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777米奇影院科技分析--一種城市汙泥處理方法的論述

發布時間: 2018-07-29 10:54   966 次瀏覽

【摘要】隨著城市規模的發展城市汙泥也日漸成為不可忽視的環境問題,由於其成分的複雜和多樣性,對城市汙泥的***終處理一直未有一個******方法。本文通過展示一種轉鼓式薄膜幹燥機,對城市汙泥進行一次性深度幹化處理,使城市汙泥成為一種高熱值的替代燃料,並通過焚燒等後續處理***終實現城市汙泥的零汙染零排放處理。

  【關鍵詞】城市汙泥;熱幹化;薄膜;焚燒

  城市汙泥是汙水處理的一種必然產物,汙水處理是通過把水中雜質濃縮成固體形態再從流體中分離來實現,而這種濃縮濃縮出來的雜質便稱為汙泥。隨著城市化的發展,城市汙水的產量不斷增長,2006年全國年產幹汙泥近130×106噸,而且以每年10%以上的速度遞增。

  城市汙泥的成分很複雜,主要包括混入生活汙水或工業廢水中的泥砂、纖維、動植物殘體等固體顆粒及其凝結的絮狀物、由多種微生物形成的菌膠團及其吸附的有機物、重金屬元素和鹽類、少量的病原微生物、寄生蟲卵等綜合固體物質。未經恰當處理處置的汙泥進入環境後,直接給水體和大氣帶來二次汙染,對生態環境和人類的活動構成嚴重的威脅。為了不造成環境的二次汙染,需要在汙水處理的二級處理之後添加一道汙泥處理工藝。汙泥處理設備大約占汙水處理廠的40%60%基建投資,汙泥處理則占50%左右的處理費用,同時也造成了和其經濟費用不成比例的處理難度。

  汙泥處理與處置的目的主要有以下四個方麵:

  (1)減少汙泥***終處置前的體積,以降低汙泥處理及***終處置的費用;

  (2)通過處理使汙泥穩定化,***終處置後不再產生進一步降解,從而避免產生二次汙染;

  (3)達到汙泥的無害化與衛生化;

  (4)在處理汙泥的同時達到變害為利、綜合利用、保護環境的目的。

  城市汙泥的主要特性是含水率高(可高達99%以上),有機物含量高,容易腐化發臭,並且顆粒較細,比重較小,呈膠體液狀。

  根據汙泥成分及處理目的的不同主要有調理、濃縮、脫水、幹燥、消化、堆肥、焚燒等處理方法。我國的汙水處理廠脫水汙泥處置方法中,汙泥農用占44.8%、陸地填埋占31%、其他處理約10.5%、沒有處理約13.7%,而在發達國家比如日本其產生的汙泥55%進行焚燒處理,35%的汙泥進行填埋,約9%的汙泥進行農田利用。其中,由於汙泥含有一定的有機成分,通過焚燒使汙泥無害化,不但汙泥減容減量化程度很高,而且可回收利用產生的熱能,日本、德國、奧地利等發達國家大多采用該種處理方法。

  目前,我國城市汙水處理廠普遍采用汙泥脫水機進行脫水,形成含水率60~80%的脫水汙泥,過高的含水率會極大的降低汙泥熱值,不利於能量回收和維持燃燒,故在焚燒前需對脫水汙泥進行進一步的幹化處理,將其含水率降低至20%甚至更低,以用於替代燃料。

  現有一種間接加熱的轉鼓式薄膜幹燥機可實現原汙泥的一次深度脫水處理。其主要原理是:通過機械擠壓和間接熱傳導聯合作用將汙泥中的水分脫出。轉鼓式薄膜幹燥機通過壓輥裝置的機械擠壓作用,將汙泥於轉鼓表麵擠壓攤鋪成薄膜狀,汙泥中所含易於脫出的間隙水被部分擠壓濾出,該過程為純機械擠壓,與常規對流幹燥相比,僅為其能量消耗的1/50。轉鼓式薄膜幹燥機的轉鼓內部通有高溫循環導熱油,轉鼓表麵經導熱油傳熱升溫成為加熱麵,汙泥不直接與導熱油接觸,導熱油可循環回收利用,節約運行成本。薄膜狀的汙泥在轉鼓表麵經高效傳熱使剩餘水分變成蒸汽,體積瞬時膨脹近千倍,劇烈膨脹的蒸汽可作為水分遷移驅動力,加快液態水向表麵遷移析出,同時由於幹燥過程為薄層幹燥,減小了水分遷移路徑,與堆積狀態相比實現了能量消耗的大幅降低。轉鼓式薄膜幹燥機在汙泥幹燥過程中的能量消耗主要集中於汙泥輸運過程中消所耗電能及幹燥機運轉過程中的少量電能消耗,而大部分幹燥消耗的熱能由後續氣化、焚燒係統回收利用,大大減少了外來能量輸入,因此,可實現循環可持續幹燥作業。該轉鼓式薄膜幹燥機采用泵送式上料方式,通過汙泥泵將原汙泥經輸送管道由汙泥儲存處輸送至各幹化設備,輸送過程全封閉,無異味氣體及滲水泄漏,不會在處理過程中發生對環境的二次汙染。該轉鼓式薄膜幹燥機采用全自動化控製,通過內置的各種溫度、壓力傳感器,實時反饋信號控製後端導熱油鍋爐供熱量以及前端汙泥輸送泵的輸送量,從而實現閉環控製。並可通過調整轉鼓轉速來調節汙泥形成薄膜厚度及泥膜在轉鼓表麵加熱停留時間,甚至可通過在設備控製係統中預存若幹組運行參數,以適應不同成分汙泥、不同含水率的處理要求。

  經轉鼓式薄膜幹燥機幹化後的汙泥為鱗片狀,含水率15%~25%左右,幹化後的汙泥其熱值約為1300至1500大卡,三噸幹化後的汙泥相當於一噸4500大卡的燃煤,可混摻在燃煤中在鍋爐內燃燒,幹化汙泥與煤的摻和比例為每噸煤添加100至200公斤汙泥,每一噸幹化汙泥可生產一噸蒸氣,且經過幹化處理的汙泥不會像原泥一樣在燃燒時產生大量的水蒸氣而對鍋爐造成腐蝕,嚴重縮短鍋爐的設備壽命,進行幹化汙泥的摻混焚燒無需對現有鍋爐進行改造。幹化後的汙泥保留了其中大量有機物質,可用作肥料、土壤改良劑、替代燃料等多重用途。汙泥脫水50%後可轉化為富含生物質能源的泥炭,用來發電其熱值可達1500~2000千卡/公斤,每噸處理後的汙泥相當於1/2~1/3噸原煤,徹底實現了汙泥的無害化處置和資源利用。幹化汙泥經焚燒處理後,其中水分和有機質被完全去除,燃燒形成的煙氣經處理後可安全排放,剩餘灰分主要為原泥中的矽酸鹽粘土礦物,並因在焚燒過程中將原泥中所含重金屬固化,故不存在重金屬離子汙染問題。焚燒灰渣體積僅為原泥體積的二十分之一甚至更低,體積減量處理效果明顯,且焚燒灰渣可在1020℃~1060℃下進行高溫燒結,用其製磚,用這種幹汙泥燒製的磚質量達到一級品質量要求,而重量比普通燒結磚輕20%。

  綜上可見,經幹化焚燒處理後的城市汙泥基本實現了零汙染零排放。雖然汙泥熱幹化技術有技術要求和處理成本較高,設備運行管理複雜等缺點,但由於其處理後體積減量明顯,處理徹底無二次汙染,汙泥有效能源化、資源化等特點使其仍為城市汙泥***終處理的理想方向之一。

 
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