幾種新型污泥處理處置工藝技術(shù)研究

孫紅波，魏青亮

（山東福航新能源環(huán)保股份有限公司 Tel: 400 0534 995）

摘  要：近年來(lái)國(guó)內(nèi)污水廠的建設(shè)和投運(yùn)伴隨產(chǎn)生大量的污泥，以含水率80%計(jì)，全國(guó)年污泥總產(chǎn)生量將很快突破3000萬(wàn)噸。按照預(yù)測(cè)，中國(guó)人口要在2020年至2025年間達(dá)到頂峰，污水處理量也將達(dá)到高峰，屆時(shí)污水污泥產(chǎn)量也將突破年6000萬(wàn)噸。由于我國(guó)污水廠建設(shè)存在嚴(yán)重的“重水輕泥”現(xiàn)象，導(dǎo)致大量污泥“積壓”，未得到合理安全的處理處置，形成全國(guó)關(guān)注的“污泥問題”，存在二次污染的隱患。如不及時(shí)采取措施，這一狀況將進(jìn)一步加劇惡化，帶來(lái)二次污染。污泥長(zhǎng)期不經(jīng)處理隨意堆放，經(jīng)雨水浸淋，滲出液和濾瀝中會(huì)帶出一部分氮磷以及一些重金屬和有害化學(xué)物質(zhì)，這些都會(huì)污染土地、河川、湖泊和地下水。長(zhǎng)時(shí)間堆放，污泥會(huì)進(jìn)行消化，產(chǎn)生沼氣，污染大氣。污泥及其滲出液和濾瀝所含的有害物質(zhì)會(huì)改變土質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)，影響土壤中微生物的活動(dòng)，有礙植物根系生長(zhǎng)，或在植物機(jī)體內(nèi)積蓄。污泥作為世界性處理難題，一直未到有效處理，福航環(huán)保作為國(guó)內(nèi)新能源污泥處理行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，為國(guó)內(nèi)市政、造紙、化工、冶金等行業(yè)提供專業(yè)化、一站式解決方案。公司自成立以來(lái)，一直致力于研究最新最先進(jìn)的新能源污泥處理處置技術(shù)，形成了以太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用技術(shù)、智能高溫好氧發(fā)酵技術(shù)和污泥干化一體機(jī)技術(shù)為代表的多項(xiàng)污泥處理處置技術(shù)。目前這些技術(shù)已形成覆蓋全國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈，持續(xù)保持新能源污泥處理第一品牌的優(yōu)勢(shì)地位。

太陽(yáng)能是永久免費(fèi)的自然資源，工業(yè)余熱像電廠熱水，需要冷卻塔降溫，熱量被無(wú)端的浪費(fèi)；焚燒過程產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓�需要冷卻塔降溫，同樣熱量被浪費(fèi)掉。在工業(yè)余熱可接入的地方可以采用太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用對(duì)污泥進(jìn)行干化，該技術(shù)是在太陽(yáng)能干化污泥的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)工業(yè)余熱，熱水、蒸汽、煙氣等廢熱共同加速污泥內(nèi)水分的蒸發(fā)，在減少能源浪費(fèi)的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)資源的更大價(jià)值的利用。該技術(shù)以運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、污泥含水率低、維護(hù)保養(yǎng)容易等特點(diǎn)，得到市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。

好氧堆肥是實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物穩(wěn)定化、減量化及土地利用的重要方法。通過高溫好氧堆肥可將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖土，作為肥料、土壤改良材料進(jìn)行土地利用，不僅可以利用土壤的自凈能力對(duì)有機(jī)廢棄物進(jìn)一步無(wú)害化處理，而且發(fā)酵后物料中的有效成分還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，回收利用有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，是一種較好的土壤改良劑。智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備是一個(gè)密封發(fā)酵的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的高溫好氧堆肥，物料升溫速度快，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的進(jìn)料、出料、出料的穩(wěn)定化和腐熟度指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。

低溫干化是新型污泥干化處理技術(shù)，以其占地面積小，不受外界溫度和濕度因素干擾，無(wú)廢氣排放等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景非常好。該工藝技術(shù)采用密閉熱泵烘干除濕技術(shù)，可直接處理含水率80%的污泥，不產(chǎn)生任何廢熱、廢氣，熱泵烘干高效節(jié)能，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)，可充分實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化處理，處理后的污泥含水率可低至10%-20%。

關(guān)鍵詞：污泥；干化；太陽(yáng)能；好氧發(fā)酵；低溫干化；

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1概述

1.1新能源污泥處理處置技術(shù)介紹

1.1.1太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用是利用太陽(yáng)能與工業(yè)余熱為熱源，對(duì)污泥進(jìn)行低溫干化。該工藝主要利用太陽(yáng)能為主要熱源，并開發(fā)利用工業(yè)余熱、廢熱，對(duì)污泥進(jìn)行干化。該工藝借助傳統(tǒng)太陽(yáng)能溫室技術(shù)，結(jié)合自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的干化處理。該污泥處理工藝是一種創(chuàng)新的處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的無(wú)害化、減量化、資源化及穩(wěn)定化處理。

1.1.2智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備是專業(yè)處理生活污泥、餐廚垃圾和畜禽糞便等有機(jī)廢棄物的一體化成套，該設(shè)備是將市政污泥與發(fā)酵菌、生物質(zhì)混合后，利用微生物的活性，對(duì)市政污泥內(nèi)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解、腐熟，發(fā)酵后的產(chǎn)物用于制作有機(jī)肥，從而實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備解決了傳統(tǒng)有機(jī)廢棄物好氧堆肥存在的占地面積大、臭味無(wú)法完全控制、工作環(huán)境差、無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)的問題；在技術(shù)參數(shù)上更加合理實(shí)用，在自動(dòng)控制技術(shù)、翻料結(jié)構(gòu)形式、液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)等方面具有更高的可靠性和先進(jìn)性，整機(jī)的性能穩(wěn)定可靠，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該設(shè)備在國(guó)內(nèi)多地已投放使用，處理效果非常好，收到較好的市場(chǎng)反響。

1.1.3污泥干化一體機(jī)是對(duì)污泥進(jìn)行低溫干化處理的新型設(shè)備，該設(shè)備利用熱泵烘干除濕技術(shù)為污泥干化提供能量，同時(shí)帶走污泥中的水分，熱泵烘干高效節(jié)能，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)，可充分實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化處理，處理后的污泥可用于電廠焚燒，制作建筑材料等。

1.2新能源污泥處理處置技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.2.1太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用技術(shù)與傳統(tǒng)的熱干化處理工藝相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

1、耗能低，運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用低，蒸發(fā)1噸水耗電量?jī)H為20-100kW·h，而傳統(tǒng)的熱干化技術(shù)需耗電量為800-1060 kW·h；

2、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、操作維護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)；

3、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定安全，灰塵產(chǎn)生量小；

4、整個(gè)干化過程始終為低溫干化，不產(chǎn)生二噁英等有害氣體；

5、系統(tǒng)運(yùn)行透明度高，封閉性好，無(wú)二次污染；

6、利用可再生能源太陽(yáng)能為主要能源，工業(yè)余熱為輔助熱源滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

1.2.2智能高溫好氧發(fā)酵技術(shù)與傳統(tǒng)堆肥技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)：

1、設(shè)備占地：該設(shè)備機(jī)械化、集成化程度高，充分利用空間，占地面積小，單臺(tái)設(shè)備占地面積不到50㎡，有效的解決了傳統(tǒng)工藝占地面積大的問題；

2、自動(dòng)化程序控制：設(shè)備自動(dòng)化程度高，一人操控即可完成整個(gè)發(fā)酵處理過程，避免了人與物料的直接接觸，工作環(huán)境得到有效改善；

3、發(fā)酵系統(tǒng)：設(shè)備主體采用保溫設(shè)計(jì)，配置電輔加熱，持續(xù)高溫送氧，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物高溫快速發(fā)酵，保證低溫環(huán)境下迅速達(dá)到發(fā)酵條件，確保低溫環(huán)境下連續(xù)生產(chǎn)；通風(fēng)攪拌協(xié)同作用，發(fā)酵后的物料含水率低，物料成粉，可直接作有機(jī)肥；

4、臭氣處理裝置：設(shè)備配有生物除臭裝置，發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的臭氣通過集中收集處理，實(shí)現(xiàn)氣體的達(dá)標(biāo)排放，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵過程產(chǎn)生的臭氣不能得到有效的處理，嚴(yán)重影響了周圍居民的生活；

5、出料產(chǎn)物：處理后的有機(jī)廢棄物可用于土壤改良、園林綠化，也可用于加工有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)資源化利用；

6、該工藝符合國(guó)家綠色經(jīng)濟(jì)生態(tài)化、循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源化、科學(xué)發(fā)展、節(jié)能減排等產(chǎn)業(yè)政策；

1.2.3污泥低溫干化工藝與傳統(tǒng)的熱干化處理工藝相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：1、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、PLC自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單；

2、設(shè)備采用高效熱回收技術(shù)，密閉循環(huán)利用，運(yùn)行成本低；

3、采用密閉式低溫干化工藝，安全可靠，處理過程無(wú)廢氣產(chǎn)生；

4、分層布置、占地面積小，安裝簡(jiǎn)單無(wú)需配套土建工程；

5、整機(jī)采用不銹鋼等防腐材料，使用壽命高，試用于多種污泥處理；

6、采用復(fù)合式換熱系統(tǒng)，整機(jī)組效率較傳統(tǒng)熱泵烘干系統(tǒng)提高20%以上。

1.3新能源污泥處理處置技術(shù)工藝組成

1.3.1太陽(yáng)能與工業(yè)余熱技術(shù)工藝組成：

1、濕污泥輸送系統(tǒng)

2、主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室系統(tǒng)

3、余熱供熱及地面加熱系統(tǒng)

4、全自動(dòng)翻拋布料系統(tǒng)

5、干料收集輸送系統(tǒng)

6、等離子除臭系統(tǒng)

7、自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

1.3.2智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備組成：

1、濕污泥輸送系統(tǒng)

2、攪拌系統(tǒng)

3、自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)

4、出料系統(tǒng)

5、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

6、生物除臭系統(tǒng)

7、自動(dòng)化控制系統(tǒng)

1.3.3污泥干化一體機(jī)設(shè)備組成：

1、濕污泥輸送系統(tǒng)

2、攪拌成型系統(tǒng)

3、熱泵烘干除濕系統(tǒng)

4、網(wǎng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)

5、干料收集輸送系統(tǒng)

6、自動(dòng)化控制系統(tǒng)

 

 

 

 

 

2新能源污泥處理處置技術(shù)工藝流程

2.1.1太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用工藝流程圖

圖1 太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用污泥干化工藝流程圖

2.1.2智能高溫好氧發(fā)酵工藝流程

 

圖2智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備工藝流程圖

 

2.1.3污泥低溫干化工藝流程

圖3污泥低溫干化工藝流程圖

2.2.1太陽(yáng)能與工業(yè)余熱工藝流程說(shuō)明

濕污泥→濕污泥輸送系統(tǒng)→主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室系統(tǒng)→全自動(dòng)攤鋪布料機(jī)→余熱供熱及地面加熱系統(tǒng)→干料收集系統(tǒng)→干物料外運(yùn)。

（1）濕污泥輸送部分主要由濕污泥料倉(cāng)及污泥輸送皮帶系統(tǒng)組成，污泥通過螺旋輸送機(jī)、斜皮帶機(jī)、布料皮帶輸送機(jī)和犁式卸料器將污泥均勻輸送至各攤鋪布料機(jī)的中轉(zhuǎn)料倉(cāng)。

（2）主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室系統(tǒng)由溫室主體、冷凝水收集、頂通風(fēng)、氣象站組成。溫室為四頂尖主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室，主骨架、各構(gòu)件及連接件均為熱鍍鋅材料，頂部及四周覆蓋8mm厚陽(yáng)光板，透光率≥80%，密封件采用專用鋁型材和橡膠密封條，頂通風(fēng)為中間兩個(gè)尖頂采用蝶型開窗方式。

（3）全自動(dòng)攤鋪布料機(jī)系統(tǒng)由物料攤鋪機(jī)、螺旋喂料機(jī)、刮板換向系統(tǒng)、物料翻拋系統(tǒng)、濕料強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)組成，其原理是通過螺旋喂料機(jī)控制物料均勻下料，通過刮板使物料逐漸向一側(cè)移動(dòng)，將物料均勻得攤鋪到干化平臺(tái)上；通過翻拋系統(tǒng)不斷翻新物料上表面，濕料強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)增大污泥表面的空氣流動(dòng)，從而不斷提高濕物料干化速度。

（4）余熱供熱及地面加熱部分由工業(yè)余熱供熱、熱源輸送管路、地面加熱管道組成。工業(yè)余熱可根據(jù)實(shí)際熱源進(jìn)行確定，熱源輸送管路、地面加熱管道是實(shí)現(xiàn)熱源的傳輸和散發(fā)，熱源在平臺(tái)下方加熱管道內(nèi)流動(dòng)，通過熱傳導(dǎo)為平臺(tái)上方攤鋪的污泥干化提供能量，增加水分蒸發(fā)速率，以熱水為例，熱水由熱水循環(huán)水泵輸送至污泥干化平臺(tái)，平臺(tái)由鋼制散熱器鋪設(shè)而成，鋼制散熱器縱橫交叉布置，熱源交叉流動(dòng)，使得污泥獲得均勻的熱量，從而加速水分的蒸發(fā)。

（5）干料收集輸送系統(tǒng)是由室內(nèi)干料收集皮帶機(jī)、干料集中收集皮帶機(jī)和干料輸送斜皮帶機(jī)組成，通過皮帶機(jī)將處理后的污泥集中收集裝車，以便后續(xù)使用。

（6）自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用組態(tài)王+PLC的基本控制方式，操作人員可通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，實(shí)現(xiàn)了上料—攤鋪布料—干料收集全自動(dòng)化作業(yè)。一人操控即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)污泥干化生產(chǎn)過程，降低干化生產(chǎn)人力投入。

（7）等離子除臭系統(tǒng)，干化過程產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過等離子除臭系統(tǒng)一系列氧化、還原反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳、水等無(wú)害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)氣體達(dá)標(biāo)排放。

2.2.2智能高溫好氧發(fā)酵工藝流程說(shuō)明

將有機(jī)廢棄物與回流料、生物質(zhì)按照一定比例混合達(dá)到堆肥所需的條件。混合物料經(jīng)輸送機(jī)械直接輸送至立體好氧發(fā)酵倉(cāng)料斗，自動(dòng)提升至發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)。發(fā)酵過程開始后，在送風(fēng)機(jī)提供氧氣的條件下，好氧微生物迅速增殖，物料溫度迅速升高，2-3天進(jìn)入高溫期。在此階段內(nèi)有機(jī)物被分解，水分減少，50℃以上可維持5-7天，最高溫度可達(dá)80℃，可有效殺滅病原菌和雜草種子，從而實(shí)現(xiàn)物料的無(wú)害化和穩(wěn)定化。一次發(fā)酵過程持續(xù)7-9天，整個(gè)發(fā)酵過程高溫期結(jié)束后，內(nèi)部勻翻裝置對(duì)物料進(jìn)行勻翻，使整個(gè)空間物料進(jìn)一步混勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)酵處理后的有機(jī)廢棄物其中一部分作為回流物料回到發(fā)酵系統(tǒng)前與新進(jìn)物料混合，大部分經(jīng)過包裝后作為有機(jī)肥料出售。系統(tǒng)所產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過收集系統(tǒng)進(jìn)入除臭裝置，消除了二次污染。

2.2.3污泥干化一體機(jī)工藝流程說(shuō)明

污泥通過皮帶輸送機(jī)輸送進(jìn)入污泥干化一體機(jī)濕泥料口，通過設(shè)備自帶的攪拌機(jī)和成型機(jī)將污泥切成條狀，依靠重力落入緩慢行走的網(wǎng)帶上，熱干風(fēng)由網(wǎng)帶底部以較快速度上升，與污泥接觸的過程中將污泥干化，濕空氣則進(jìn)入除濕熱泵系統(tǒng)，通過降溫的方式使得濕空氣溫度低于露點(diǎn)，水汽得以冷凝并排出系統(tǒng)至廠區(qū)污水管道，通過泠凝器使得“脫水”后的空氣升溫變?yōu)闊岣煽諝�，送入網(wǎng)帶干化系統(tǒng)繼續(xù)干化污泥，全過程中空氣循環(huán)利用，故無(wú)尾氣產(chǎn)生。該系統(tǒng)可將污泥含水率降低至35%，干化后污泥采用全密閉式螺旋輸送機(jī)輸送出干化系統(tǒng)，通過接車、轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)行后續(xù)焚燒利用；

 

 

4新能源污泥處理處置技術(shù)設(shè)備圖示

圖4太陽(yáng)能與工業(yè)余熱利用系統(tǒng)設(shè)備

圖5智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備

 

圖6污泥干化一體機(jī)設(shè)備

5結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，太陽(yáng)能作為可再生清潔能源越來(lái)越成為人們開發(fā)和利用的重要資源，工業(yè)的余熱被排放到大氣中，造成環(huán)境嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。將工業(yè)余熱資源重復(fù)利用，即解決了單一熱源受限的問題，同時(shí)也減輕了資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的壓力。太陽(yáng)能與工業(yè)余熱綜合利用污泥干化技術(shù)開發(fā)和利用太陽(yáng)能與工業(yè)余熱資源，運(yùn)行成本低、安全可靠、工藝運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、維護(hù)成本低等特點(diǎn)使其具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

近年來(lái)我國(guó)出臺(tái)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策明確指出，要加強(qiáng)對(duì)污泥、畜禽糞便、廚余垃圾等有機(jī)廢棄物的處理力度，明確要對(duì)新建污水處理廠、養(yǎng)殖企業(yè)等都要有后續(xù)處理設(shè)施，同時(shí)要求有機(jī)廢棄物處理要以資源化為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的綜合利用。智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備作為有機(jī)廢棄物處理的先進(jìn)設(shè)備，在無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化處置等方面占有較大的優(yōu)勢(shì)，目前在行業(yè)內(nèi)已得到推廣使用，收到良好的效果，未來(lái)應(yīng)用前景非常廣闊。

污泥干化一體機(jī)以其節(jié)能、占地小、干化效率高等優(yōu)勢(shì)，特別適合中小企業(yè)的污水處理廠，在原有脫水設(shè)施附近增加，無(wú)需土建工程，投資少回本快，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊。

福航環(huán)保將已改善環(huán)境為己任，堅(jiān)持科技創(chuàng)新，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革，研發(fā)最實(shí)用最先進(jìn)的污泥處理處置技術(shù)，為人類碧水藍(lán)天工程貢獻(xiàn)力量。

作者單位：山東福航新能源環(huán)保股份有限公司
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