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污泥干化方案 

1.1 总体方案思路 
本项目含铜污泥的处理流程为: 污泥—收集运输—进场接收( 称重计量) —鉴别—贮存—干化预处理—包装外售。 
污泥—收集运输—进场接收( 称重计量) —贮存预处理—干化—出泥—尾气处理。 

1.2 污泥干化工艺介绍
一、 市政污泥处理工艺的选择 
早在20世纪40年代, 日本和欧美等国家开始采用干化技术用于污泥的处理, 经过几十年的发展, 污泥干化技术的优点正逐渐显现出来。干化后的污泥显著减少容积; 形成颗粒或粉状稳定产品, 污泥性状大大改进; 使干化后的污泥更易被后续处理; 而其产品具有多种用途, 如作肥料、 土壤改良剂、 替代能源等。因此无论填埋、 焚烧、 农业利用还是热能利用, 污泥干化处理都是重要的一步。 

 污泥的干化分为全干化和半干化两种方式, 其中全干化是将含水率大约80％脱水污泥干燥到含水率10%左右, 而半干化是将含水率大约80％脱水污泥干燥到含水率40%左右。同全干化处理方式相比较, 半干化方式投资和运行费用相对较低, 系统运行安全可靠, 干化过程中产品的含水率能够根据需要进行调整, 干化后的产品用途较广。

根据调研资料, 市政生活污泥含水率一般在75%～80%, 污泥呈半固态, 需干化脱水后再进行下一步处理。污泥干化常规方法主要有自然干化、 热力干化、 高干脱水等。 

1.2.1自然干化 
自然干化是指将污泥摊铺晾晒于具有自然滤层或人工滤层的干化场中, 借助自然力和介质( 如太阳能、 风能和空气) , 使得污泥中的水分因周边空气的蒸汽压的不同而形成从内向外的迁移( 蒸发) 。该方法适用于气候比较干燥、 占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。由于气候条件( 降雨量、 蒸发量、 相对密度、 风速、 年冰冻期) 起着至关重要的作用, 中国南方大多数具有多雨潮湿季节的地区难以适用。另外随着工业化、 城市化的高速发展, 很多北方的大中型发达城市也已难找到适当的土地。 
自然干化的周期长( 根据气候条件差异极大) , 能够采用频繁机械搅拌和翻到工艺的强化自然干化来缩短周期; 但占地面积大, 臭气污染严重等问题的存在, 仍以处理小规模经过厌氧消化的脱水污泥为佳。 
1.2.2热干化 
污泥的大规模、 工业化处理工艺中最常见的是热力干化。事实上, 一般人们所讨论的”干化”多数是指热力干化。热力干化是指利用燃烧化石燃料所产生的热量或工业余热、 废热, 经过专门的工艺和设备, 使污泥失去部分或大部分水分的过程。这一过程具有处理时间短、 占用场地小、 处理能力大、 减量率高、 卫生化程度高、 外部因素影响小( 如气候、 污泥性质等) 、 最终处臵适用性好和灵活性高等优点。 
污泥热力干化工艺一般有半干化( 含水率不高于40%) 和全干化( 含水率低于20%) 两种, 热干化工艺一般仅用脱水污泥, 主要技术性能指标( 以单机升水蒸发量计) 为: 热能消耗2940～4200KJ/kgH2O, 电能消耗0.04～0.90KW kgH2O。污泥含水率55%～65%时, 热值为4.8～6.5MJ/kg, 可自持燃烧, 这样不会受电厂热负荷的影响, 真正达到无害化处理效果。 
但热力干化的缺点在于初建投资大, 具有一定的运行风险, 采用化石燃料提供热能的成本因燃料价格而相对较高。因此, 对于人口密集、 土地资源紧张的大中型城市污水厂来说, 热力干化成为一种首先的减量化工具。 

1.2.3高干脱水 
高干脱水一般是指采用化学和物理的综合方法对污泥颗粒进行表面化学改性, 使其颗粒表面的水和毛细孔道中的束搏水使其成为自由水, 然后经过高强度机械压滤析出达到高干的目的。一般污泥是经过加药改性和机械压滤方式把含水率从80%左右降低至50%以下, 干化后的污泥或填埋或送至燃煤电厂或垃圾电厂与燃煤或生活垃圾混合焚烧发电。 该技术是从机理、 药剂、 机械进行匹配。其中所加药剂不但能够经过螯合作用除去水中的金属离子, 还能够经过电中和作用、 氢键作用和架桥作用将水中的微粒凝聚成较大的絮体而聚沉下来。因此, 药剂中主要起吸附作用的改性固体无机药剂与主要起架桥作用的有机高分子药剂相互协同互补。药剂中的无机成分对污泥微粒进行吸附聚沉, 其成分中存在着可交换的水合阳离子(如Ca2+、 Na+、 K+)和层间水等,这种结构特点就决定了它在垂直层面方向上有可膨胀性和较大的内、 外表面积,使其具有较强的吸附性能和阳离子交换性能, 因而对水中微粒和金属阳离子均有一定的吸附性, 而其纳米级的粒径使其外表面积变大、 吸附性能得到很大提高,药剂中还加入微量交联剂后使其层间域进一步开放、 撑大,使其吸附范围进一步扩大。 
污泥加药后, 泥中的胶体结构因加药发生化学反应, 在胶核上形成结晶和长大, 吸附水转化为结晶结构水, 结晶结构形成后即实现了生活污水污泥的固态化。这种固态化的过程是不可逆的过程从而保证了改性后污泥不致二次污泥化而且污泥形成晶体结构后, 其所含水分可被迅速分离蒸发。 
改性后的污泥以0.6～1.0MPa的输送压力送入本污泥脱水机的多块滤板之间的空隙内, 在污泥输送至滤板之间的空隙内过程中, 即有部分水分被滤出, 输送结束后, 关闭本污泥脱水机的进泥阀门, 启动本污泥脱水机的高压油泵, 由高压油泵提供25～30MPa的压力使滤板之间空隙内的污泥再次压滤, 得到含水率为50%以下的半干泥饼。高压油泵提供的压力传递到滤板上, 使滤板的压力从1.0～5.0MPa逐步升高, 使滤板之间的污泥再次压滤脱水。 
高干脱水技术从污泥含水分的赋存状态入手, 根据物化性分段对应, 按其物性, 各得其所。具有学科交叉, 技术嫁接的创新特点, 但新增设备多、 工艺复杂、 工程投资大, 且改性药剂会提高污泥重金属含量, 虽然生活污水重金属含量比较低, 但也会增加环境风险。 

1.2.4 干化工艺选择
以将从技术可靠性、 工程投资、 工程成本等方面对上述三种工艺进行比较。
根据上述三种干化工艺比较, 本项目污泥处理量有限( 2t/d) , 采用自然干化工艺的话, 虽然场地不需要太大, 投资小但处理时间过长, 容易对周边环境产生不利影响, 可采用热力干化对污泥进行干燥处理, 一次性投资较小, 干化效果好, 且成本较低, 厂内封闭管理, 不易对环境产生不利影响; 而采用高干脱水, 由于投加药剂处理污泥, 有可能增加环境风险, 同时成本较高, 实施难度大。因此, 本方案推荐热力干化工艺。 

1.3 热干化工艺选择 ( 此处做一图表)
热力干化常见的工艺主要包括: 直接加热干化, 间接加热干化, 太阳能干化等工艺。由于本项目处理量比较小, 间接加热工艺运用比较广泛也适合本项目实际情况。间接加热工艺中应用的转盘式干燥机, 热效率达到95%, 保证了系统的热量平衡。 尾气处理设备相对节省, 同时蒸汽和臭味封闭不外泄, 环境影响小, 辅助空气量少, 还可避免粉尘爆炸。 因此本项目选择转盘式干化工艺。 

1.4 工艺单元说明 

污泥暂存于污泥暂存区, 污泥经过计量皮带输送机输送至螺旋加料器中。启动干燥机让筒体旋转起来, 开始预热( 由小逐渐增大) , 料仓入口温度达450℃时将高湿物料由输送机至干燥机进料口, 经过导料口与高温热风接触, 蒸发水分, 物料在大导角的抄板抄动下, 便被导入清理工作区域; 湿物料被抄板抄起形成料幕状态, 物料滚落时容易粘接在筒壁上, 此区域安装有清扫装臵, 能够清扫内壁上粘附的物料, 又能对物料团球块起破碎作用, 因此增加了热交换面积, 提高了传热传质的效益, 提高了干燥速率; 随着滚筒的运转物料进入倾斜扬料板区域, 此区域是低温干燥区域, 物料已是低水分松散状态, 不具有粘接现象, 此时物料经热交换后已达到烘干的目的, 进入出料区域; 此区域滚筒不设抄板, 滚动滑行至排料口, 经螺旋输送机将烘干的物料输出。 在加热过程中, 由于高湿物料遇高温时, 产生大量的废气; 在系统中增加了废气处理工艺, 将废气引入烟气净化设备, 经旋风除尘、 喷淋洗涤处理后15m高空达标排放。

采用国际上先进的污泥储料仓, 能够保证难流动的脱水污泥的储存方便卸出, 防止污泥架桥现象
的发生; 能够精确的配量出料。料仓结构简单, 能充分利用空间, 同时密封性好 。
采用国际上先进的鼓式干燥机, 稳定性高, 运转可靠, 保证了系统的热量平衡。 辅助空气量少, 尾气处理设备相应节省。 
整个输送系统密封结构, 系统密闭臭气不外漏。   

1.5 工艺单元设计 1.5.1污泥干化间 
厂外收集的含铜污泥进干化车间污泥储存区贮存, 经过叉车送入皮带输送机, 然后送入螺旋加料器中。污泥干化间按照功能分三个区域, 即污泥储存区、 污泥干化区和排泥区, 其中污泥储存区与污泥干化区进行隔离, 设臵物流通道。干化车间内铺设地沟将设备冲洗水排入车间外渗滤液收集池, 交由污水车间进行处理。 
污泥干化车间建筑面积约为2500m2, 其中一层1000 m2、 二层1500 m2。车间按照现有建筑进行改造, 按照丙类设防, 车间地面及墙裙( 四周墙裙高1.0 m) , 考虑防渗( 地面做环氧地坪漆, 厚度不小于2.5mm, 墙裙壁涂地坪漆厚度不小于1.5mm。) 、 防酸碱腐蚀。 
1.5.2污泥干燥系统 
( 1) 污泥上料皮带输送机 
污泥干化系统设臵一台污泥皮带输送机, 将污泥输送至螺旋加料器。采用”人”字型裙边输送带式,防止物料散落。 主要参数说明:  
数量: 1台 型号: JZ-SSD600 输送能力: 10t/h 尺寸: 6000*790*2650mm 
材质: 关板及主体部分为40mm铁板, 采用8#槽钢、 装有滑轮减少
摩擦, 以便移动。 
输送机马达: 采用涡轮减速机, 传动平稳、 噪音低; 输送带速度为
18m/min, 滚筒体采用6308轴承。功率3.0KW。 
( 2) 污泥螺旋加料器 
主要是为了精确计量和投加物料, 含铜污泥进料系统后端设有1台计量螺旋对污泥进行计量和定量投加, 末端接入回转窑燃烧室前端。运行方式: 变频控制, 经过计量螺旋转速来确定投加量;  主要参数说明:  
数量: 1台 输送能力: 8.0t/h 功率: 2.2kW 螺旋尺寸: Φ300×1600 材质: 不锈钢 ( 3) 回转窑干燥机 
含铜污泥由特殊结构的螺旋加料器稳定连续地加入到干燥滚筒中进行干燥, 污泥与烟气采用顺流式烘干, 烟气流量为25000Nm3/h, 烟气进口温度450℃, 出口温度为110℃, 滚筒内设臵有燃烧室、 导料区、 清理区域( 设臵破拱装臵) 、 倾斜扬料板区、 出料区; 主机尾部出料端装有可调节堰板, 出料口设臵取样口。 主要参数说明:  
数量: 1台 生产能力: 5-12t/h 功率: 18.5KW 尺寸: Φ2200×1  
材质: 碳钢, 主体主机筒体进行80mm厚的保温, 外包彩钢板 转速范围: 1.5-6r/min 干燥效率: 污泥含水率降至50% 倾斜度: 3-5% 重量: 33t 配套设备:  
星型卸料器1套, 碳钢组件, 10L/转, 功率1.1Kw 
( 4) 燃烧室 
系统设有1台柴油燃烧喷枪, 供应污泥干化热源。燃烧室在回转窑导料口前端处, 沿着内壁用小刀耐火砖加玻璃水混合耐火泥砌成密室。 主要参数说明:  
耐火砖尺寸: 230×( 6.5+4.5) ×115 燃烧室尺寸: Φ2050×2500 进口温度: 420±20℃ 配套设备:  
柴油燃烧炉1套, 型号: JZRZY-120, 雾化压力: 0.8-1.2MPa, 燃料消耗: 5-2400kg/h。 
1.5.3废气处理系统 
( 1) 旋风分离器 
转窑干燥装臵废气出口设臵一套旋风分离器, 分离废气带出的粉尘, 除尘效率一般在90%, 收集的粉尘直接与干化污泥进行混合作为产品。 
主要参数说明:  设备尺寸: Φ1200×3500 主体尺寸: Φ1200×1800 关风机:   9L 1.5KW 
除尘效率: ≤5um 75%, ＞5um 90% 过滤风速: 9-11m/s 
( 2) 喷淋洗涤塔 
本设计喷淋洗涤塔采用直立逆流式洗涤吸塔, 在洗涤塔的喷淋系统上层有一气液分离装臵, 该分离装臵是将吸收液分离下来, 阻塞进入风机系统。 
洗涤吸收液循环装臵由循环泵、 不堵塞喷嘴、 喷管、 循环水箱、 固液分离器、 压力表等组件组成。洗涤吸收液循环系统设计时考虑到了布水的均匀及水体污染颗粒的存在。管道上安装了固液分离器及采用不易堵塞、 拆装方便的螺旋喷嘴。洗涤吸收液循环装臵由电控柜控制运行。合上循环泵运行安钮, 循环泵运转。循环水箱的中和液经过循环泵、 固液分离器、 喷管、 不堵塞喷嘴、 再到循环水箱, 实现了中和液和氧化液的不间断循环运行。 
喷淋洗涤塔每级循环水箱装有补水电磁阀、 自动液位浮球阀一个。补水电磁阀受自动液位仪控制, 当液位处于低位时, 自动液位仪给补水电磁阀信号, 补水电磁阀打开, 向循环水箱补水。当液位元处于高位时, 自动液位仪给补水电磁阀信号, 补水电磁阀关闭, 停止补水。并有独立的废液排放系统。每个系统排污口、 球阀。循环水箱的循环液循环一定时间后需要排放。 喷淋洗涤塔主体组成如下:  
处理风量: 25000 Nm3/h 型式: 直立逆流式洗涤塔 数量: 1套 
材质: 聚丙烯- PP, 防腐 厚度: 12mm 
主体部分: 循环水槽、 过滤装臵、 填充层、 除水层、 检修窗口等 PVC喷淋系统: 循环水泵、 洒水管道、 螺旋防堵喷嘴、 水位控制阀及开关 配套设备:  
引风机1台, 型号FAN-SY-YS-030, 材质FRP, 功率18.5Kw静压: 140MMAQ  1400PA。 
填充材料:  
①填充洗涤层: 填充物系采用特拉瑞德(TELLERETTE PACKING No.2-K TYPE)。其材质为PP制, 空隙率95%, 对气流阻力小, 表面积 (94M2/M3), 其内部压力损失为20mmAq, 均有螺旋喷嘴型式非阻塞型, 其材质为(PP)。 
②除雾层: 去除效率(10microns)达99%以上, 采用特拉瑞德
(TELLERETTE PACKING No.1-R TYPE)其材质为PP。 
③填充支撑栅板材质为PP。 
喷淋洗涤塔主要技术指标见表7.5-1:
( 3) 烟囱 排放烟囱高度根据国家标准, 我们确定排放烟囱的高度设定为15米, 材质选用碳钢材质, 内部防腐