1污泥干化的難點(diǎn)及對(duì)策分析

在污泥干化處理中，機(jī)械脫水僅能使自由水和存在于污泥顆粒之間的部分間隙水去除;毛細(xì)水和污泥顆粒之間的結(jié)合力較強(qiáng)需借助較高的機(jī)械作用力和能量;內(nèi)部結(jié)合水的含量與污泥中微生物細(xì)胞所占的比例有關(guān)，使用機(jī)械方法去除這部分水是行不通的，而需采用高溫加熱和冷凍等措施。

從破壞污泥水分結(jié)合形態(tài)的角度來(lái)看，采用熱干化技術(shù)所提供的能量能夠破壞污泥細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水，實(shí)現(xiàn)深度脫水。熱干化技術(shù)多利用蒸汽、煙通氣等，造成處理成本高、尾氣量大、冷卻水量大，同時(shí)，還存在著易產(chǎn)生臭氣及粉塵二次污染以及存在粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。污泥的熱干化方式投資和運(yùn)行成本普遍較高，由此導(dǎo)致污泥熱干化的項(xiàng)日建設(shè)要求和條件較高，能夠真正推廣應(yīng)用的地域有限。

為了降低深度脫水成本，現(xiàn)在較多的是應(yīng)用化學(xué)調(diào)理結(jié)合板框壓濾機(jī)技術(shù)進(jìn)行深度脫水。其總體運(yùn)行成本低于熱干化技術(shù)，但是也存在較多的問(wèn)題。從使用的調(diào)理劑來(lái)說(shuō)，普遍應(yīng)用的調(diào)理劑為三氯化鐵以及生石灰、粉煤灰等。相對(duì)于80%含水率的污泥，其無(wú)機(jī)物的總體添加量在6%-10%，這就意味著噸污泥脫水至50%后其重量較不加藥劑脫水增加了30%-50%，實(shí)際上并未實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。

另外，從最終的處置途徑來(lái)看，依靠添加化學(xué)鹽類(lèi)和石灰，進(jìn)入填理場(chǎng)后，含氯離子以及高COD的滲濾液對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液系統(tǒng)將產(chǎn)生較大的沖擊負(fù)荷。如果進(jìn)行焚燒處置，則由于添加了較多的無(wú)機(jī)物，造成熱值下降，灰分增加，尤其添加了生石灰類(lèi)的堿性物質(zhì)后，會(huì)對(duì)電廠(chǎng)的爐膛產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等影響，難以滿(mǎn)足焚燒的要求。

因此，目前污泥深度脫水面臨的難題在于，采用熱干化技術(shù)設(shè)備投資及運(yùn)行成本過(guò)高，推廣難度大。采取化學(xué)調(diào)理法由于調(diào)理劑選取問(wèn)題，實(shí)際上并未實(shí)現(xiàn)污泥的減量化，同時(shí)對(duì)后端處置產(chǎn)生了一系列的不利影響。

綜合比較當(dāng)前的污泥處理處置工藝，我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以太陽(yáng)能和地源熱泵(或窯爐尾氣)結(jié)合技術(shù)為熱源的智能化多層污泥處理成套設(shè)備，具有耗能少、無(wú)二次污染、運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，單套設(shè)備日最大處理能力可達(dá)2000噸，且干化效率和質(zhì)量無(wú)可比擬，是一個(gè)市場(chǎng)潛力巨大的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目。

從目前已經(jīng)安裝運(yùn)行的太陽(yáng)能污泥干化設(shè)備來(lái)看，其節(jié)約能源、環(huán)保無(wú)害的優(yōu)勢(shì)非常明顯。由于充分利用太陽(yáng)能等清潔能源，輔以少量電能，其污泥干化成本僅為20~30元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他處理方式的成本。尤其值得一提的是，這種工藝屬于低溫干化，溫度恒定在40~50度之間，而且在干化過(guò)程中，自動(dòng)翻拋裝置根據(jù)污泥濕度定時(shí)均勻翻動(dòng)，避免產(chǎn)生厭氧，所以處理過(guò)程不產(chǎn)生二噁英等有毒有害氣體。處理后的污泥含水量可降至30%以下，呈均勻小顆粒狀，既可以作為RDF原料制成新型燃料，也可以根據(jù)所含成分科學(xué)配比制成有機(jī)肥料，還可以作為建材原料來(lái)使用，后期資源化途徑相對(duì)較多。

目前，國(guó)外污泥無(wú)害化處置的總體趨勢(shì)是：污泥消化技術(shù)大面積應(yīng)用，污泥填埋被進(jìn)一步禁止，污泥焚燒將越來(lái)越少，以土地利用為目的的熱干化逐漸成為主要手段。依據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，污泥處理處置要根據(jù)國(guó)情科學(xué)地制定環(huán)境指標(biāo)和階段目標(biāo)，落實(shí)污泥處置的相關(guān)法規(guī)政策和資金，并在實(shí)踐過(guò)程中不斷開(kāi)發(fā)新的技術(shù)。我國(guó)的污泥處理處置政策經(jīng)過(guò)調(diào)整之后，也將與發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一標(biāo)準(zhǔn)。

2污泥干化中熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流工藝的傳熱效率對(duì)比

所謂導(dǎo)熱系數(shù)是指在單位面積、溫度下和時(shí)間里能夠傳遞或通過(guò)的熱量，其單位為kcal/m.h.C。各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大。一般說(shuō)來(lái)，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大，非金屬固體和液體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，氣體的最小。即使同一種物質(zhì)在相同溫度下，也由于它的表觀密度、濕度等差別而有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。金屬中鋼在100-200度時(shí)為38.7，300度時(shí)為37.2，而鐵則在40以上。水的導(dǎo)熱系數(shù)在38度時(shí)為0.54，在93度時(shí)為0.585;導(dǎo)熱油在200度時(shí)為0.44;空氣在27度時(shí)為0.0225，在77度時(shí)為0.0258，127度時(shí)為0.0291。

由于污泥干燥系統(tǒng)中存在介質(zhì)，而介質(zhì)是由金屬、氣體或?qū)嵊徒M成的。如果僅就各種介質(zhì)的導(dǎo)熱性質(zhì)來(lái)判斷，的確會(huì)給人以熱傳導(dǎo)傳熱效率高的錯(cuò)覺(jué)。其實(shí)，發(fā)生在干燥系統(tǒng)中的傳熱過(guò)程遠(yuǎn)比我們能夠預(yù)想的復(fù)雜得多，其中最重要的因素之一還在于物料本身。當(dāng)濕顆粒的含濕量變化時(shí)，不同的換熱形式的效率是完全不同的。就污泥干化來(lái)說(shuō)，熱傳導(dǎo)對(duì)于含水率較高部分的干化效率較高，而要將最后的20-30%水分去除，則顯得力不從心，這也是為什么大多數(shù)熱傳導(dǎo)系統(tǒng)以半干化為目標(biāo)，或必須做干泥返混且極大提高換熱表面積才能實(shí)現(xiàn)。

第二個(gè)重要條件在于介質(zhì)與物料的混合狀態(tài)。這種狀態(tài)越均勻，效果越好。熱對(duì)流在污泥干化中的傳熱效率相對(duì)來(lái)說(shuō)是較為穩(wěn)定的，由于大量氣體能夠與已經(jīng)失去表面水的顆粒緊密接觸，在其周?chē)纬煞€(wěn)定的汽化條件，為濕分在給定的傳質(zhì)條件下能夠持續(xù)進(jìn)行提供了極好的條件。

因此，應(yīng)該說(shuō)熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流各有優(yōu)缺點(diǎn)，其傳熱效率的差別受濕物料本身的性質(zhì)和攪拌、混合狀態(tài)影響至巨。

以上普通熱干化處理工藝中，必須消耗大量燃料才能將污泥中的水分蒸發(fā)而使污泥得到干化處理，所需要的單位能耗為800～1200kWh/t蒸發(fā)水。而采用清潔能源太陽(yáng)能與熱泵結(jié)合污泥干化裝置進(jìn)行污泥干化處理時(shí)，能耗可降低至60～80kWh/t(根據(jù)各地氣候條件不同有所差異)。如結(jié)合窯爐煙氣、冷凝水等熱源，可替代熱泵供熱系統(tǒng)，能耗將降低三分之二。

3污泥處理處置面面觀

污泥處理就是對(duì)污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)治、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒的加工過(guò)程。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市廢水排放量日益增多,污泥產(chǎn)生量也隨之大幅度提高,污泥處理處置逐漸成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的處理處置手段主要包括衛(wèi)生填埋、水體消納、焚燒、堆肥處理、土地利用等。針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)來(lái)看,我國(guó)主要的污泥處置方式是填埋。最適合我國(guó)的處置方式是污泥制肥即將污泥土地化利用。隨著科技進(jìn)步,我國(guó)必將推出更加有效、合理的處理處置方式，最終實(shí)現(xiàn)城市污泥處理處置的減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化。

①污泥的衛(wèi)生填埋

這種處置方法簡(jiǎn)單、易行、成本低，污泥又不需要高度脫水，適應(yīng)性強(qiáng)。但是污泥填埋也存在一些問(wèn)題，尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴(yán)重污染的液體，如果填埋場(chǎng)選址或運(yùn)行不當(dāng)會(huì)污染地下水環(huán)境。填埋場(chǎng)產(chǎn)生的氣體主要是甲烷，若不采取適當(dāng)措施會(huì)引起爆炸和燃燒。

②污泥制肥

污泥制肥直接利用因投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、有機(jī)部分可轉(zhuǎn)化成土壤改良劑成分等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式，將脫水后含水率78%-85%的污泥，經(jīng)烘干后含水率達(dá)30%-40%。經(jīng)過(guò)污泥制肥設(shè)備(污泥制肥工藝方法)，使污泥中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成富含植物營(yíng)養(yǎng)物的腐殖質(zhì)，反應(yīng)的最終代謝物為CO2,、HO2和熱量，大量熱量使物料堆持續(xù)高溫60，降低含水率，有效去除病原體，寄生蟲(chóng)卵和雜草種子，使泥達(dá)到減容化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化的目的。

③污泥的焚燒

濕污泥干化后再直接焚燒應(yīng)用得較為普遍，沒(méi)有經(jīng)過(guò)干化的污泥直接進(jìn)行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是極不經(jīng)濟(jì)的。

以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的污泥處理方法，它能使有機(jī)物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積;但是其缺點(diǎn)在于處理設(shè)施投資大，處理費(fèi)用高。

④污泥露天的晾曬

這種污泥處理方法為降低污泥中的含水率。采用露天晾曬這種方法，占用的土地面積大，需人工布料和攪拌，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大;另外，污泥中含有大量的細(xì)菌和病毒，還會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生不利影響;當(dāng)遇到下雨天時(shí)，污泥由于不能及時(shí)收集，隨雨水一起流走造成水的污染。因此，露天晾曬這種傳統(tǒng)方法有很大的弊端。

⑤給泥加熱降水法

加熱蒸發(fā)通常是使用滾筒干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)和槳葉式干燥機(jī)等，這些干燥機(jī)的工作原理都是通過(guò)燃燒煤炭、天然氣、沼氣等產(chǎn)生的熱來(lái)加熱污泥使污泥中的水分蒸發(fā)，達(dá)到降低含水率的目的。采用這些方法會(huì)消耗大量的能源，造成空氣污染，影響周邊環(huán)境。以上這幾種干燥法，耗能大、污染空氣，不利于節(jié)能環(huán)保。

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