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讓大家關(guān)心環(huán)境保護(hù)
處理污泥的工藝過程
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常州市豪龍干燥設(shè)備有限公司----顧國中:
污泥處理的主要目的是減少水分,為后續(xù)處理、利用和運(yùn)輸創(chuàng)造條件;消除污染環(huán)境的有毒有害物質(zhì);回收能源和資源。污泥的處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水、干化及焚燒等方法以及zui終處理。
(1)污泥的濃縮
污泥濃縮的目的是使污泥初步脫水、縮小污泥體積.為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。濃縮脫水方法有重力沉降濃縮、上浮濃縮以及其他濃縮方法。
(2)污泥消化
為了減少污泥量,防止污染環(huán)境和提高利用價(jià)值,一般需經(jīng)過消化處理。污泥消化即是借助微生物的代謝作用,使污泥中有機(jī)物質(zhì)分解成穩(wěn)定的物質(zhì),去除臭味,殺死寄生蟲卵,減少污泥體積.回收利用消化過程中所產(chǎn)生的沼氣。
(3)污泥脫水與干化
污泥經(jīng)濃縮和消化之后,其含水率仍在96%左右,體積很大,不便于運(yùn)輸和使用,需要進(jìn)一步脫水干化處理,其主要方法有自然蒸發(fā)法和機(jī)械脫水法兩種。
(4)污泥焚燒
污泥干化后.含水仍達(dá)10%一15%,體積仍較大,通過焚燒可將污泥中水分和有機(jī)雜質(zhì)*去除.并殺滅病原微生物。有些污泥含有有毒物質(zhì)而不宜作農(nóng)肥,或因其他原因使污泥難以利用時(shí),為防止污染.也采用焚燒方法。焚燒污泥的裝置為焚燒爐。
(5)污泥的zui終處理
污泥含有重金屬離子等有毒物質(zhì)時(shí),還須做zui終處理,深埋或投棄海洋。但一般極少進(jìn)行zui終處理,而是在處理過程中隨時(shí)使用。
污泥干燥機(jī)簡介
污泥干燥技術(shù)及設(shè)備
污泥知識(shí)問答(一)
污泥(sludge) 是由水和污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)。
由于各類污泥的性質(zhì)變化較大,分類是非常必要的,其處理和處置也是不盡相同的。根據(jù)其來源,可以劃分為:
- 市政污泥(civil sludge,也叫排水水泥sewage sludge,),主要指來自污水廠的污泥,這是數(shù)量zui大的一類污泥。此外,自來水廠的污泥也來自市政設(shè)施,可以歸入這一類。
- 管網(wǎng)污泥,來自排水收集系統(tǒng)的污泥。
- 河湖淤泥,來自江河、湖泊的淤泥。
- 工業(yè)污泥,來自各種工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的固體與水、油、化學(xué)污染、有機(jī)質(zhì)的混合物。
在非特指環(huán)境下,污泥一般指市政排水污泥。
廢水的處理是由一系列物理化學(xué)和生物處理過程組成的:
·沉淀(使用或不使用化學(xué)絮凝劑)、過濾、濾清
·通過微生物進(jìn)行好氧和厭氧處理,產(chǎn)生有機(jī)復(fù)合物
·生化脫氮和脫磷
·消化處理并產(chǎn)生沼氣
在廢水凈化過程中,廢水中的污染物經(jīng)生化降解集中去除。生物處理可將大部分有機(jī)污染物降解為水和氣體(好氧處理產(chǎn)生CO2、O2,厭氧處理產(chǎn)生CH4為主的氣體),金屬污染物(包括重金屬)則不能處理而集中到污泥中
污泥是經(jīng)各級(jí)污水處理后產(chǎn)生的固形物,是污水處理廠不可避免的副產(chǎn)品。
污水處理廠的污泥根據(jù)處理的工藝級(jí)別不同,可以分為以下幾種:
·初沉污泥(Primary):只經(jīng)過物理-化學(xué)處理
·二沉污泥(Secondary):生物處理后的污泥
·三沉污泥(Tertiary):脫磷/脫氮后的污泥
根據(jù)污泥的性質(zhì),又可以區(qū)分為:
·未消化生污泥(undigested)
·消化污泥(digested)
污泥的消化又有好氧與厭氧之分。
各個(gè)級(jí)別的污泥的物理化學(xué)性質(zhì)不同,消化和未消化污泥的性質(zhì)差別更大。很多后端處理工藝必須了解前端污泥的性質(zhì)才能確定其處理方式。
污水處理所產(chǎn)生的污泥具有較高的含水量,由于水分與污泥顆粒結(jié)合的特性,采用機(jī)械方法脫除具有一定的限制,污泥中的有機(jī)質(zhì)含量、灰分比例特別是蓄凝劑的添加量對(duì)于zui終含固率有著重要影響。一般來說,采用機(jī)械脫水可以獲得20%-30%的含固率,所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍然較高,具有流體性質(zhì),其處置難度和成本仍然較高,因此有必要進(jìn)一步減量。此時(shí),在自然風(fēng)干之外,只有通過輸入熱量形成蒸發(fā),才能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模減量。采用熱量進(jìn)行干燥的處理就是熱干化。
5.污泥干化關(guān)注的經(jīng)濟(jì)參數(shù)有哪些?
污泥干化是水分蒸發(fā)的過程。為了進(jìn)行干化項(xiàng)目的調(diào)研,以確定減量處理的規(guī)模,必須了解有關(guān)污泥項(xiàng)目的一些經(jīng)濟(jì)參數(shù),這些參數(shù)包括:
·機(jī)械脫水后的濕泥含固率
·zui終處置的目的、類型
·當(dāng)?shù)啬軌蛘业降牧畠r(jià)熱能及其價(jià)格指數(shù)
6.干化工藝關(guān)注的污泥技術(shù)參數(shù)有哪些?
污泥成分是根據(jù)污水廠的來水水質(zhì)變化的,當(dāng)然在很大程度上也會(huì)受到污水處理工藝的影響。zui終會(huì)對(duì)干化工藝產(chǎn)生重大影響的內(nèi)容則是蓄凝劑添加量。對(duì)干化工藝來說,以下內(nèi)容值得注意,這些內(nèi)容通常是通過試驗(yàn)來確認(rèn)其干化效果的:
·污泥中蓄凝劑含量;
·污泥的粘度、彈性;
·有機(jī)物在干物質(zhì)中的比例
·磨蝕性成分的比例(如沙、石等)
·腐蝕性成分的濃度(如氯、硫等)
·油脂類物質(zhì)的百分比
污水中的污染物和營養(yǎng)成分在大量繁殖的細(xì)菌作用下,在化學(xué)藥劑的作用下形成聚集,逐漸增大的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)zui終在水中沉淀下來,形成污泥。進(jìn)一步添加高分子絮凝劑,采用物理方法濃縮,可以脫去大部分或一部分所謂的自由態(tài)水,形成我們所見到的脫水污泥。
因此經(jīng)生物處理所得到的污泥,其有機(jī)物構(gòu)成主要就是這些微生物細(xì)菌。
因污泥成分不同,未消化的市政污水污泥的有機(jī)物含量可能占到干物質(zhì)的60%-75%,消化處理后減半。
有機(jī)鹽是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里,鹽經(jīng)生物降解可改善土壤。
污水廠污泥脫水車間出來的污泥具有很強(qiáng)的流動(dòng)性,這是因?yàn)槠浜屎芨?,一般?5%-85%,這是污泥本身的性質(zhì)決定的。根據(jù)分析,污泥與水分子的結(jié)合非常緊密,并具有不同的相態(tài):
·自由態(tài)水:可經(jīng)重力沉淀和機(jī)械作用去除
·物理性結(jié)合水:須更多能量去除(如加熱)
-毛細(xì)管/間隙水
-膠態(tài)/表面吸附水
·化學(xué)性結(jié)合水:只有打破化學(xué)鍵才能去除,被稱為“平衡水”
-細(xì)胞內(nèi)的水
-分子水
在污水處理過程中,細(xì)菌及大部分寄生生物留存在污泥中,病毒可以吸附在污水中的顆粒上,隨顆粒的沉淀也沉積到污泥中。
生污泥中病原菌的數(shù)量每克以億計(jì),這些微生物包括:大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌、噬菌體、沙門氏菌、痢疾菌屬、銅綠色極毛桿菌、寄生蟲卵/幼蟲、蛔蟲、鞭蟲、群體鞭蟲、弓蛔蟲、膜翅目幼蟲、腸道病毒等。
由于市政污水的來源是人類生活環(huán)境、大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌等是哺乳動(dòng)物直腸正常的排出物、它們的數(shù)量在污水和污泥中基本保持恒定。而其它各種病原菌如沙門氏菌、痢疾菌、腸道病毒(例如脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒、肝炎病毒、輪狀病毒)和寄生生物(例如蛔蟲、鞭蟲、內(nèi)阿米巴蟲)在污水/污泥中的比率同當(dāng)?shù)貍魅静〉牧餍杏嘘P(guān)。
顯然,機(jī)械脫水后的污泥如果處置不當(dāng),進(jìn)入人類的食物鏈,必然會(huì)導(dǎo)致疾病的傳播。
工業(yè)污泥根據(jù)其來源,有著非常大的差異。這些差異主要表現(xiàn)在其粘度、吸濕性、污染物性質(zhì)、含油率、含水率、有機(jī)質(zhì)比例、無機(jī)物比例等多方面。
比較市政污泥來說,其粘度大、含油率高、無機(jī)物比例高,有時(shí)使得其處理難度更高。
來自化學(xué)、制藥工業(yè)的污泥因其高濃度的污染成份,必須妥善處置。來自石油、冶金、制革、發(fā)酵、食品、屠宰等行業(yè)的污泥均可以分別處理并資源化。
11. 污泥的數(shù)量是如何估算的?
污泥的數(shù)量估算一般有兩個(gè)方法:
<1> 根據(jù)污水處理量和含固率進(jìn)行估算。比如某城市平均污水含固率0.02%,日處理量60萬噸,脫水污泥含固率20%,則年產(chǎn)濕泥餅:
600,000 x 0.02% x 360 / 20% = 216,000 噸/年
<2> 根據(jù)人口估算。比如某城市2,400,000人口,典型人均日產(chǎn)污泥(干)50克,脫水污泥含固率20%,則年產(chǎn)濕泥餅:
2,400,000 x 50 / 1,000,000 x 360 / 20% = 216,000 噸/年
后者是國外通行的計(jì)算方式,歐共體14國的人均污泥日產(chǎn)量是58克(2000年數(shù)據(jù))。根據(jù)專家的測(cè)算,可以考慮我國人均日產(chǎn)污泥為50克(干物質(zhì))。
污泥問題日益顯得突出的原因在于早期建設(shè)的一批污水處理廠在長期摸索和試驗(yàn)后,仍然沒有找到好的處置方案,而用于堆放、棄置、填埋的資源越來越少,各地環(huán)保部門的監(jiān)管力度加強(qiáng),而我國的污水處理正在以的速度發(fā)展和擴(kuò)大,污泥的處置成為一個(gè)棘手的問題。
按照我國的城市人口基數(shù),既便只有1億人口的污水被處理,每天也將產(chǎn)生25000噸含固率20%的污泥泥餅,這部分泥餅如果按照zui高2米來堆放,每年需要600個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。對(duì)于城市來說,周邊土地資源已經(jīng)難以滿足需要。因此污泥的合理處置遲早必須進(jìn)行。
污泥不同于其它的固體廢物,在于它具有以下幾個(gè)主要特征:
?。?nbsp;含水率高,多達(dá)70%以上,這部分水份難以焚燒,運(yùn)輸成本高,堆放占地面積大,直接填埋則會(huì)使填埋場(chǎng)提前報(bào)廢。
?。?nbsp;微生物、病原體含量高,不加處理,直接施用或棄置,可能會(huì)污染食物鏈。
?。?nbsp;惡臭污染環(huán)境,同時(shí)向大氣排放溫室氣體(是二氧化碳的20倍);
- 超細(xì)粉末,在熱干化和處理過程中存在較大的危險(xiǎn)。
?。?nbsp;含有重金屬,如果不加控制施用,可能污染土地,造成不可逆的耕地退化;
目前污泥的危害還鮮為人知,常常被非法取用,造成土地的重金屬積累超標(biāo)、土地板結(jié),人類居住環(huán)境和食物被無意中污染和破壞。
歐共體將污水廠和自來水廠污泥劃為“特殊垃圾”(不是“危險(xiǎn)垃圾”),必須具有資格的企業(yè)按照規(guī)定的程序進(jìn)行妥善處理,不得棄置。
14. 污泥有用嗎?
污泥因?yàn)橹饕煞职袡C(jī)質(zhì)和礦物質(zhì),因此可以用來產(chǎn)生肥效,改良土壤。
污泥的有機(jī)質(zhì)具有一定的熱值(2200-3000大卡/公斤·干污泥),因此經(jīng)過處理后,可以作為低熱值的燃料加以利用。
由于其含有大量的無機(jī)質(zhì),在處理后也可以作為建材的原料。
毫無疑問,以上三種現(xiàn)有的利用途徑均要求這些利用在經(jīng)濟(jì)上是可行的,在衛(wèi)生方面是安全的。
污泥的處置指的是給污泥一個(gè)zui終的歸宿:要么作為肥料施用到農(nóng)田、綠化等土壤中,成為土壤的一部分;要么加以資源化利用,形成有用的材料,如鋪路的渣土、水泥、制磚等;要么填埋,未加任何利用,且耗費(fèi)土地資源而棄置。
任何不能達(dá)到zui終安置的過程,都可以算作處理。比如污泥堆肥,殺滅細(xì)菌和熟化后才能產(chǎn)生安全的肥效;焚燒zui終還會(huì)產(chǎn)生灰燼,這部分的數(shù)量要占到原干物質(zhì)質(zhì)量的40%以上,因此還要考慮填埋或利用;干化是為了去掉泥餅中的大部分水份,節(jié)約運(yùn)輸成本,減少占地,少付填埋費(fèi),并為其它的zui終處置方案提供減量、衛(wèi)生化和經(jīng)濟(jì)性條件。
我國的污泥目前絕大部分是棄置或填埋的,只有極小量的進(jìn)行干化后用于制作混合肥。
由于我國的填埋場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施較晚,舊的填埋場(chǎng)接納污泥,可能造成大量的污泥污染物隨滲濾液從地表進(jìn)入深層,甚至威脅地下水和江河湖海。無規(guī)則的棄置仍是主要消納途徑,其中一小部分進(jìn)入了農(nóng)田,這些棄置無論在近期還是遠(yuǎn)期都將成為地表水和地下水的潛在污染源。
污泥是一種污染治理工藝的副產(chǎn)物,這種副產(chǎn)物富含微生物、病原體、病毒等,具有較強(qiáng)的污染性質(zhì)。
污泥如果處置不當(dāng),其污染傳播的途徑是很廣泛的。
首先,污泥的含水率*,除了一部分自然蒸發(fā)到空氣中外,大部分將滲入地表土層,并在雨水等的沖刷下進(jìn)入地表水系統(tǒng)或影響地下水,污泥中的污染物將沿著這兩種途徑進(jìn)行傳播。
其次,沒有進(jìn)行衛(wèi)生化的污泥進(jìn)入農(nóng)田以至菜地,可能直接威脅人類的食物鏈。
第三,污泥散發(fā)惡臭,可能影響相當(dāng)大的一片周邊環(huán)境。排放的氣體是污染嚴(yán)重的溫室氣體。此外,污泥的數(shù)量龐大,儲(chǔ)運(yùn)這些污泥需要較大的空間和很多的工具,這些空間和工具都可能被污染,要做到與其它接觸食物鏈的世界有效“隔絕”有一定難度。
污泥知識(shí)問答(二)
根據(jù)國內(nèi)專家們的研究,污泥的肥效對(duì)比典型的農(nóng)家?guī)适敲黠@占優(yōu)的:
| 有機(jī)成份 | 氮 | 磷 | 鉀 |
天津開發(fā)區(qū)污水廠消化污泥 | 42.8-44.62 | 3.59-3.78 | 1.58-1.94 | 0.28-0.33 |
天津紀(jì)莊子污水廠消化污泥 | 48-53 | 2.4-3.9 | 1.2-3.5 | 0.32-0.43 |
天津東郊污水廠混合污泥 | 51-53 | 3.04-3.18 | 1.24-1.47 | - |
豬廄肥 | 25.0 | 0.45 | 0.083 | - |
馬廄肥 | 25.0 | 0.58 | 0.122 | - |
牛廄肥 | 20.0 | 0.34 | 0.070 | - |
羊廄肥 | 31.8 | 0.84 | 1.100 | - |
污泥農(nóng)用乃是污泥zui終處置手段中的*選擇,這不僅是污泥的有機(jī)質(zhì)含量決定的,也是其龐大的數(shù)量和增值潛力所決定的。
已經(jīng)施用過多化肥的土地變得越來越貧瘠,土地的良性循環(huán)被破壞,只有大量輸入有機(jī)質(zhì),才能夠改良土壤,對(duì)于此目的,污泥是一種廉價(jià)、理想的來源。
當(dāng)然,污泥中重金屬的含量對(duì)于農(nóng)用有著重要影響。值得注意的是,隨著工業(yè)污染治理的加強(qiáng),流入市政管網(wǎng)的未加處理的工業(yè)污水越來越少,這樣對(duì)于控制污泥的重金屬含量,使之能夠達(dá)到農(nóng)用的安全級(jí)別,已經(jīng)是可以期待的了。
污泥農(nóng)用事實(shí)上也包含林業(yè)、花卉業(yè)等,那些與人類食物鏈無關(guān)的綠色產(chǎn)業(yè),可以提供給污泥的產(chǎn)品*的出路,并具有較好的價(jià)格空間。
只有農(nóng)用出路所提供的潛在價(jià)格空間可以覆蓋污泥處理所需的大部分成本,焚燒和填埋目前的成本對(duì)于本來就資金短缺的污水處理廠來說負(fù)擔(dān)較大。
污泥堆肥是一種有效的污泥處理方式,它利用適當(dāng)?shù)木N和機(jī)械翻動(dòng),使污泥在一定長的時(shí)間里(幾天到十幾天)產(chǎn)生發(fā)酵、升溫并熟化,通過溫度的作用可以有效殺滅污泥中的有害微生物和病原體,很大一部分水份得到蒸發(fā),從而獲得符合農(nóng)用要求的有機(jī)肥。
這一做法的優(yōu)點(diǎn)是不耗用大量的熱能,同樣可以達(dá)到減量的目的,設(shè)備投資相對(duì)不高。缺點(diǎn)是時(shí)間長,占地面積巨大,需要很高的投資才能避免惡臭污染環(huán)境。這種方法在處理大規(guī)模的市政污泥時(shí)有一定限制。
污泥農(nóng)用必須遵守一個(gè)前提:只有經(jīng)過熱干化或生物堆肥、化學(xué)穩(wěn)定化處理的污泥才能施用。干化廠或堆肥廠必須對(duì)所出廠的污泥進(jìn)行例行檢測(cè),除了保障農(nóng)用產(chǎn)品必須具備基本的肥效外,并對(duì)所有的檢測(cè)結(jié)果、施用目的的保留完整的記錄;同時(shí),使用者應(yīng)該在專家的指導(dǎo)下定量施用,并定期對(duì)土壤進(jìn)行抽樣檢測(cè),以確保施用的效果以及土壤不會(huì)發(fā)生逆向變化。同樣,污泥農(nóng)用必須對(duì)種植的作物、重金屬的含量作出完整的記錄以資比較。
污泥具有一定的熱值,但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤炭。污泥的焚燒必須首*行干化或半干化,在引燃時(shí)添加少量輔助燃料,其后可以達(dá)到自燃。采用*的熱交換系統(tǒng),可以依靠污泥焚燒所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行干化,其熱量可以滿足大部分甚至全部干化的需要。未經(jīng)干化或半干化處理的污泥焚燒由于過多的水份將難以點(diǎn)燃,其熱量平衡為負(fù)數(shù),即必須添加燃料才能維持焚燒。
燃料種類 | 發(fā)熱量與百分比 | ||
| 發(fā)熱量(kJ/kg) | 百分比(%) | |
煤炭 | 33000 | 100 | |
焦炭 | 31500 | 95.5 | |
褐煤 | 24000 | 72.7 | |
木材 | 19000 | 57.6 | |
泥煤 | 18000 | 54.5 | |
城市污水廠 | 初沉污泥 | 10715-18920 | 32.5-55.1 |
| 二沉活性污泥 | 13295-15215 | 40.3-46.1 |
| 混合污泥 | 12005-16957 | 36.4-51.4 |
脫水泥餅直接填埋本身是對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi),此外,還可能對(duì)填埋場(chǎng)形成諸多困
?。?nbsp;填埋場(chǎng)一般是一層垃圾一層覆土,然后進(jìn)行碾壓,以確保更好的空間利用。污泥的高含水率、高粘度經(jīng)常使得碾壓機(jī)械打滑甚至深陷其中,給填埋操作帶來困難。
?。?nbsp;污泥的流變性使得填埋體易變形和滑坡,成為人為的“沼澤地”,給填埋場(chǎng)帶來極大安全隱患。
?。?nbsp;污泥的高含水率大大增加了填埋場(chǎng)滲濾液處理量,由于污泥細(xì)小,經(jīng)常堵塞滲濾液收集系統(tǒng)和排水管,加重了垃圾壩的承載負(fù)荷,給填埋場(chǎng)安全和管理帶來困難。清理收集系統(tǒng)的費(fèi)用極為昂貴。
?。?nbsp;填埋資源有限,必然導(dǎo)致填埋成本的上升;
24. 污泥填埋是否有含水量和有機(jī)質(zhì)含量的限制?
考慮到污泥是一種資源,一些國家開始限制污泥的直接填埋,填埋成本的上升,引發(fā)了人們深度處理污泥、減量和資源化的市場(chǎng)需求。
這些擬議中的限制包括:
?。?nbsp;污泥填埋的含水率必須小于40%;
?。?nbsp;有機(jī)質(zhì)含量低于30%;
除了土地利用、焚燒、填埋以外,污泥zui終處置的資源化利用方案還在不斷嘗試中。其中包括:
?。?nbsp;干化后制造水泥;
?。?nbsp;干化后制磚;
?。?nbsp;干化后鋪路;
?。?nbsp;干化后作為填埋場(chǎng)的覆土;
- 半干化后催化裂解制造燃油;
根據(jù)現(xiàn)行的《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》:
5、污泥處理
5.1、城市污水處理產(chǎn)生的污泥,應(yīng)采用厭氧、好氧和堆肥等方法進(jìn)行穩(wěn)定化處理。也可采用衛(wèi)生填埋方法予以妥善處置。
5.2、日處理能力在10萬立方米以上的污水二級(jí)處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥,宜采取厭氧消化工藝進(jìn)行處理,產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用。日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥,可進(jìn)行堆肥處理和綜合利用。 采用延時(shí)曝氣的氧化溝法,SBR法等技術(shù)的污水處理設(shè)施,污泥需達(dá)到穩(wěn)定化。采用物化一級(jí)強(qiáng)化處理的污水處理設(shè)施,產(chǎn)生的污泥須進(jìn)行妥善的處理和處置。
5.3、經(jīng)過處理后的污泥,達(dá)到穩(wěn)定和無害化要求的,可農(nóng)田利用;不能農(nóng)田利用的污泥,應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。
據(jù)悉,新的政策法規(guī)正在積極制訂中。
各國根據(jù)其地理環(huán)境和土地資源狀況,制訂有不同的方針。
日本由于土地極為狹小,采取全部焚燒的策略,這種不惜代價(jià)的焚燒,是其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度可以承受的。
歐共體將污泥解釋為一種資源,因此其導(dǎo)引要求各國從資源利用的角度去鼓勵(lì)農(nóng)用,限制填埋,鼓勵(lì)一切形式的能源利用。各國根據(jù)自身的地理?xiàng)l件,采取的政策多有不同。德國多采取干化、半干化后焚燒,使用大量森林垃圾等作為補(bǔ)充能源。意大利旅游資源極為重要,限制焚燒,鼓勵(lì)減量,因此多為干化后填埋或做建材。法國、西班牙都在積極推行干化減量和鼓勵(lì)農(nóng)用的政策。
總之,污泥減量的必要性是其中的主要經(jīng)濟(jì)因素,干化則是主要的技術(shù)手段和趨勢(shì)。
我國污泥的問題只在近期才顯得突出起來,其中主要的難度在于:
?。?nbsp;立法:關(guān)于污泥的立法明顯滯后,對(duì)污泥的生產(chǎn)者來說,尚沒有切實(shí)的緊迫感;
?。?nbsp;處置資源的有價(jià)化,由于污水廠、填埋場(chǎng)的所有者和經(jīng)營者常常是同一個(gè)主體(國有),無法反映市場(chǎng)規(guī)律;
- 環(huán)保政策事實(shí)上的“一刀切”(如禁止用煤,不論是否排放達(dá)標(biāo)),導(dǎo)致處理成本急遽上升,使得干化項(xiàng)目的處理成本極為昂貴;
?。?nbsp;經(jīng)營機(jī)制和管理機(jī)制的分離、企業(yè)化運(yùn)作模式的完善尚需時(shí)日;
zui有效的減量方式是熱干化,可以將含水率從70%降到10%以下。事實(shí)上,根據(jù)zui終處置的需要,污泥zui終含固率可以在60%-95%之間變化,此時(shí),污泥的減量超過60%,從成本上和安全性上更為合理。
zui廉價(jià)的減量方式是堆肥,利用污泥自身有機(jī)質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生的熱量進(jìn)行蒸發(fā),可以將含水率從70%以上降到30%以下。但由于占地巨大和臭氣處理難度,在效率上明顯低于前者,對(duì)于大城市來說難以應(yīng)用。
zui*的減量方式是焚燒,減量至原濕泥體積的15%以下。但這也是zui昂貴的處理方案,一般來說必須與熱干化并行考慮。
污泥處置的資源主要指填埋場(chǎng)和農(nóng)用土地。其它有助于減量、以及協(xié)助實(shí)現(xiàn)處置目標(biāo)的處理手段也都可以視為資源,包括焚燒爐、干化廠、堆肥廠等。
對(duì)于任何國家來說,將城市周邊的土地用于填埋,就是資源的損失。污泥這種物質(zhì)顯然不適合遠(yuǎn)途運(yùn)輸至無人的荒漠地帶,在人口稠密地區(qū),土地資源的*廢棄的經(jīng)濟(jì)價(jià)值問題已經(jīng)突出地暴露出來。一些城市的填埋場(chǎng)因?yàn)榉N種原因已經(jīng)開始拒收污泥,這就是一個(gè)信號(hào)。污泥可能占用的填埋場(chǎng)資源甚至比城市固體垃圾為多,關(guān)鍵在于其高含水率性質(zhì),使得填埋場(chǎng)資源的利用效率降低。
同等規(guī)模的處理能力,焚燒廠動(dòng)輒投資數(shù)億,干化廠數(shù)千萬,堆肥廠也要上千萬,連同運(yùn)行成本(熱能、電力、人員等),污泥的zui終處置必然要產(chǎn)生一定的代價(jià)。
污泥的無序處置——棄置,是對(duì)市場(chǎng)規(guī)律的背離,也是對(duì)環(huán)境zui大的破壞。如果要停止棄置,首先必須建立所有處置資源的合理收費(fèi)制度。
典型的污泥處置可能產(chǎn)生以下成本:
?。?nbsp;填埋:濃縮->脫水->干化->運(yùn)輸->填埋費(fèi)
- 焚燒:濃縮->脫水->干化->運(yùn)輸->焚燒費(fèi)->運(yùn)輸->填埋費(fèi)
?。?nbsp;堆肥:濃縮->脫水->運(yùn)輸->堆肥->運(yùn)輸
?。?nbsp;建材(水泥、制磚等):濃縮->脫水->干化->運(yùn)輸->處理費(fèi)(或免費(fèi),以代替黃土)
33. 污泥的合理處置將在多大程度上影響污水處理費(fèi)?
由于污泥的處置涉及一系列的成本支出,而其合理處置的責(zé)任首先從污泥的生產(chǎn)者——污水處理廠開始,因此,污水處理廠既有合理處置的責(zé)任,也有收取一定費(fèi)用的權(quán)利
在已往的污水處理義務(wù)中,已經(jīng)規(guī)定到污水處理廠必須完成到污泥的脫水。接下來的處置,主要有干化/堆肥、運(yùn)輸、焚燒、填埋費(fèi)等支出。
根據(jù)地區(qū)、能源成本、zui終處置資源的分布、處置方式的不同等多種因素,新增加的成本折算到每噸污水處理量上,可能在0.15-0.30元之間(天然氣),采用廢熱和廉價(jià)能源,這個(gè)數(shù)字可望降低到0.10元以下。
按處理和處置成本進(jìn)行排隊(duì),同時(shí)考慮其全部處理過程符合zui終處置的條件,從優(yōu)排序如下:
?。?nbsp;農(nóng)用,包括花卉/綠化/大田(堆肥或干化后制作有機(jī)肥出售)
?。?nbsp;熱能利用,給焚燒爐或聯(lián)合發(fā)電裝置焚燒,灰渣填埋
- 建材,干化后用于燒制建筑材料,有機(jī)質(zhì)被熱能利用,無機(jī)質(zhì)成為基材,可以部分代替黃土制磚
- 填埋,未加任何利用,干化減量后或未加處理直接填埋
污泥處理和處置的*要素是建立收費(fèi)制度。環(huán)境屬于所有的公民,公民有義務(wù)承擔(dān)其保護(hù)和治理的義務(wù)。
污泥的處置必須以立法形式公布和監(jiān)督執(zhí)行。
無論廢物的種類如何,其排放和處置根據(jù)各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)狀況,必須制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(重量)收費(fèi),并將收費(fèi)用于專項(xiàng)污染物的治理和處置。
完成環(huán)境治理的企業(yè)化進(jìn)程,并將污染物治理的全部責(zé)權(quán)利按照市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的原則進(jìn)行分配,其法人必須承擔(dān)污染物治理的全部經(jīng)濟(jì)和法律責(zé)任。
重要鏈接:處理污泥的工藝過程
污泥處理處置的認(rèn)識(shí)誤區(qū)與控制對(duì)策
隨著我國城市化進(jìn)程的加快,城市污水處理率逐年提高,城市污水處理廠的污泥產(chǎn)量也急劇增加。未經(jīng)恰當(dāng)處理處置的污泥進(jìn)入環(huán)境后,直接給水體和大氣帶來二次污染,不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力,而且對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類活動(dòng)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。
但是,受城市污水處理建設(shè)發(fā)展水平和認(rèn)識(shí)程度的限制,我國對(duì)污泥的處理處置始終沒有引起足夠的重視。面對(duì)污泥處理處置實(shí)際工程需要的沖擊和諸多技術(shù)產(chǎn)品片面*的局面,管理體系及技術(shù)支撐等領(lǐng)域已經(jīng)呈現(xiàn)出混亂的趨勢(shì)。而且,管理體系的欠缺、系統(tǒng)研究的缺乏和技術(shù)體系的紊亂等,已經(jīng)給工程建設(shè)和運(yùn)行管理造成了諸多難以解決的問題。本文將對(duì)污泥處理處置存在的普遍性誤區(qū)以及技術(shù)路線的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)等闡述我們的觀點(diǎn)。
一、我國污泥處理處置的背景與問題
據(jù)估算,目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量(干重)大約為130萬噸,而且年增長率大于10%,特別是在我國城市化水平較高的幾個(gè)城市與地區(qū),污泥出路問題已經(jīng)十分突出。如果城市污水全部得到處理,則將產(chǎn)生污泥量(干重)為840萬噸,占我國總固體廢棄物的3.2%。
目前,我國污泥處理處置主要方法中,污泥農(nóng)用約占44.8%、陸地填埋約占31%、其它處置約10.5%、沒有處置約13.7%,這些所謂的"處理"和"處置"基本上都是在特定的條件下估算的,嚴(yán)格來說以上數(shù)字將會(huì)有很大變化。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國用于污泥處理處置的投資約占污水處理廠總投資的20~50%,可以看出,污泥處理處置處于嚴(yán)重滯后狀態(tài)。
污泥處理處置問題已經(jīng)在大城市中顯現(xiàn)出來。早期的污水處理廠,由于沒有嚴(yán)格的污泥排放監(jiān)管,普遍將污水和污泥處理單元?jiǎng)冸x開來,為了追求簡單的污水處理率,盡可能地簡化、甚至忽略了污泥處理處置單元;有的還為了節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用將已建成的污泥處理設(shè)施長期閑置,甚至將未做任何處理的濕污泥隨意外運(yùn)、簡單填埋或堆放,致使許多大城市出現(xiàn)了污泥圍城的現(xiàn)象并已開始向中小城市蔓延,給生態(tài)環(huán)境帶來了極不安全的隱患。目前我國雖然對(duì)污泥問題開始關(guān)注,但仍然停留在技術(shù)層次,2003年開始,我國主要大城市,開始嘗試進(jìn)行污泥處理處置規(guī)劃,對(duì)其技術(shù)方案進(jìn)行了充分論證,如:廣州市近期采取生污泥填埋,遠(yuǎn)期將用于農(nóng)肥;深圳市已完成專項(xiàng)規(guī)劃,擬采取熱干化加焚燒工藝;上海市則根據(jù)不同情況,采取處理分散化、處置集約化、技術(shù)多元化的方針;天津市計(jì)劃建設(shè)3座污泥處理場(chǎng),采用污泥消化發(fā)電工藝,但尚無污泥zui終處置的方法;北京市污泥處理處置專項(xiàng)規(guī)劃還未經(jīng)審批,土地利用將是主要發(fā)展趨勢(shì)。
由設(shè)計(jì)院為主導(dǎo)組織編制的污泥處理處置規(guī)劃,主要內(nèi)容為技術(shù)規(guī)劃和技術(shù)方案,其系統(tǒng)性不夠強(qiáng),基本未涉及管理體制、責(zé)任劃分、相關(guān)政策、公眾參與等內(nèi)容。但事實(shí)上卻恰恰相反,污泥問題的解決極需管理體制、市場(chǎng)機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)政策等方面的系統(tǒng)性支撐。
二、污泥處理處置的經(jīng)驗(yàn)
污水和污泥是解決城市水污染問題同等重要又緊密關(guān)聯(lián)的兩個(gè)系統(tǒng)。污泥處理處置是污水處理得以zui終實(shí)施的保障,在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家,污泥處理處置是極其重要的環(huán)節(jié),其投資約占污水處理廠總投資的50~70%。
污泥處理處置方法主要有填埋、焚燒和多種形式的土地利用。由于各國具體情況不同,選擇的方法各有側(cè)重。在美國土地利用逐漸占據(jù)主角,80年代末以填埋為主約占42%,1998年土地利用急劇上升至59%,預(yù)計(jì)2005年土地利用的比例將上升至66%;日本由于國土面積較小,以焚燒為主約占63%,土地利用22%,填埋5%,其它約10%;歐盟各成員國的側(cè)重不盡相同,目前盧森堡、丹麥和法國主要以污泥農(nóng)用為主,愛爾蘭、芬蘭和葡萄牙等國污泥農(nóng)用的比例還會(huì)逐步增加,而法國、盧森堡、德國和荷蘭則計(jì)劃加大焚燒的比例。即使一個(gè)國家的不同地區(qū)也有所側(cè)重,如在英國北部大型工業(yè)城市,由于污泥中重金屬含量較高且含有一些有毒成分,因此焚燒比例較大約占50%,而英國的其它城市則以污泥土地利用為主。
以上分析得到兩點(diǎn)啟發(fā):一是各國都把污泥處理處置作為污水處理系統(tǒng)的非常重要的環(huán)節(jié),給予巨大投入,使污染治理能劃上一個(gè)完整的句號(hào),這是成熟的污水處理思路;二是不同國家和地區(qū)因地制宜地采取了適合各自國情的污泥處理處置技術(shù)路線,主要考慮因素為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、土地資源、城市化程度等。
三、污泥處理處置術(shù)語
討論污泥問題,應(yīng)先澄清污泥處理處置的術(shù)語。我國目前對(duì)污泥處理和污泥處置還沒有準(zhǔn)確的解釋,造成概念不清。目前,有兩個(gè)主導(dǎo)性觀點(diǎn):一是以污泥穩(wěn)定化為界限,穩(wěn)定化前為污泥處理,穩(wěn)定化后為污泥處置;另一觀點(diǎn)則認(rèn)為以污水處理廠廠界為準(zhǔn),廠內(nèi)為污泥處理,廠外為污泥處置。
處理、處置概念的混亂,導(dǎo)致污泥處理、污泥處置目標(biāo)不明,進(jìn)而影響到管理定位、技術(shù)路線選取和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。為了便于研討,我們提出明確的定義,作為本文討論的基礎(chǔ)和業(yè)內(nèi)同行的參考。
◇ 污泥處理(sludge handling or sludge treatment):污泥經(jīng)單元工藝組合處理,達(dá)到"減量化、穩(wěn)定化、無害化"目的的全過程。
◇ 污泥處置(sludge disposal):處理后的污泥,棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用,能夠達(dá)到長期穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無不良影響的zui終消納方式。
四、污泥處理處置的責(zé)任主體
污泥處理處置問題首先源于管理體制上的混亂,而管理體制的混亂首先是責(zé)任主體的缺位。
污泥處理處置責(zé)任主體不明確,是制約污泥處理處置管理體制得以理順的關(guān)鍵因素。責(zé)任主體不明確有三個(gè)主要原因:一是傳統(tǒng)的污水處理廠并非一個(gè)民事法人主體,而是事業(yè)單位,是為政府義務(wù)服務(wù)的附屬實(shí)施機(jī)構(gòu),無法獨(dú)立承擔(dān)有關(guān)責(zé)任;二是污泥處理沒有專門的經(jīng)濟(jì)支撐體系,一般城市污水收費(fèi)尚不足以維系運(yùn)行,污泥處理運(yùn)行費(fèi)更無著落,使得責(zé)任被旁置;三是過份強(qiáng)調(diào)"資源化"技術(shù)路線,誤導(dǎo)了企業(yè)和政府把污泥處理處置作為有價(jià)值的資源,而非一種責(zé)任。
隨著污水領(lǐng)域政企分離逐步到位、污水收費(fèi)逐漸實(shí)施及技術(shù)路線逐步明確,應(yīng)在政策上明確污泥處理處置的直接承擔(dān)主體是污水處理企業(yè),污水處理企業(yè)負(fù)有對(duì)本企業(yè)所產(chǎn)生污泥合理處理并zui終達(dá)標(biāo)處置的責(zé)任。污水處理企業(yè)可以選取不同處理和處置方式,也可以采用委托等方式和其他單位建立合同關(guān)系、并有義務(wù)告知委托單位污泥處理處置所需達(dá)到的要求,同時(shí)還應(yīng)保留全部污泥及其出路的完整記錄。如果污泥處理處置不當(dāng),污水處理企業(yè)將承擔(dān)首要責(zé)任。當(dāng)然其前提是污水收費(fèi)必須包含污泥處理所需的費(fèi)用。
目前大部分城市污水處理廠屬事業(yè)單位性質(zhì),城市政府仍是污泥處理處置的責(zé)任主體。如果忽略了污泥問題,我們認(rèn)為是注重短期利益的體現(xiàn)。
五、污泥監(jiān)管嚴(yán)重缺位
政府監(jiān)管是有效解決污泥處理處置問題的關(guān)鍵。但是對(duì)污泥的長期忽視以及污泥排放的間歇性造成了監(jiān)控的難度,與污水處理的監(jiān)管相比,政府對(duì)污泥處理處置的監(jiān)管更為困難。
政府有關(guān)部門須高度重視污泥處理處置的重要性和對(duì)環(huán)境影響的安全性,加強(qiáng)污泥處理處置的管理、監(jiān)控,加強(qiáng)社會(huì)宣傳,提高公眾認(rèn)知。將污泥科學(xué)納入政府監(jiān)管的序列;同時(shí)還應(yīng)公開污泥的處理處置方式,將輿論監(jiān)督作為政府監(jiān)管的輔助手段。
污泥處理處置的管理缺位還表現(xiàn)在缺少系統(tǒng)規(guī)劃。國內(nèi)各城市的總體規(guī)劃中尚未涉及到污泥處理處置內(nèi)容,更無專項(xiàng)規(guī)劃。目前僅深圳、上海、北京等大城市初步嘗試了污泥處理處置專項(xiàng)規(guī)劃的編制,但于技術(shù)性規(guī)劃,應(yīng)在系統(tǒng)性方面進(jìn)一步提高完善,而其他絕大部分城市尚未開展污泥處理處置的規(guī)劃工作。專項(xiàng)規(guī)劃是污泥處理處置的指導(dǎo)性方針,它的缺乏必然使污泥的處理處置處于無序狀態(tài),給監(jiān)控、管理帶來混亂。各地區(qū)應(yīng)根據(jù)自身的具體情況盡快編制專項(xiàng)規(guī)劃,并注意近遠(yuǎn)期相結(jié)合,同時(shí)盡可能與污水處理規(guī)劃同時(shí)編制以便于協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。
六、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性、科學(xué)性
系統(tǒng)的、科學(xué)的污泥處理處置標(biāo)準(zhǔn)是監(jiān)控污泥處理處置、選取合理技術(shù)路線和采取有效技術(shù)政策的重要前提。目前我國與污泥處理處置相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)僅有《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)和《城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)》(CJ3025-93)三項(xiàng)?!掇r(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84),為 1984年制訂頒布,距今已有20年,從未進(jìn)行過修訂。其中重金屬指標(biāo)需要重新研究,有機(jī)污染物指標(biāo)明顯不足,病原菌指標(biāo)更是空白,已經(jīng)不能滿足使用要求,更起不到控制污染的作用?!冻擎?zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)和《城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)》(CJ3025-93),是控制城市污水處理廠污泥排放的標(biāo)準(zhǔn)。其中多是原則性的文字,僅對(duì)脫水后污泥含水率有明確的要求(小于80%),而對(duì)有機(jī)污染物、病原菌并沒有準(zhǔn)確、完整的指標(biāo),對(duì)重金屬更是沒有任何的限制。因此,城市污水處理廠污泥排放無據(jù)可依,將對(duì)環(huán)境造成二次污染。
此外,我國標(biāo)準(zhǔn)的制訂、評(píng)價(jià)、修改缺乏規(guī)范化和完整性的體系,致使標(biāo)準(zhǔn)修訂不及時(shí),各標(biāo)準(zhǔn)間缺乏協(xié)調(diào)和統(tǒng)一性。
國外現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)值得我們借鑒。美國1993年2月頒布的《有機(jī)固體廢棄物(污泥部分)處置規(guī)定》(EPA503標(biāo)準(zhǔn)),以及歐盟于2000年修訂的86/278/EEC標(biāo)準(zhǔn),都對(duì)城市污水處理廠污泥的管理和處置提出了綜合性要求,對(duì)重金屬、病原菌和有機(jī)污染物等指標(biāo)均有嚴(yán)格的限制。
在污泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修改與制定上,須重視污泥處理處置的安全問題,特別要注意對(duì)生態(tài)環(huán)境長期影響的監(jiān)控。污泥填埋和焚燒,可以參考已有的垃圾填埋和焚燒的標(biāo)準(zhǔn);污泥的再利用,應(yīng)該分別符合相應(yīng)行業(yè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定,并結(jié)合城市污水處理廠污泥的特性補(bǔ)充現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定中缺少的指標(biāo);污泥土地利用中涉及農(nóng)用的污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB4284-84)必須重新修訂,并增加污泥施用管理規(guī)定,包括施用地點(diǎn)、施用周期、zui大施用量等內(nèi)容,同時(shí)制訂污泥質(zhì)量和土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)的有關(guān)規(guī)定。
七、污泥技術(shù)路線的若干誤區(qū)
關(guān)于污泥處理處置的技術(shù)路線,目前存在夸大其資源化和追求技術(shù)路線統(tǒng)一兩大認(rèn)識(shí)誤區(qū)。
1、對(duì)資源化的認(rèn)識(shí)
目前污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展程度,尚不能地實(shí)現(xiàn)能量回收和物質(zhì)回用,以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)約能源的效果。污泥的資源化必須總體考慮,不能分割整個(gè)處理處置過程而強(qiáng)調(diào)某一局部單元工藝的效果,從而得出污泥資源化的概念。個(gè)別企業(yè)出于推銷單元工藝的目的,僅僅強(qiáng)調(diào)其個(gè)別單元工藝可以實(shí)現(xiàn)能量回收和物質(zhì)回用,割裂其他處理處置過程需要投入的能量和費(fèi)用,誤導(dǎo)技術(shù)的選取,加重了污泥處理處置技術(shù)的混亂。部分決策者誤認(rèn)為污泥就是資源,污泥的處理處置可以盈利,對(duì)污泥處理處置認(rèn)識(shí)誤區(qū),影響到整個(gè)體系的有效運(yùn)行
我們認(rèn)為,污泥處理處置是需要政府投入和建立收費(fèi)體系來支撐的公益事業(yè),應(yīng)該以"減量化、穩(wěn)定化、無害化"為目的。 "資源化"并不是目的,而是一個(gè)重要的原則,要盡可能利用污泥處理處置過程中的能量和物質(zhì),以實(shí)現(xiàn)其資源價(jià)值。例如,污泥堆肥和污泥焚燒都是污泥處理的手段,而不能以生產(chǎn)產(chǎn)品、獲得能量以謀取經(jīng)濟(jì)利益為zui終目的。總體來說,污泥堆肥、污泥焚燒等投入的能量和資金必然大于能量回收和物質(zhì)再利用的收益。
2、因地制宜是重要的原則
不同國家的技術(shù)路線是不盡相同的,同一國家不同地區(qū)也存在差異,因地制宜應(yīng)該是技術(shù)路線選擇的基本思路和原則。我國地域遼闊,不同地區(qū)的自然環(huán)境、人文環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平都不同,各地區(qū)應(yīng)從自身特點(diǎn)出發(fā),采取適宜的技術(shù)路線。同時(shí),*必須和我國具體國情相結(jié)合,切不可生搬硬套。例如:污泥干化焚燒工藝的減量效果明顯,且占地少,但其建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高,僅適用于大城市、大型城鎮(zhèn)群以及用地緊張地區(qū),而不能不加分析的無限制的推廣應(yīng)用;同時(shí),我國是能源缺乏的國家,因此,與污泥好氧穩(wěn)定等需要消耗大量能源的工藝技術(shù)相比,污泥厭氧消化和多種形式的土地利用更加適合我國國情。
八、技術(shù)政策基本空白
技術(shù)政策是技術(shù)路線的有效實(shí)施的重要保障。我國污泥處理處置的技術(shù)政策現(xiàn)在仍屬空白,需要從以下幾方面著手解決:
◇ 建立污泥處理處置的評(píng)估體系。立即開展我國污泥產(chǎn)量、污泥質(zhì)量、污泥處理處置及再利用現(xiàn)狀的調(diào)研與評(píng)價(jià)工作;加快城市污水處理廠污泥處理、處置技術(shù)政策的編制工作;抓緊建立污泥處
理處置技術(shù)的評(píng)價(jià)體系和方法。
◇ 鑒于目前用于污泥處理處置的資金不足,須制定有關(guān)建設(shè)和運(yùn)行的保障性鼓勵(lì)措施,污泥處理處置應(yīng)與污水處理同等重視。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際狀況,制定合理的污水收費(fèi)政策和體系(應(yīng)包括污泥處理處置運(yùn)行費(fèi)用)。
◇ 需要財(cái)稅政策的傾斜。國家應(yīng)對(duì)污泥處理處置過程中的資源化工程給以政策性引導(dǎo)。通過財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等經(jīng)濟(jì)杠桿來引導(dǎo)企業(yè)積極采用能量回收和物質(zhì)回用的工藝技術(shù)。
◇ 建立接納和鼓勵(lì)外資、民營資本積極參與污泥處理處置投資和運(yùn)營的相關(guān)政策體系,因勢(shì)利導(dǎo)的發(fā)展和探索適合我國國情的污泥處理處置工藝,促進(jìn)污泥處置的市場(chǎng)化發(fā)展。
污泥問題必將成為中國下一階段重要的環(huán)境問題,本文期望通過以上的討論引發(fā)各界對(duì)污泥處理處置問題的重視,并使污泥處理處置的若干認(rèn)識(shí)誤區(qū)得以澄清,進(jìn)而幫助和促進(jìn)有關(guān)技術(shù)路線和技術(shù)政策的制定,使城市污水處理行業(yè)得以健康發(fā)展。
污泥干燥機(jī)簡介
對(duì)于工廠污泥、生活污泥,過去一般采用填埋法進(jìn)行處理,近年來人們開始使用焚燒法,這種方法便于我們從廢物中有效地獲取熱能,減小環(huán)保成本并且不造成二次污染。另外污泥也可作為肥料進(jìn)行加工處理。但上述兩種處理方法均需首先對(duì)污泥進(jìn)行干燥處理。我公司技術(shù)研發(fā)中心對(duì)多個(gè)廠家提供過來的大量污泥標(biāo)樣,采用不同形式的干燥工藝試驗(yàn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,在公司的傳統(tǒng)產(chǎn)品——空心槳葉干燥機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)出多種污泥干燥機(jī)。
采用空心槳葉干燥機(jī)對(duì)多種物料進(jìn)行干燥作業(yè)是瑞泰公司的核心技術(shù)之一。由于近年來國家在環(huán)保方面的重視,污泥干燥工程項(xiàng)目不斷增加,瑞泰公司根據(jù)各種污泥的具體干燥特性和工藝要求,對(duì)污泥干燥機(jī)進(jìn)行了多次升級(jí)換代和改型,形成我公司專有的技術(shù)及特點(diǎn)。
一、結(jié)構(gòu)原理:
SY-W系列污泥干燥機(jī)由互相嚙合的兩根葉片軸、帶有夾套的W形殼體、機(jī)座以及傳動(dòng)部分組成,污泥的整個(gè)干燥過程在封閉狀態(tài)下進(jìn)行,有機(jī)揮發(fā)氣體及異味氣體在密閉氛圍下送至尾氣處理裝置,避免環(huán)境污染。
干燥機(jī)以蒸汽,熱水或?qū)嵊妥鳛榧訜峤橘|(zhì),軸端裝有熱介質(zhì)導(dǎo)入導(dǎo)出的旋轉(zhuǎn)接頭。加熱介質(zhì)分為兩路,分別進(jìn)入干燥機(jī)殼體夾套和槳葉軸內(nèi)腔,將器身和槳葉軸同時(shí)加熱,以傳導(dǎo)加熱的方式對(duì)污泥進(jìn)行加熱干燥。被干燥的污泥由螺旋送料機(jī)定量地連續(xù)送入干燥機(jī)的加料口,污泥進(jìn)入器身后,通過槳葉的轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥翻轉(zhuǎn)、攪拌,不斷更新加熱介面,充分與被加熱的器身和槳葉接觸,被充分加熱,使污泥所含的表面水分蒸發(fā)。同時(shí),污泥隨葉片軸的旋轉(zhuǎn)向出料口方向輸送,在輸送中繼續(xù)攪拌,使污泥中滲出的水分繼續(xù)蒸發(fā)。zui后,干燥均勻的合格產(chǎn)品由出料口排出。
葉片軸的轉(zhuǎn)速范圍在5~20rpm之間可調(diào),以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不同的工藝條件。
二、設(shè)備特點(diǎn):
1 、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,裝置占地面積小。由設(shè)備結(jié)構(gòu)可知,干燥所需熱量主要是由排列于空心軸上的空心槳葉壁面提供,而夾套壁面的傳熱量只占少部分。所以單位體積設(shè)備的傳熱面大,可節(jié)省設(shè)備占地面積,減少基建投資。
2、熱量利用率高。污泥干燥機(jī)采用傳導(dǎo)加熱方式進(jìn)行加熱,減少了熱量損失;由于設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,且輔助裝置少,散熱損失也減少,熱量利用率可達(dá)80%~ 90%。
3、楔形槳葉具有自凈能力,可提高槳葉傳熱作用。旋轉(zhuǎn)槳葉的傾斜面和顆?;蚍勰拥穆?lián)合運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的分散力,使附著于加熱斜面上的污泥自動(dòng)地清除,槳葉保持著的傳熱功能。另外,由于兩軸槳葉反向旋轉(zhuǎn),交替地分段壓縮(在兩軸槳葉面相距zui近時(shí))和膨脹(在兩軸槳葉面相距離zui遠(yuǎn)時(shí))斜面上的污泥,使傳熱面附近的污泥被激烈攪動(dòng),提高了傳熱效果。楔形槳葉攪拌式污泥干燥機(jī)傳熱系數(shù)較高,為85—350W/(M2·K)。
4、氣體用量少,可相應(yīng)的減少或省去部分輔助設(shè)備。由于不需用氣體來加熱,只需少量氣體用于攜帶蒸發(fā)出來的濕分,保持在干燥操作溫度條件下,干燥系統(tǒng)不凝結(jié)露水,因此極大地減少了干燥過程中氣體用量。由于氣體用量少,干燥器內(nèi)氣體流速低,被氣體挾帶出的粉塵少,干燥后系統(tǒng)的氣體粉塵回收方便,可以縮小旋風(fēng)分離器尺寸,省去或縮小布袋除塵器,氣體加熱器、鼓風(fēng)機(jī)、尾氣處理裝置等規(guī)模都可縮小,節(jié)省設(shè)備投資。
5、污泥含水率適應(yīng)性廣,產(chǎn)品干燥均勻性高。干燥器內(nèi)設(shè)溢流堰,可根據(jù)污泥性質(zhì)和干燥條件,調(diào)節(jié)污泥在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間,以適應(yīng)污泥含水率變化的要求。此外,還可調(diào)節(jié)加料速度、軸的轉(zhuǎn)速和熱載體溫度等,在幾分鐘與幾小時(shí)之間任意選定停留時(shí)間。因此對(duì)污泥含水率變化的適應(yīng)性非常廣泛。另外,污泥在槳葉的攪拌作用下,使污泥在干燥器內(nèi)從加料口向出料口流動(dòng)過程中充分混合均勻,產(chǎn)品干燥均勻。
6、適用于多種干燥操作。前已述及楔形槳葉式干燥可通過多種方法來調(diào)節(jié)干燥工藝條件,操作容易控制。
三、技術(shù)參數(shù):
型 號(hào) | SY- 30W | SY- 90W | SY- 130W | SY- 180W | SY- 300W | SY- 400W | SY- 500W | SY- 700W | SY- 800W | SY- 950W | SY- 1100W |
傳熱面積m2 | 2.7 | 9 | 13 | 18 | 29 | 41 | 53 | 68 | 81 | 95 | 110 |
有效容積m3 | 0.06 | 0.32 | 0.59 | 1.09 | 1.85 | 2.8 | 3.96 | 5.21 | 6.43 | 8.07 | 9.46 |
轉(zhuǎn)速范圍r.m.p | 15-30 | 10-25 | 10-25 | 10-20 | 10-20 | 10-20 | 10-20 | 10-20 | 5-15 | 5-15 | 5-10 |
功率kw | 2.2 | 3.8 | 5.5 | 7.5 | 11 | 15 | 30 | 45 | 55 | 75 | 95 |
器體寬A mm | 306 | 584 | 762 | 940 | 1118 | 1296 | 1474 | 1652 | 1828 | 2032 | 2210 |
總寬B mm | 736 | 814 | 1066 | 1320 | 1474 | 1676 | 1854 | 2134 | 2286 | 2438 | 2668 |
器體長C mm | 1956 | 2820 | 3048 | 3328 | 4114 | 4724 | 5258 | 5842 | 6020 | 6122 | 6122 |
總長D mm | 2972 | 4876 | 5486 | 5918 | 6808 | 7570 | 8306 | 9296 | 9678 | 9704 | 9880 |
進(jìn)出料距mm | 1752 | 2540 | 2768 | 3048 | 3810 | 4420 | 4954 | 5384 | 5562 | 5664 | 5664 |
中心高F mm | 380 | 380 | 534 | 610 | 762 | 915 | 1066 | 1220 | 1220 | 1220 | 1220 |
總高G mm | 762 | 838 | 1092 | 1270 | 1524 | 1778 | 2032 | 2362 | 2464 | 2566 | 2668 |
進(jìn)汽口N吋 | (2)3/4 | (2)3/4 | (2) 1 | (2) 1 | (2) 1 | (2) 1 | (2)11/2 | (2)11/2 | (2)11/2 | (2) 2 | (2) 2 |
出水口O吋 | (2)3/4 | (2)3/4 | (2) 1 | (2) 1 | (2) 1 | (2) 1 | (2)11/2 | (2)11/2 | (2)11/2 | (2) 2 | (2) 2 |
重要鏈接:空心槳葉干燥機(jī)(葉片干燥機(jī))
污泥干燥技術(shù)問答 Ⅲ
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35.為什么說干化設(shè)備的能力和能耗是一對(duì)矛盾?
提高干化能力的辦法似乎應(yīng)該很簡單:既然熱傳導(dǎo)靠的是熱交換表面積,既然熱對(duì)流需要大量高溫?zé)峤橘|(zhì),增大換熱面積、提高換熱的介質(zhì)流量和溫度豈不就解決問題了?
其實(shí)不然。任何方法都有自身的限制。提高換熱表面積,將會(huì)大大增加干燥器制造的成本,并進(jìn)一步提高過剩熱量在干燥器內(nèi)的聚集和流失;提高氣體的溫度是正確的,但要形成更高的溫度,意味著進(jìn)一步擴(kuò)大熱交換設(shè)備的投資,并提高其熱損失率;提高工藝氣體的量,將大大提高風(fēng)機(jī)及其管線的負(fù)荷,有時(shí)為了克服這種負(fù)荷,在電能方面的損失之大會(huì)使這種提率的想法變得不切實(shí)際。
所以,干化設(shè)備的處理能力是結(jié)合物料本身的特性,按照一定的能耗損失承受范圍來設(shè)計(jì)的,盲目提高其中的某些參數(shù),不一定能夠收到積極的效果,反而加重了能耗的支出。
36.什么是評(píng)價(jià)熱能耗損失的捷徑?
干化工藝的目的在于形成有效的蒸發(fā)。蒸發(fā)所需的實(shí)際能耗,只能從分析干化系統(tǒng)的具體干化條件及其各階段的熱損失入手。
事實(shí)上存在一個(gè)判斷干化系統(tǒng)效率的簡單辦法:
對(duì)于一個(gè)對(duì)流干化系統(tǒng)來說,介質(zhì)的進(jìn)出口濕度差越高,說明單位質(zhì)量的氣體介質(zhì)所形成的蒸發(fā)量越大,系統(tǒng)的干化效率越高,熱損失越小。
對(duì)于一個(gè)傳導(dǎo)干化系統(tǒng)來說,有效換熱表面積越小,而單位換熱面積的蒸發(fā)量越大,則說明該系統(tǒng)的干化效率越高,熱損失越少。
對(duì)于結(jié)合兩種換熱形式的混合型工藝,也仍然可以結(jié)合這兩個(gè)參數(shù),進(jìn)行對(duì)比。
37.如何提防“能耗數(shù)字陷阱”?
干化工藝的“基本熱能”支出是確定無疑的,無論何種工藝,無論其性能多么*,其總的熱能支出均無法低于這一數(shù)字。
由于世界上從事干燥的設(shè)備類型是如此之多,很難對(duì)所有的系統(tǒng)的機(jī)理、能耗有確切的理解,因而在進(jìn)行比較時(shí),常常輕信某些工藝所聲稱的能耗*性,甚至一些不夠嚴(yán)肅的廠家愿意在合同中保證這些數(shù)據(jù)的真實(shí)性。而到頭來,使用者自己會(huì)發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此,作為保證金的設(shè)備尾款只不過是巨額能耗支出的零頭,根本無法覆蓋其損失。對(duì)于污泥這樣的低附加值產(chǎn)品來說,這種不科學(xué)的能耗數(shù)字是一種值得警惕的“數(shù)字陷阱”。
其實(shí),干燥工藝的特點(diǎn)是可以分析、比較的,在給定的工作條件下,其工作狀況是可知的。因此,在談判中落實(shí)各個(gè)工藝、各段工藝的技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù),是進(jìn)行科學(xué)比較的基礎(chǔ)。
38.熱傳導(dǎo)的傳熱效率一定高于熱對(duì)流嗎?
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。一般說來,金屬的導(dǎo)熱系數(shù)zui大,非金屬固體和液體的導(dǎo)熱系數(shù)較小,氣體的zui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)來判斷,的確會(huì)給人以熱傳導(dǎo)傳熱效率高的錯(cuò)覺。
其實(shí),發(fā)生在干燥系統(tǒng)中的傳熱過程遠(yuǎn)比我們能夠預(yù)想的復(fù)雜得多,其中zui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*不同的。就污泥干化來說,熱傳導(dǎo)對(duì)于含水率較高部分的干化效率較高,而要將zui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)來說是較為穩(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,在其周圍形成穩(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*的條件。
因此,應(yīng)該說熱傳導(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。
39.提高介質(zhì)溫度為什么有限制?
干化需要熱量,給熱的效率與溫度相關(guān),溫度梯度越高,效率則越高。在環(huán)境技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,大多數(shù)被干燥物料沒有在高溫下降解的品質(zhì)問題,溫度的應(yīng)用似乎是無限的。然而,出于工藝類型及其安全性原因,干化事實(shí)上是有溫度限制的。這些原因包括:
?。?)金屬的耐熱和變形,由于干燥器及其相關(guān)的各種設(shè)備、管線、閥門和儀表等遇熱均會(huì)產(chǎn)生不同的熱形變,這樣在金屬材質(zhì)、儀器儀表的選擇上,形成了巨大差別。不同級(jí)別的耐熱性和熱形變可能導(dǎo)致設(shè)備價(jià)格的飆升,因此,工藝溫度的確定既是技術(shù)也更是經(jīng)濟(jì)原因的抉擇。
?。?)介質(zhì)的安全性問題,某些介質(zhì)如導(dǎo)熱油,zui高使用溫度高達(dá)320度,而實(shí)際運(yùn)行溫度為280度甚至更低;在油品選擇方面盡可能提高其燃點(diǎn),以保證在高溫狀態(tài)下盡量減少裂解;在回路設(shè)計(jì)方面,盡可能避開火源和通道,以提高管線的安全性。顯然,其溫度限制是必要的。
?。?)某些介質(zhì)是帶壓的,如蒸汽,其常用于干燥的壓力一般不超過10個(gè)大氣壓,飽和狀態(tài)下溫度僅184度。提高這一溫度,意味著大幅度提高設(shè)備和管線造價(jià),并由此帶來安全性問題。
?。?)通入高溫、高壓介質(zhì)的設(shè)備,如果承載介質(zhì)的干燥設(shè)備本體還要轉(zhuǎn)動(dòng),將造成密封的巨大壓力,因此這類設(shè)備一般不會(huì)使用過高的溫度和壓力。
40.熱能在干化中占運(yùn)行成本的比例如何?
干化就是使用熱能使水分蒸發(fā)的過程。水的蒸發(fā)需要一定的熱能,根據(jù)zui終含水率要求,實(shí)際熱能支出在700-950大卡/升水蒸發(fā)量之間。
根據(jù)我國能源價(jià)格的現(xiàn)狀,在采用潔凈能源時(shí),熱能可能占據(jù)直接成本的絕大部分。如天然氣,當(dāng)價(jià)格為2.00元/立方米時(shí),熱能可能占干化運(yùn)行成本的75%以上。
采用半干化焚燒,使用焚燒獲得的熱量進(jìn)行干化,可覆蓋大部分甚至全部熱源需求,此時(shí)的熱能成本可能低至零。
41.減少干化熱損失的主要原則是什么?
干化的熱損失來自三個(gè)方面,
1) 熱源:包括熱源的類型、傳輸、儲(chǔ)存、利用的條件。
2) 物料:包括污泥的濕度、粒度、粘度和污染物含量。
3) 工藝:包括工藝類型、路線、條件及其干化效率。
因此,一些可行的、相應(yīng)減少以上內(nèi)容熱損失的原則就在于:
1) 熱源:優(yōu)化熱源、換熱器選擇和組合,縮短傳輸距離,加強(qiáng)保溫。
2) 物料:合理降低zui終產(chǎn)品含固率(使之優(yōu)化適應(yīng)zui終處置要求),改善冷凝條件(如減少氣量、分步冷凝等)。
3) 工藝:減少工藝步驟、縮短工藝路線,優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)以提高干燥效率。
所有的干燥工藝都有自己的優(yōu)點(diǎn)和長處,同時(shí)也有缺陷和不足。工藝方面繼續(xù)優(yōu)化的可能性雖然始終存在,但是調(diào)整余地已經(jīng)不大。因此,zui有可能獲得直接經(jīng)濟(jì)效益的在于熱源和物料相關(guān)條件的優(yōu)化。
42.熱能損失的差別意味著什么?
由于干化的熱能成本占了運(yùn)行成本的絕大部分,比較干化工藝時(shí)了解其工藝熱損失的狀況、條件是非常必要的。雖然各個(gè)工藝在升水蒸發(fā)量的單位能耗上看去僅相差幾卡,但是對(duì)于污泥這種極低附加值物料的處理來說,可能意味著每年數(shù)百萬元的差別。
舉例來說,按照我國城市人口和污水廠規(guī)模,日產(chǎn)100噸絕干污泥產(chǎn)量的不在少數(shù)。將平均含固率為20%的污泥,干化至90%,采用每立方米2.00元人民幣的天然氣來進(jìn)行干化,如果升水蒸發(fā)量熱能能耗相差*卡,意味著每年30萬元的差別。在世界主流工藝之間進(jìn)行比較,其單位熱能能耗差別zui大達(dá)100大卡以上,其運(yùn)行結(jié)果將是每年300萬的差距。
43.半干化與全干化工藝在熱能能耗上的差別意味著什么?
很多zui終處置工藝是不要求全干化的,這意味著將含水率20%的污泥干化到40-60%即可填埋或焚燒。處理同樣規(guī)模的污泥,這兩種工藝在熱能支出方面存在巨大的差距。對(duì)熱傳導(dǎo)工藝來說,半干化的升水蒸發(fā)量熱能凈耗一般要低于全干化20-30大卡,加上熱源效率損失,可能達(dá)到50大卡以上的差別,此時(shí)的熱能節(jié)約意義重大。
舉例來說,一個(gè)日處理量100噸絕干污泥的干化廠,將平均含固率20%的污泥,分別干化至50%和90%,采用每立方米2.00元人民幣的天然氣作為能源,此時(shí)升水蒸發(fā)量熱能能耗相差50大卡,意味著每年690萬元的熱能成本差別。
44.干化工藝能夠利用哪些能源?
干化的主要成本在于熱能,降低成本的關(guān)鍵在于是否能夠選擇和利用恰當(dāng)?shù)臒嵩础?/span>
干化工藝根據(jù)加熱方式的不同,其可利用的能源來源有一定區(qū)別,一般來說間接加熱方式可以使用所有的能源,其利用的差別僅在溫度、壓力和效率。直接加熱方式則因能源種類不同,受到一定限制,其中燃煤爐、焚燒爐的煙氣因量大和腐蝕性污染物存在而難以使用,蒸汽因其特性無法利用。
按照能源的成本,從低到高,分列如下:
煙氣:來自大型工業(yè)、環(huán)?;A(chǔ)設(shè)施(垃圾焚燒爐、電站、窯爐、化工設(shè)施)的廢熱煙氣是*能源,如果能夠加以利用,是熱干化的*能源。溫度必須高,地點(diǎn)必須近,否則難以利用
燃煤:非常廉價(jià)的能源,以煙氣加熱導(dǎo)熱油或蒸汽,可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)可行性。尾氣處理方案是可行的。
熱干氣:來自化工企業(yè)的廢能。
沼氣:可以直接燃燒供熱,價(jià)格低廉,也較清潔,但供應(yīng)不穩(wěn)定。
蒸汽:清潔,較經(jīng)濟(jì),可以直接全部利用,但是將降低系統(tǒng)效率,提高折舊比例??梢钥紤]部分利用的方案。
燃油:較為經(jīng)濟(jì),以煙氣加熱導(dǎo)熱油或蒸汽,或直接加熱利用。
天然氣:清潔能源,但是價(jià)格zui高,以煙氣加熱導(dǎo)熱油或蒸汽,或直接加熱利用。
45.干化選型比較的主要內(nèi)容?
由于干化耗費(fèi)大量熱能和電能,影響處理成本至巨;安全性的問題是干化zui重要的工藝問題;我國污泥處置目前尚處于摸索階段,尚難以確定一個(gè)確切的處理方向。因此,選型應(yīng)以考察干化系統(tǒng)在能耗、安全性和靈活性三個(gè)方面的內(nèi)容為要點(diǎn)。
能耗的比較不是根據(jù)各家所報(bào)的消耗數(shù)字列表能夠說明的,應(yīng)深入到工藝過程中,對(duì)各工藝的熱工原理進(jìn)行分析和核實(shí)并得出自己的結(jié)論。污泥干化工藝更接近于化工工程中的有機(jī)物干燥,因此,借鑒該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn),有助于污泥干化項(xiàng)目的成功。
安全性問題是干化項(xiàng)目的基礎(chǔ),應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待,反復(fù)論證,并搜集盡可能全面的信息,以使zui終選型安全可靠。
根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件,應(yīng)盡可能確定處置目標(biāo)和工藝路線,在此基礎(chǔ)上一次性選定合理的工藝,以適應(yīng)今后的發(fā)展。鑒于干化項(xiàng)目投資巨大,而市場(chǎng)千變?nèi)f化,應(yīng)確保投資能夠在長時(shí)間里發(fā)揮其效能。
46.形成干化系統(tǒng)能耗差別的原因之一:換熱形式
干燥需要采用熱媒(導(dǎo)熱油或工藝氣體,包括空氣、蒸汽、氮?dú)狻煔?、二氧化碳?xì)獾龋瑏碜匀剂系臒崃哭D(zhuǎn)換到干化系統(tǒng)的熱媒中時(shí),由于加熱形式的區(qū)別(直接和間接),有著不同的熱交換損失。直接加熱方式的效率高,在于將高溫?zé)煹罋庵苯佑米鳠崦奖旧怼6g接加熱方式中,煙道氣這樣的熱媒與污泥本身無接觸,熱量是通過一個(gè)換熱面進(jìn)行的。
由于燃燒的特性不同,燃煤和污泥一般不適于以直接加熱形式進(jìn)行利用。
47.形成干化系統(tǒng)能耗差別的原因之二:濕介質(zhì)洗滌
干化工藝的目的是蒸發(fā)掉污泥中的水分。此外,隨著污泥水分的蒸發(fā),導(dǎo)致部分固形物以粉塵的形式大量存在于干化系統(tǒng)中。蒸發(fā)量必須通過使用大量的冷卻水對(duì)干化所形成的蒸汽或熱媒載體進(jìn)行洗滌才能收集(冷凝過程),而粉塵一般也需要通過洗滌進(jìn)行捕獲。
出于環(huán)境的原因,污泥干燥系統(tǒng)必須是閉環(huán)。為了獲得蒸發(fā)效率(干燥推動(dòng)力),系統(tǒng)必須將蒸發(fā)所形成的大量氣態(tài)濕分排出,使之不致形成飽和。
污泥干燥的過程可能產(chǎn)生粉塵,粉塵存在于工藝氣體中。污泥粉塵在高濕環(huán)境下可能具有一定的粘性。因此濕分的排出一般采用冷卻水洗滌的方式。產(chǎn)生的冷凝水將帶走工藝氣體中的部分熱
無論熱傳導(dǎo)還是熱對(duì)流,均必須采用一定比例的工藝氣體,這些氣體的作用不僅在于攜帶熱量用于蒸發(fā),同時(shí)非常重要的是,它也是濕分離開系統(tǒng)的載體。沒有這個(gè)載體,系統(tǒng)的蒸發(fā)無法持續(xù);載體的量如果太小,也會(huì)影響系統(tǒng)的蒸發(fā)能力。
氣體的洗滌,使得大量熱量轉(zhuǎn)移到冷凝水中,洗滌前后氣體的溫差大小,以及氣量本身的大小,決定了干燥系統(tǒng)的熱損失。
48.低溫干燥是否更為節(jié)能?
采用低溫干燥,意味著將干化采用的熱介質(zhì)溫度降低。在污泥干化中,由于熱傳導(dǎo)系統(tǒng)中介質(zhì)處于閉環(huán)狀態(tài),熱量的散失無論高溫或低溫,沒有太多的變化。形成較大區(qū)別的在于熱對(duì)流,采用高溫或低溫氣體,向介質(zhì)中輸入熱量的效率存在一定差別,而比較的則可連加熱都省去,直接采用環(huán)境空氣。
干燥的形成是由兩個(gè)基本過程組成的:汽化和傳質(zhì)。前者的推動(dòng)力主要是水蒸汽壓差,只要濕物料表面的水蒸汽壓高于介質(zhì)氣體,就會(huì)形成蒸發(fā)。而后者的推動(dòng)力則主要依靠溫度,壓差的影響很小,而沒有一定的溫度,這種壓差則更微不足道。
考察低溫干燥是否更為節(jié)能,需要注意以下三個(gè)方面的內(nèi)容:
首先,低溫干燥過程中,為了彌補(bǔ)壓差、溫度方面的不足,不得不采用更大的氣量來進(jìn)行。氣量則純粹是電能的支出。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)為了克服空氣本身和管壁的阻力,將數(shù)倍于熱干化工藝(或所謂高溫工藝)的氣體吹進(jìn)循環(huán)時(shí),其電能有可能是個(gè)“天文數(shù)字”。
其次,在采用加熱方式進(jìn)行的干化中,在同樣的蒸發(fā)量條件下,減少熱能在單位質(zhì)量氣體中的支出,必然增加總氣量,其總熱量洗滌的損失應(yīng)該是一樣的;甚至相反,因溫度低而導(dǎo)致傳質(zhì)效率低,zui終使得總熱量消耗高于高溫工藝。
第三,環(huán)境影響不容忽視。工藝氣量增加,將會(huì)大幅度提高排放氣量,zui終處理這些對(duì)環(huán)境不利的氣體將會(huì)導(dǎo)致處理成本的上升。
因此,低溫干燥不一定能夠節(jié)能。在大多數(shù)干燥系統(tǒng)中,其結(jié)果適得其反。
49.干泥返混產(chǎn)生的熱損失能有多少?
干泥返混的熱損失是由兩個(gè)因素決定的:
(1)返混的目標(biāo)含固率
?。?)干燥器進(jìn)口混合料和出口產(chǎn)品的溫差
目標(biāo)含固率受到兩個(gè)參數(shù)的影響,一個(gè)是濕泥的含固率,這個(gè)含固率越低,所需返混干泥的比例越高;一是干泥的含固率,這個(gè)數(shù)值越小,混合的量越大。當(dāng)目標(biāo)含固率確定后,就確定了形成熱損失的物質(zhì)總量。
干燥器進(jìn)口混合料和出口產(chǎn)品的溫差這兩個(gè)數(shù)值就決定了單位質(zhì)量物質(zhì)的熱損失幅度。
舉例來說,將20%含固率的濕泥與90%的干泥混合至含固率65%,半濕泥在干燥器入口溫度為40度,出口干泥為95度,則熱損失為40大卡/升水蒸發(fā)量。
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