污泥减量热解机热解焚烧技术概述 污泥减量热解机热解焚烧技术概述

污泥减量热解机热解焚烧技术概述

  • 期刊名字:中国环保产业
  • 文件大小:306kb
  • 论文作者:黄家瑶,林秀梅
  • 作者单位:福建庄讯环保科技有限公司
  • 更新时间:2020-06-12
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论文简介

50交流平污泥减量热解机热解焚烧技术概述黄家瑶,林秀梅(福建庄讯环保科技有限公司,福州350003)摘要:针对目前我国城市污水处理厂产生大量污泥,二次污染现象日益严重的状况,阐述了污泥的性质特点及主要处理处置方法,介绍并分析了污泥减量热解杋热解焚烧技术的工作原理、工作流程、技术特点,以及污泥热解处理系统的主要设备。关键词:城市污泥;二次污染;污泥处理处置;污泥减量热解杋中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:1006-5377(2011)12-0050-06根据国家环保部规划,未来10年是我国污水处理利。本文着重介绍了该污泥减量热解机热解焚烧技术的的“黄金时期”,将建成上千座污水处理厂。而城市污工作原理、工作流程,以及污泥热解处理系统的主要设水处理厂在污水处理的过程中必然会产生污泥,随着城备和特点。市污水处理率的不断提高,污泥的产量同样在不断增大。据测算,到2010年底,我国每天产生的污泥量(含1污泥的种类及性质特点水率80%~85%)至少已达到175万吨。污水处理厂每天1.1污泥的种类排放的污泥中含有大量有机物和丰富的氮、磷等营养物污泥是水处理过程中形成的以有机物为主要成分的质,任其排入水体,将会大量消耗水体中的氧,导致水泥状物质,其有机物含量高,容易腐烂发臭,颗粒较体水质恶化,严重影响水生生物的生存;污泥中的营养细,密度较小,含水量高且不易脱水,是呈胶状结构的物质又会使水体富氧化,藻类大量繁殖,从而使水质恶亲水性物质。化;除此以外,污泥中还有多种有毒物质、重金属和致污泥的种类较多,分类较复杂。1)按来源分:可病菌、寄生虫卵等有害物质,如果处理处置不当,就会分为生活污水污泥(生活污水处理厂的终端废弃物)传染疾病,污染土壤和作物,并通过生物链转嫁人类。工业废水污泥(如印染、造纸、电镀、冶炼、机制、炼因此,污泥不经妥善处理处置而任意排放和堆置,必将油、酿造、化工制药等行业的终端排放废弃物)和给水对周围环境造成严重的污染,使已建成的污水处理厂不污泥三大类。2)按成分和性质可分为:有机污泥和无能充分发挥其消除环境污染的作用机污泥;亲水性污泥和疏水性污泥。3)按污泥从水中国内企业引进了日本和我国台湾地区先进的污泥处分离过程可分为:沉淀污泥(包括初沉污泥、混凝沉淀理处置专利技术,并经过引进、消化吸收和改进,充分污泥、化学沉淀污泥等)及生物污泥(包括腐殖污泥、利用污泥热解焚烧的自身热量对污泥进行预烘干脱水,剩余活性污泥)泥在不同的处理阶段可分为改进技术工艺,大大降低污泥处理成本,研发出了适合生污泥、浓缩中国煤化工、脱水污泥、我国国情的污泥减量热解机,并已获中国实用新型专干污泥、干燥CNMHG中圆郑保产业2011.12安流平台5112我国市政污水处理厂的污泥性质特点埋场填埋。填埋法的处理成本较低,但污泥黏稠,不能(1)有机物含量较低堆积,影响垃圾填埋场的机械作业,缩短垃圾填埋场的我国城市居民食品结构不同,居民住宅卫生设施还使用寿命。由于垃圾填埋场大多为露天,简单处理后的不完善,公共厕所污水未能全部排入污水管网,加之工污泥的稳定状态很容易被打破,经过几场雨后恢复原形业废水密度较大,城市环境卫生比发达国家差,大量无的污泥对场地的安全会构成严重危害。含水率高的污泥机粉尘进入城市下水道,污泥无机物组分增加,有机物渗滤液量也显著增加,而且污泥很容易堵塞垃圾填埋场含量一般只在50%左右。而发达国家城市污水污泥的有的渗滤液管道,影响其排水系统的正常运行。同时还存机组分为70%~80%在渗漏污水、排放沼气等二次污染,基本没有实现污泥(2)碳水化合物含量高的减量化、稳定化、无害化和资源化,国家已逐渐限制我国城市居民的食品结构以粮食、植物油、蔬菜和该法的应用。在我国,填埋法在短期内还是一个重要的豆制品为主,人均消费的肉类和奶制品很少,所以污水中过渡性处置途径,但由于填埋法作业难度大和渗滤液对ⅤsS较低,有机组分中淀粉、糖类和纤维素等碳水化合物环境的污染,该方式终将会被淘汰。密度大,而脂肪含量低,因此我国市政污泥属高碳水化合22制肥法物、低脂肪的污泥。如天津纪庄子污水处理厂二次沉淀池该法是将污水处理厂的污泥采用生物方法,通过微污泥的有机物中,一般碳水化合物占50%~40%,蛋白质占生物的作用,将污泥转化为有机肥料。但制肥场所的工40%~50%,脂肪只占10%左右,与发达国家相差很大。作条件恶劣,制肥过程需要大量的木屑等碳原物资,制(3)重金属超标成的有机肥料产品肥效较低,市场销售困难,特别是有污泥中的重金属不仅对作物、土壤,而且对污泥消些地方的污泥重金属超标,会对土壤产生危害,严重影化都会产生较大影响。重金属离子对甲烷生成起抑制作响作物的品质。因此,该技术虽然在少数地方有使用,用,会与酶结合产生变性物质,使酶失去活性,并通过但难以推广氢氧化物的凝聚作用使酶沉淀,从而影响酶的正常生长23干燥法发育。污泥中的各种水溶性重金属中Cd、Cu、Pb含量较该法是将污水处理厂含水率为80%的污泥利用热能高,酸溶性以Cd据首,其顺序为Cd>Cu>Zn>Pb>Hg,进行烘干,烘干后的污泥含水率在45%~55%,热值在故Cd对土壤和农作物的污染最为严重。我国城市污水中1300~17o0 keal/kg,可作为燃料送往焚烧炉焚烧。但烘工业废水所占比重较大,污泥中重金属含量较高,造成干污泥的成本相对较高,减量化程度也较低,且在没有Cu、Zn、Cd等元素常常超标,影响了污泥的利用。焚烧炉的地方难以推广应用。24高温焚烧法2污泥的处理处置方法该法是将污水处理厂含水率80%的污泥利用外热或污泥的成分非常复杂,含有很多病原微生物、寄生污泥焚烧热,将污泥进行烘干,而后利用污泥有机物的热虫卵及重金属等,必须进行适当的处理,才能保证污水不稳定性,在高温的环境下进行化学反应,使污泥达到减的处理效果,避免发生更严重的二次污染。城市污水污量化、稳定化、无害化和资源化。目前常用的污泥焚烧设泥来源于生活污水和工业废水经集中生化处理后沉淀分备有回转焚烧炉、多段焚烧炉、流化床焚烧炉等。主流离出的污浊物质。污泥对环境的危害主要包括使水源水焚烧技术采用流化床焚烧技术。高温焚烧法分为直接焚质恶化、污染土壤和农作物等。随着人们生活水平的提烧法和热解焚烧法,其特点是均可以最大程度地实现污高和生产规模的扩大,污泥这种污染物质的危害性也日泥处置的减量化、稳定化、无害化和资源化,但处置设益明显。因此,寻求经济有效的减容化、稳定化、无害施投资成本及运行成本较高,在经济欠发达地区推广难化和资源化的污泥处理处置技术具有重要意义。度较大。当前,国内外对生活污水处理厂污泥处置方法主要污泥减量热解机热解焚烧技术利用污泥热解焚烧的有:填埋法、制肥法、干燥法、高温焚烧法等。自身热量对污泥中国煤化立气进行磁化,2.1填埋法该法是将污水处理厂含水率高的污泥直接运送到填处理成本可大大以,要是 NMHG法相比,其热解反应温度低圳无仉啊可用于制作透CHINA ENVIRONMENTAL PROTECT ION I NDUSTRY 2011. 1252a流合m水砖以及用做污水处理过滤材料等。该技术可实现污泥3.1污泥减量热解机工作原理处置的减量化、稳定化、无害化和资源化(简称“四污泥减量热解机利用了热能、磁能及陶瓷辐射能等化”),而且处置成本不高,可满足经济发达和欠发达使污泥中的有机物分解的原理,使污泥中所有的有机物地区使用。悉数分解成为气体、水分及无机灰渣等物质,使污泥大通过下表可看出,与其它方法相比,焚烧法具有的突幅度减量并呈稳定性状。出优点是:1)大大减少了污泥的体积和重量,因其最终需该技术除可使污泥在缺氧空间进行有机物的热分解要处理的物质很少,且焚烧灰还可制成有用的产品;2)污反应外,更特别的是,可借磁化离子设备所营造的磁场泥处理速度快,不需要长期储存;3)污泥可就地焚烧,产生的“磁性离子化空气”促使有机物质气化、水化及不需要长距离运输;4)可以回收能量,用于污泥干燥、无机稳定化等的加速分解。发电或供热。因此,目前焚烧可使污泥处置达到彻底的通过磁化离子设备的微量空气,因磁力作用而被离无害化、最大程度的减量化。子化,形成强有力的带负电氧离子,导入热解机内,使热解机内的污泥有机物质在缺氧状态下加速被分解为几种污泥处置方法的比较表气、水、无机灰渣,所产生的分解热同时使其它分子分项目填埋法制肥法千燥法高温焚烧法污泥减量解之连锁反应,而使连续进料的污泥有机物质连续不断热解机技术地发生水化、气化、无机灰渣化等连锁反应,污泥逐渐处理成本低较高被分解减量至仅剩零含水率的无机灰渣(为含水率80%没有较差减量化满足“四化”满足“四脱水污泥体积的5%~10%)。化”要求要求该热解机以有机物质分子缺氧磁力分解原理少数地方在没有焚应用和用,难以推烧炉的地投资大,在经推广应用前(300℃~400℃)替代了传统型的强热氧化燃烧(700℃前景使用广方难以推济欠发达地区推广难度较大景良好~1000℃),可节省油耗能耗,并可减少产生二嗯英等广应用有害气体。32污泥减量热解机构造与工艺流程污泥减量热解机采用回转窑式,设有一热分解污泥3污泥减量热解机有机物的三段式缺氧圆筒体,其底部设有固定座。该机的前盖枢接在筒体的输入端上,其上设有一排气管用以污泥减量热解机是新型污泥处理系统的核心设备(外排放热分解的废气及水气,前盖上还设有一个进料口形见图1)。热解是利用有机物的热不稳定性,在缺氧可供污泥经由该进料口进入筒体内。驱动设备设在筒体的条件下,利用热能使化合物的化合键断裂,由大分子固定座的中央,包括一个固定支架和一个驱动马达,筒量的有机物转化为小分子量的可燃气体、液体燃料和焦体在相对驱动马达的位置上设有一齿排,通过驱动马达炭的过程。带动机筒体产生转动。后盖枢接在筒体的输出端上,其上设有一点火设备,点火端穿入后盖位于筒体中,用以点火燃烧筒体中的有机物。送风设备设于点火设备的一侧,送风管上设有多个磁铁,送风管的输出端穿人后盖设于筒体内,促进筒体内的有机物分子的分解及产生分解热能。维持离子化空气设备设于筒体内壁,并在筒体内壁设有多个陶瓷球,用以延长筒体内的污泥有机物分子的分解时间,并进行连锁反应。多片送料叶片设于筒体内壁,并呈螺旋状排列,当筒体旋转热分解时,其内部的污泥有机物可透过送料叶片的旋转导人到筒体输出图1污泥热解机运转实物外形图端,并将污泥中国煤化工解后的微小灰渣粒子经由筒CNMHG中圆环保产业2011.12安流平台53热解机圆筒内区分为干燥段、分解段和成灰段,(具有强而有力的带负电荷离子),可促进有机物气化污泥自进料口进入圆筒内后,先经干燥段(温度50℃热解,达到促进有机物气化、水化及无机物稳定化反应300℃),停留40~50分钟,再经分解段(温度300℃等效果。2)污泥减量热解机采用回转窑式,转速和倾斜400℃),停留25~35分钟,最后经成灰段,温度从度可调,设定适当转速和倾斜度,可有效控制干化和热解300℃降至50℃,停留约25分钟后,泥灰被冷却成灰状的时间,以适应不同污泥的处理。3)反应温度介于300℃无机粉砂。圆筒内温度在400℃左右,污泥在热分解过-450℃,不仅可节省燃料,同时降低了二啮英等污染程中不致产生二嗯英等有害气体,能耗更远低于传统焚物的产生和排放,采用缺氧热解方式,因空气供给量较烧炉低,后续排放烟气量也较污泥高温焚烧低,可降低尾气回转式污泥减量热分解机工作流程见图2;筒内温净化系统的投资。4)焚烧处理含水率80%的污泥,每度分布见图3。吨污泥燃烧需消耗大量辅助燃料,相当于200L左右重油。而污泥减量热解焚烧系统处理含水率80%的污泥,连续供给脱水污泥辅热点火器每吨消耗辅助燃料仅相当于20L左右重油。通过采用污泥热解的热能对污泥进行预烘干,可进一步降低污泥含水率至45%~50%,提高污泥入炉的热值,污泥热值可达5500~7100kJ/kg(1300~1700kcal/kg),每吨消耗辅磁力离子器热气流向污泥流向助燃料仅相当于8~1OL重油,降低了燃料消耗,节约了图2回转式污泥减量热分解机工作流程示意处理成本,适合我国国情。目前,污泥减量热解机单台日处理量有16t、32t40t、50t等系列产品,可根据当地的污泥处置量进行相同转圆篱应组合使用。污泥减量热解系统及主要设备二搬出污泥处理系统主要由污泥减量热解焚烧系统、余热利用污泥烘干系统、烟气净化系统及辅助系统组成。时间(min4.1污泥减量热解系统工艺流程(见图4)图3筒内温度分布图3.3污泥热解机的技术特点通以少量经磁化的空气的污泥减量热解机对污泥的污泥输送机热解与一般热解的机理不同。蒸气冷凝器污泥中的可燃物及部分热解产生的可燃产物置于还少意奥气泥数解烧系原性气氛中,进行部分燃烧,放出热量。利用此热量使固体废物中的有机物完全热解气化。含负离子的磁化空气进人热解机圆筒内补充气体,使圆筒内的气体产生紊流,可使链式反应扩散开,加速污泥中的有机物反应分解解。其中有低分子还原性气体如H2、CO、NO等气态污图4污泥减量热解系统工艺流程染物,低温下也抑制了二暱英的生成。由于没有像直火型焚烧炉中的搅拌作用,因而产生的飞灰很少。从污水处理厂收集的污泥输送至污泥处置厂内,经污泥热解机的主要技术特点:1)热风与污泥进料地磅称量后卸人入污泥储槽内暂存。储槽内的污泥通过污方向逆向配置,调控进料使热风与污泥有效地接触,而泥输送机构送入中国煤化工尼烘干机为双热解机圆筒内壁之陶瓷球,可产生“磁性离子化空气”螺杆烘干机采用CNMH热回收产生HINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2011. 1254平合m的高温空气,可将污泥烘干至40%~50%的含水率,有的含水量从80%降到45%,由于提高了污泥的热值,使效减少了污泥热解所需燃料。污泥脱出的水蒸气经过冷污泥易于热解。污泥热解过程中把水蒸发成水蒸气需大凝系统冷凝,其中少量臭气进入二燃室高温燃烧。量的燃料,将污泥进行烘干处理可以降低污泥的含水污泥经过烘干后,进入污泥减量热解机。污泥减量量,使污泥在热解时节省了燃料,减少了污泥热解产生热解机采用热解原理,通过少量经磁化的空气,将污泥的水蒸气,也使烟气的浓度不会被过分稀释,易于烟气中的可燃物和热解产生的可燃产物部分燃烧,由于磁化在二燃室的自燃,二燃室可以少加入或不加燃料就能把空气可降低热解反应能量,提高热解效率,因此热解气烟气中的有害气体二嗯英分解。化可在350℃左右的低温实现,从而降低能源消耗。污污泥热解若产生大量的水蒸气,势必会增加烟气泥在热解机内产生的热解产物进入二燃室和过量空气充量,给烟气的后续处理增加难度,同时含有水蒸气的烟分混合进行高温燃烧,烟气在二燃室内停留2s以上,使气在从烟囱排出时,烟囱口还会产生雾霾现象。因此污烟气里的有毒有害物质的分子结构被彻底分解,分解效泥热解前的烘干处理在污泥减量热解系统中是极其重要率超过999%。污泥热解反应完全后,无机粉砂(炉渣)的一个环节,它对整个系统的节能减排、减少设备的投经出渣系统排出。资起到很重要的作用。该系统采用热交换器进行热能回收利用,产生400℃利用污泥热解产生含有可燃气体的烟气,进入二燃500℃的高温空气。高温空气送入到污泥烘干机烘干室燃烧,产生的850℃以上的高温烟气经过热交换器将污泥,降温后的空气经过补气后,进入热交换器循环。空气加热到500℃,高温空气作为加热介质通过螺旋烘污泥热解燃烧后产生的烟气中带有大量的烟尘和有干机对污泥进行烘干处理,使污泥的含水率降到45%。害气体,必须经过尾气净化系统处理。该尾气净化系统由于采用间接方式加热,高温空气与污泥烘干产生的由干式除酸装置和布袋除尘器组成。将石灰粉和活性炭臭、废气分离,高温空气可以在一个密闭的气道里循环喷人热交换器后面的管道内,脱除烟气中的酸性气体,使用,减少了热源的消耗。应用常压下的高温空气作为并吸附烟气中二英等有机污染物和重金属,然后进人加热介质,比用水蒸气、高温油等其他介质对烘干设备布袋除尘器过滤除尘,使烟气符合国家规定的污染物排的密封、制造精度要求降低了许多。放标准后,经过烟囱排放。(3)污泥减量热解焚烧烟气净化系统42污泥热解处理系统的主要设备烟气净化系统主要由消石灰粉活性炭喷粉装置和布(1)污泥减量热解焚烧系统袋除尘器构成。该系统由污泥热解减量热解机和二燃室构成。二燃1)消石灰粉活性炭喷粉装置为烟气净化系统去除室由内衬耐火层和绝热层的钢构筒体构成,烟气从侧面烟气中二英类物质和酸性物质的专门设备,方法为利径向进入二燃室内,二燃室的一端装有柴油燃烧机。污用系统负压向管道内喷入一定量的活性炭粉和消石灰粉,泥热解减量机产生的含有可燃气体的烟气进入二燃室继利用文丘里管使活性炭粉和消石灰粉在烟气中均匀混合以续充分燃烧。在开始起炉时需利用柴油燃烧机将炉体预吸附废气中的残留 PCDDS/PCDFS(二嘿英类物质),并中热升温,当热解气体能够自燃并保持一定温度时,则不和烟气中的酸性气体。喷射系统配置螺杆输送装置,通需要喷油助燃而自动关闭,燃烧机的开启或关闭通过过对电机变频控制可调整活性炭和消石灰粉的喷入量,设定温度自动控制。二燃室内温度一般保持在850℃以并配有振动器,防止活性炭和消石灰粉架桥。活性炭粉上,停留2s以上,使烟气中有害气体(包括二英)得的活性大、用量少,同时对汞等重金属亦具较优的吸附到充分分解。二燃室在设计上采用气旋特殊结构,使烟功能。2)系统后段的烟气净化系统使用离线分室脉冲清气在二燃室内激烈湍流,以提高燃烧效率,使之符合燃灰布袋除尘器,吸附有二英类物质的活性炭粉和残留烧的“三T(Time停留时间、 Temperature温度、 Torrent的烟尘在滤袋的表面被截留。除尘器布袋的表面是活性湍流)原则。炭和石灰粉的良好载体,增大了活性炭和消石灰粉与烟(2)余热利用污泥烘干系统气的接触表面积,延长了吸附和中和反应的时间,提高该系统主要由空气换热器和双螺旋污泥烘干机构了吸附二喝英YH中国煤化工有若干风室,成。污泥热解燃烧前将污泥进行烘干处理,可以将污泥脉冲阀定时轮训CNMH(行喷吹,将截中环保声孟2011.12c流平55留在布袋外表面的粉尘抖落到布袋下部的集灰斗内。集污泥成分的特点,寻找适合国情的处理方法。灰斗采用空气锁自动出灰阀,可防止飞灰受潮板结。为污泥减量热解机热解焚烧技术可使城市污水污泥的了防止结露,布袋除尘器采取外保温措施。箱体内壁涂处理成本大大降低,同时可最大程度实现污泥处置的减量有高温防腐涂料,可延长设备的使用寿命。化、稳定化、无害化和资源化,处理后的无机粉砂可作为绿该系统配套专门针对污泥热解焚烧的布袋除尘装化肥料或用于制作透水砖及用作污水处理过滤材料等,因置,采用耐高温、耐酸碱性、耐水解性、抗氧化性都很而该技术是目前较为理想的污泥处置技术之一。好的特殊过滤材料(PTFE+覆膜),对于高酸性烟气造成2010年11月26日,环保部下发《关于加强城镇污水的烟气露点上升而导致的烟气结露有良好的抵御效果,处理厂污泥污染防治工作的通知》,要求加快污泥处理由于特殊过滤材料表面光滑、疏水,高黏性粉尘无法黏设施建设。通知明确要求,污水处理厂新建、改建和扩附于过滤材料表面,在保证除尘效果的前提下使清灰压建时,污泥处理设施应当与污水处理设施同时规划、同力大大降低,同时使过滤材料的使用寿命大大延长,布时建设、同时投入运行。不具备污泥处理能力的现有污袋使用寿命可达4年,同时特殊的过滤结构还降低了设水处理厂,应当在本通知发布之日起两年内建成并运行备的总阻力,使脉冲清灰频率大大降低,也有益于提高污泥处理设施。随着科学发展观逐步深入人心,我国生布袋的使用寿命。态文明和环境友好型社会建设正日益推进,污水处理厂配备污泥处理设施,“污水”、“污泥”同步并行处理结语必将提上各级政府的议事日程,这也将给污泥处理处置目前,我国城市污水处理厂产生的污泥“二次污行业带来发展的契机。染”现象严重。污泥处理问题已经成为整个污水处理行业健康发展必须解决的问题。因此应针对我国城市污水Introduction on Parolysis and Incineration Technology for PyrolysisApparatus of Sludge MinimumHUANG Jia-yao, LIN Xiu-meiAbstract: Base( Fujian Zhuangxun Environmental Technology Co, Ltd, Fuzhou 350003, China)Abstract: Based on any amount of sludge generated in urban sludge treatment plant in our country at present time andthe serious status of secondary pollution, the paper explicates the characteristics and main treatment and disposal measuresof sludge, presents and analyzes the working principle, working flow and technical characteristics on incineration technologyfor pyrolysis apparatus of sludge minimum as well as the main equipment of pyrolysis treatment system of sludgeKeywords: urban sludge; secondary pollution; treatment and disposal of sludge; pyrolysis apparatus of sludge minimum声明为适应我国信息化建设需要,扩大作者学术交流渠道,本刊已加入“中国期刊全文数据库中国学术期刊综合评价数据库”、“中文科技期刊数据库”和“中国核心期刊(遴选)数据库”。作者著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意将文章编入以上数据库,请在来稿时声明,本刊将做适当处理。H中国煤化工编辑部CNMHCHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2011. 12

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