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低溫除濕干化工藝在污泥處置中的應(yīng)用

作者:CEO 時(shí)間:2023-03-20

信息摘要:低溫除濕干化是近年開發(fā)出的污泥處置新工藝,由于其具有能耗低、干化條件易于控制、安全性高的優(yōu)點(diǎn),已逐漸被人們所關(guān)注。本文擬通過對(duì)比分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),以對(duì)低溫除濕干化工藝在污水處理廠污泥處置中的可行性進(jìn)行研究,并為污泥處置工藝選型提供幫助。1、項(xiàng)目簡介1.1工程背景某市污水處理廠近期

低溫除濕干化工藝在污泥處置中的應(yīng)用

低溫除濕干化工藝在污泥處置中的應(yīng)用

  低溫除濕干化是近年開發(fā)出的污泥處置新工藝,由于其具有能耗低、干化條件易于控制、安全性高的優(yōu)點(diǎn),已逐漸被人們所關(guān)注。本文擬通過對(duì)比分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),以對(duì)低溫除濕干化工藝在污水處理廠污泥處置中的可行性進(jìn)行研究,并為污泥處置工藝選型提供幫助。

  1、項(xiàng)目簡介

  1.1工程背景

  某市污水處理廠近期處理規(guī)模為t/d,遠(yuǎn)期處理規(guī)模t/d。主體污水處理工藝采用“改良A/A/O生物反應(yīng)池+混合反應(yīng)沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”,尾水經(jīng)過二氧化氯消毒后排放。

  1.2設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

  分析該廠服務(wù)范圍內(nèi)用水大戶及發(fā)展規(guī)劃的調(diào)研,結(jié)合周邊污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)情況,確定該工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì),詳見表1所列。

  按照環(huán)保部門要求,該工程出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。

  1.3污泥處理概況

  1.3.1近期污泥處理量

  剩余污泥量:6400kg/d(絕干泥),含水率99.2%,折合體積為800m3/d。

  化學(xué)污泥量:627kg/d(絕干泥),含水率99%,折合體積為62.7m3/d。

  1.3.2遠(yuǎn)期污泥處理量

  剩余污泥量:kg/d(絕干泥),含水率99.2%,折合體積為1333.4m3/d。

  化學(xué)污泥量:1045kg/d(絕干泥),含水率99%,折合體積為104.5m3/d。

  1.3.3污泥處置出路

  出路一:污泥脫水后含水率≤60%,污泥外運(yùn)填埋處置。

  出路二:污泥干化處理后含水率≤50%,外運(yùn)至市垃圾焚燒發(fā)電廠,進(jìn)行焚燒處置。

  1.4工程內(nèi)容

  基于上述兩污泥處置出路,通過對(duì)不同污泥處理工藝的對(duì)比分析,最終確定污水處理廠污泥處理工藝。

  2、污泥深度脫水工藝的選擇

  2.1填埋出路的污泥處理工藝

  目前,污水處理廠內(nèi)應(yīng)用較多的是帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)三種。

  板框壓濾機(jī)一般為間歇操作,其設(shè)備大,基建設(shè)備投資較高,不能24h連續(xù)運(yùn)行,土建費(fèi)用也較高。但該型脫水機(jī)脫水效果好,泥餅含水率在65%~60%以下,運(yùn)輸量較小,可節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用。

  帶式壓濾機(jī)具有脫水效率高,能源省,投資省等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用實(shí)例眾多。脫水后泥餅含水率較高,一般為78%~80%。

  離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,附屬設(shè)備少,在密閉狀況下運(yùn)行,衛(wèi)生條件好,能長期自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行,費(fèi)用低。但噪音較大,電耗較高。脫水后泥餅含水率一般為70%~75%。

  基于以上分析,考慮到出路為填埋時(shí)要求出泥含水率達(dá)到60%以下,因此采用板框壓濾機(jī)作為污泥脫水設(shè)備具有一定優(yōu)勢(shì)。

  2.2污泥焚燒處置時(shí)的污泥處理工藝

  在處置出路為焚燒時(shí),污泥需深度脫水至含水率50%以下。目前滿足該要求的工藝主要有傳統(tǒng)污泥干化工藝和污泥低溫干化工藝等。

  2.2.1傳統(tǒng)污泥干化工藝

  傳統(tǒng)污泥干化工藝主要是通過直接或間接加熱的形式,降低污泥含水率。目前主要的干化工藝包括臥式薄層干化工藝、流化床工藝、盤式干燥工藝等。

  2.2.2污泥低溫干化工藝

  污泥除濕干化機(jī)的主要原理是利用干燥熱空氣為干燥介質(zhì),通過除濕熱泵使污泥中的水份吸收空氣中的熱量汽化至空氣中,從而進(jìn)入冷凝裝置冷卻后排出系統(tǒng),達(dá)到干燥目的??諝鉃閷?duì)流干燥的載熱載濕介質(zhì)。

  在傳統(tǒng)污泥干化工藝中,臥式薄層干化工藝具有安全性高、能耗較低、尾氣產(chǎn)生量小、對(duì)不同污泥適應(yīng)性強(qiáng)、無需返混等優(yōu)勢(shì)。因此,擬對(duì)臥式薄層干化工藝和污泥低溫干化工藝作為污泥干化工藝比選方案,其比較如表3所列。

  從表3可以看出,污泥低溫干化工藝設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)營成本較低,可回收部分能量,能源利用效率高,較傳統(tǒng)污泥干化工藝有明顯優(yōu)勢(shì)。因此,在焚燒出路時(shí),污泥深度脫水工藝推薦采用污泥低溫干化工藝。

  3、污泥深度脫水工藝設(shè)計(jì)

  3.1污泥板框壓濾工藝設(shè)計(jì)

  3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)

  土建按5.0萬m3/d實(shí)施,設(shè)備按3.0萬m3/d安裝。

  剩余污泥量:6400kg/d(絕干泥),含水率:99.2%,折合體積為800m3/d;化學(xué)污泥量:627kg/d(絕干泥),含水率:99%,折合體積為62.7m3/d。

  壓濾機(jī)工作周期:≤3.5h;壓濾機(jī)工作壓力:≤1.5MPa;工作時(shí)間:16h/d;脫水泥餅含水率:≤60%;調(diào)理藥劑:FeCl3+CaO。

  3.1.2工藝流程

  工藝流程為帶式濃縮——污泥調(diào)理——板框脫水——填埋,具體詳見圖1所示。

  3.1.3構(gòu)、建筑物(見表4)

  3.1.4主要設(shè)備

  (1)帶式濃縮機(jī):2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù):Q=50m3/h,P=3kW。

  (2)板框壓濾機(jī):2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù):處理量9t干泥/d,P=13kW。

  (3)石灰加藥裝置系統(tǒng):1臺(tái);設(shè)備參數(shù):V=20m3,P=13kW。

  3.2污泥低溫除濕干化工藝設(shè)計(jì)

  3.2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

  土建按5.0萬m3/d實(shí)施,設(shè)備按3.0萬m3/d安裝。

  剩余污泥量:同板框壓濾機(jī)方案。

  工作時(shí)間:24h連續(xù)運(yùn)行;泥餅含水率:≤50%。

  3.2.2工藝流程

  工藝流程為疊螺脫水機(jī)——低溫除濕干化——焚燒,具體詳見圖2所示。

  3.2.3構(gòu)、建筑物(見表5)

  3.2.4主要設(shè)備

  (1)疊螺脫水機(jī):2臺(tái);設(shè)備參數(shù):處理量5t/d,P=6.75kW。

  (2)板框壓濾機(jī):2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù):處理量5t/d,P=6.75kW。

  (3)石灰加藥裝置系統(tǒng):1臺(tái);設(shè)備參數(shù):V=20m3,P=13kW。

  4、污泥深度脫水工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

  4.1板框壓濾工藝投資及運(yùn)行成本分析

  根據(jù)污泥板框壓濾工藝設(shè)計(jì),對(duì)其投資及運(yùn)行成本進(jìn)行分析,結(jié)果如下。

  4.1.1投資(見表6)

  4.1.2成本(見表7)

  4.2低溫除濕干化工藝投資及運(yùn)行成本分析

  根據(jù)污泥低溫除濕干化工藝,對(duì)其投資及運(yùn)行成本進(jìn)行分析,結(jié)果如下。

  4.2.1投資(見表8)

  4.2.2成本(見表9)

  4.2.3焚燒發(fā)電收益

  采用低溫除濕干化后的污泥運(yùn)送至市垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行焚燒處理。根據(jù)污泥相關(guān)參數(shù)初步核算,其發(fā)電量約2822.40kW·h,發(fā)電收益按0.5元/kW·h計(jì)算,則其收益為1411.20元/d。

  綜上所述,污泥低溫除濕干化工藝較板框壓濾工藝的投資及成本均稍高。但板框壓濾工藝處理后污泥中混有大量石灰等藥劑,無法進(jìn)一步資源化利用,而低溫除濕干化工藝的出泥經(jīng)焚燒發(fā)電后可產(chǎn)生一定收益。因此,低溫除濕干化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面具有一定優(yōu)勢(shì),也更加符合國家政策要求。

  5、結(jié)論

  (1)污泥低溫除濕干化工藝響應(yīng)了國家對(duì)污泥處理減量化、穩(wěn)定化、資源化的政策要求,是一種適用于污水處理廠污泥處理的新工藝。

  (2)在有條件對(duì)污泥進(jìn)行焚燒發(fā)電處置時(shí),低溫除濕干化工藝的出泥經(jīng)焚燒發(fā)電后可產(chǎn)生一定收益,因此低溫除濕干化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面較傳統(tǒng)板框壓濾工藝具有一定優(yōu)勢(shì)。(來源:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院)

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