有预处理的情况下，只能将污泥含水率降低至85%左右，无法再进一步降低，而污泥经过预处理后，并配合使用钢带式压滤机，此种压滤机相比较于普通带式机，在网带外侧增加了钢带，可使压滤压力增高，预处理后的污泥经过超高压机械脱水后，含水量会降至60%左右，形成污泥块，为污泥的进一步处理创造了条件。
        1.3污泥的干化工艺分析
        污泥的干化过程就是通过热能将污泥中的水分汽化的过程。城市污泥属于高湿、高粘度的物质，很难通过简单的加热来实现。回转圆筒干燥机具有操作简单、能耗低、干化效率高等特点，通常被用来进行城市污泥的干化处理。其原理是，污泥在机器自带的略带倾斜且能回转的圆筒体中来回转动，在重力的作用下不断从高处向低处运动，同时圆筒内的扬料板不断将低处的污泥颗粒扬起、洒落，使污泥与圆筒内的烟气充分接触，从而实现污泥彻底的干化。
        二、污泥焚烧工艺研究
        2.1污泥的焚烧
        通过污泥焚烧工艺，污泥中的有机物质可以在一定的燃烧条件下发生完全的燃烧反应，从而转化为相对应的气态物质，同时无机物转化为炉渣，从而实现了污泥的无害化处理。在污泥的焚烧过程中，污泥中的碳和氢会转换为二氧化碳和水，发生燃烧的方程式为：

        由此可见，在污泥焚烧的过程中，有机物主要产生的物质为二氧化碳、水和氮气，这些物质都不会危害环境，无机物转换为滤渣，炉渣为无异味的灰烬，主要成分为各种无机盐和重金属，这部分重金属是影响环境的主要物质，需要妥善处理。
        2.2影响污泥焚烧的因素
        污泥在焚烧过程中，会受到多种因素影响，如焚烧时间、焚烧温度、供氧量等。
        2.2.1焚烧时间与温度
        污泥中的有机物质需要充足的燃烧时间才能充分燃烧，因此，需要对焚烧炉的容积尺寸进行科学合理的设计。通常情况下，当焚烧炉中的气相温度在800—850℃时，污泥只需在此温度区间停留2s，即可较的充分燃烧，残留物较少。但是，污泥中仍含有一些耐高温的有机物质，要想实现其完全焚烧，气相温度至少要达到1100℃，且污泥在此温度区间也需停留2s。污泥的焚烧时间还与污泥颗粒的粒径有关，若污泥颗粒的粒径较大，需适当增加焚烧时间。
        焚烧温度越高，污泥焚烧的速度就越快，但焚烧温度并非越高越好，若焚烧温度过高，不但会增加耗氧量，同时会增加污泥中的重金属物质的挥发量，从而引起二次污染。因此，在污泥焚烧的过程中，释放能量的速率必须高于散热的速率才能保证焚烧过程的顺利进行。在一定的范围内，温度越高，焚烧的速度越快，焚烧炉中污泥的停留时间就越短，此时焚烧速度受到温度升高的影响较小，气相温度升高300℃，污泥在焚烧炉中的停留时间仅降低2%；而在温度较低的情况下，焚烧速度受到温度升高的影响较大，此时若温度升高300℃，则污泥停留的时间可减少40%。因此，选择合适的焚烧温度至关重要。
        2.2.2供氧量系数
        供氧量系数指的是实际供氧量影响与理论供氧量之间的比值，其公式为：a=V/V0其中，a为供氧量过量系数，V为实际供氧量，V0为理论供氧量。
        污泥在焚烧过程中需要大量的氧气，为了保证污泥彻底焚烧，需要向焚烧炉中鼓入足够的氧气。氧气含量越高，焚烧速度就越快。因此，供氧量系数对污泥的焚烧过程至关重要。适当过量的氧气是污泥能够充分焚烧的必要条件。设定合理的供氧量系数，既能为污泥与氧气的充分接触创造条件，又能降低污泥的干燥时间和焚烧时间。但是供氧量系数并非越大越好，供氧量系数过大，会增加烟气的排放量。因此，必须控制好污泥焚烧过程中的供氧量系数。
        三、结束语
        污泥分离与焚烧工艺是当代市政污水处理厂中不可缺少的工艺，由于其具有减量化、无害化等特点，已经成为市政污泥处理的关键技术。本文重点分析了污泥的分离工艺和焚烧工艺，指出，污泥的分离工艺能够将污泥从水中分离出来，得到干化的污泥；污泥焚烧工艺能够使污泥中充分焚烧，转变成对环境无危害的物质和少量无机盐。并对影响污泥焚烧过程的因素进行了重点析。为市政污泥全面无害化、资源化处理提供了重要参考。
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