系列文章-市政污泥处理处置技术调研报告(四)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2021-02-02 08:49

2.4 常见生产商与经济分析

2.4.1 常见工艺方案提供商和设备供应商

近年来,不少污水处理厂采用了污泥深度脱水的工艺,表2.3列举了污泥深度脱水工艺主要的系统解决方案提供商及其应用举例。

表2.3污泥深度脱水工艺主要的系统解决方案提供商及其应用举例

方案提供商 项目名称 工艺路线 处理规模(吨/日)
无锡国联环保科技股份有限公司 淮安市区污泥高干脱水工程 深度脱水+填埋 200
浙江富春紫光环保股份有限公司 浙江永嘉污泥处置项目 深度脱水 100
广州市新之地环保产业有限公司 济宁污水处理厂污泥深度脱水项目 浓缩+深度脱水+填埋 200
北京中科国通环保工程技术股份有限公司 宁波北区污水处理厂污泥生物沥浸深度脱水项目 生物沥浸深度脱水+好氧堆肥/焚烧 250
江苏绿威环保科技有限公司 南京市城东污水厂污泥处置项目 深度脱水+水泥窑协同处置 200
安徽省通源环境节能股份有限公司 宝鸡市污泥集中处置项目 调理改性+特种压榨深度脱水+炭化 130

表2.4列出了部分常见的深度脱水设备提供商

设备提供商 设备名称 应用举例 工艺路线
景津环保股份有限公司 隔膜压滤机 上海市白龙港城市污水处理厂 浓缩脱水+厌氧消化
上海同臣环保股份有限公司 叠螺式污水脱泥机、超高压弹性压榨机 南山污水处理厂污泥系统升级改造工程压滤机及配套设备项目 化学调理+深度脱水
中大贝莱特压滤机有限公司 新型高效无人值守压滤机 焦作武陟污水处理厂 深度脱水
天圣环保工程(成都)有限公司 离心脱水机、浓缩机 深度脱水

2.4.2 采用隔膜压滤深度脱水方案的经济性分析

本部分将以山东景津环保股份有限公司的污泥深度脱水方案为例,分析隔膜压滤深度脱水的投资经济性。主要设备为自动高压隔膜压滤机,型号为XAZGFS200/1750-U,如图2.3所示;处理对象为市政污水处理厂浓缩污泥,含水率80%;处理规模约为30t/天;处理目标为污泥含水率降到50%左右,便于后续资源化处理。

 

污泥深度脱水自动高压隔膜压滤机是一种间歇性污泥深度分离设备,采用机、电一体化设计制造,结构合理,操作简单方便、维修率低,能够实现无人操作自动运行。过滤元件由隔膜板、隔膜配板、滤布、污泥进料泵组成。在污泥进料泵的压力作用下,将污泥桨送入滤室,通过过滤介质,将污泥和液体分离。再经过高压隔膜压榨,把游离于污泥颗粒间的间隙水压榨出来。在结合污泥调质工艺之后,对污泥脱水的深度,明显优于带式压榨机、离心机两种设备。在节能减排方面也具有明显的优势,以10万吨污水处理厂,浓缩池出污泥浓度1.5%以上为例,分析情况见表2.5。

表2.5 传统脱水设备与高压隔膜压滤机比较

脱水设备 传统压滤脱水机 高压隔膜压滤机
板框压滤机 带式压榨机 离心脱水机
泥饼含水率 75~80% 75~85% 75~80% 60%以下
处理10万吨污水污泥平均产量 60~75吨 60~88吨 60~75吨 25~38吨
比能耗(KWh/t 干污泥) 5~15 5~20 30~60 7~15
药剂费用比 1 1 0.7 0.7
冲洗水量 中等
现场环境 一般(卸饼时可能有异味) 差(全程接触空气,异味浓) 较好(密封性好) 较好(泥饼无异味)
可扩容性 可以 不可 不可 可以
自动化程度 一般 一般
安全性能 较好 较好
维护费用 中等 较好 较高 中等

2.5 本章小结

本章节详细介绍了污泥的深度脱水技术,采用深度脱水工艺后,污泥的含水率可以降低到60%以下,污泥减量50%以上,并且脱水后的污泥具有一定的热值,可作为电厂低品位的原料和水泥生产过程中的熟料,实现稳定、无害化处置和资源化利用。即使进行填埋,也能大幅减少土地占用和环境污染。与传统脱水设备相比,高压隔膜压滤机对污泥脱水的深度,明显优于带式压榨机、离心机两种设备,在节能减排方面也具有明显的优势,污泥深度脱水技术和系统有望在我国污泥处置方面充当重要角色。

第三部分:污泥干化技术

3.1 概述

传统的污泥干化主要分为两种类型,即污泥自然干化和热干化。近年来,污泥电渗透干化、低温干化等新技术在节能、高效等方面也表现出了一定的应用前景。

3.1.1 自然干化

自然干化是指将污泥铺摊晾晒于具有自然滤层或人工滤层的干化场中,借助自然力和介质(如太阳能、风能和空气),使得污泥中的水分因周边空气的蒸气压的不同而形成从内向外的迁移(蒸发)。该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。由于气候条件,包括降雨量、蒸发量、相对密度、风速、年冰冻期等起着至关重要的作用,我国南方大多数具有多雨潮湿季节的地区难以适用。此外,随着工业化、城市化的高速发展,很多北方的大中型发达城市也已难找到适当的土地。

自然干化的周期长,而且根据气候条件差异极大,可以采用频繁机械搅拌和翻倒工艺来缩短自然干化的周期。但占地面积大,臭气污染严重等问题的存在,仍以处理小规模经过厌氧消化的脱水污泥为佳。

3.1.2 热干化

污泥热干化技术是目前现代化的最主要的污泥干化技术,其主要原理是通过外加热源去除污泥中难以采用机械方式去除的间隙水和结合水,但污泥干化能耗相当高,设备投资和运行成本也非常高,去除每千克水的能耗为3000~3500kJ。我国大连开发区、秦皇岛、徐州等污水厂已经采用热干化工艺烘干污泥,并用于制造复合肥。

干化的主要成本在于热能,降低成本的关键在于是否能够选择和利用恰当的热源。干化工艺根据加热方式的不同,其可利用的能源来源有一定区别,一般来说间接加热方式可以使用所有的能源,其利用的差别仅在温度、压力和效率。直接加热方式则因能源种类不同,受到一定限制。

按照能源的成本,从低到高,分列如下:

烟气:来自大型工业、环保基础设施(垃圾焚烧炉、电站、窑炉、化工设施)的废热烟气是零成本能源,如果能够加以利用,是热干化的最佳能源。

燃煤:非常廉价的能源,以烟气加热导热油或蒸汽,可以获得较高的经济可行性。

热干气:来自化工企业的废能。

沼气:可以直接燃烧供热,价格低廉,也较清洁,但供应不稳定。

蒸汽:清洁,较经济,可以直接全部利用,但是将降低系统效率,提高折旧比例。

3.2 污泥干化技术的发展

3.2.1 热干化

国外对污泥热干化技术研究较早,在工程应用方面,美国、日本和欧洲国家在上个世纪40年代就开始采用转鼓干化技术。80年代末期,投海、填埋等污泥处置方式在发达国家的限制因素越来越多,污泥热干化研究也越来越成熟,干化设备不断改进,使污泥热干化技术得到迅速发展和推广。到1994年底,欧盟国家已经有110家专业的污泥干化处理厂。2001年7月英国颁发了世界上第一个关于污泥热干化处理厂设计、运行、管理方面的标准:《HSE847/9 污泥干燥厂的健康和安全控制》。在北美所有的污泥处置工艺中,污泥热干化的市场增长速度是最快的,平均年增长速率达到7%~10%(同期污泥年增长率为1.5%)。日本、韩国等污泥干化技术也已经基本成熟,在日本,污泥干化焚烧处理占污泥处理量的60%。

国内对污泥干化的研究起步相对较晚,但是近些年也做了很多努力。2004年底我国第一座采用污泥干化/焚烧处理工艺的污水处理厂在上海市石洞口建成运行,设计采用污泥干化/焚烧联合处理工艺,可将污泥含水率从70%降到10%。此后,国内很多经济发达、土地资源利用紧张的大型城市开始研发或引进国外的污泥热干化技术和设备。最近几年又涌现出许多以节能为卖点的新型低温干化技术,如微波干化和太阳能干化,但这些工艺距大规模工程应用还需要做很多的改进和优化。

目前,国内外应用较多的污泥干化技术形式多样,主要包括转鼓干化技术、桨叶式干化技术、流化床干化技术、卧式转盘式干化技术、立式圆盘式干化技术和喷雾干化等六种工艺。

(1)转鼓式干化技术

转鼓式干化技术的原理如图3.1所示,脱水后的污泥从污泥漏斗进入混合器,按比例充分混合部分已经被干化的污泥,使干湿混合污泥的含固率达50%~60%,然后经螺旋输送机运到三通道转鼓式干燥器中。在转鼓内与同一端进入的流速为1.2-1.3m/s、温度为700℃左右的热气流接触混合集中加热,经25min左右的处理,烘干后的污泥被带计量装置的螺旋输送机送到分离器,在分离器中干燥器排出的湿热气体被收集进行热力回用,带污染的恶臭气体被送到生物过滤器处理达到符合环保要求的排放标准,从分离器中排出的干污泥其颗粒度可以被控制,再经过筛选器将满足要求的污泥颗粒送到贮藏仓等候处理。

干化的污泥干度达92%以上或更高。干燥的污泥颗粒直径可控制在1-4mm,这主要考虑了用干燥的污泥作为肥料或园林绿化的可能性。用于加热转鼓干燥器的燃烧器可使用沼气、天然气或热油等为燃料。分离器将干燥的污泥和水汽进行分离,水汽几乎携带了污泥干燥时所耗用的全部热量,这部分热量需要充分回收利用。因此水汽要经过冷凝器,冷凝器冷却水入口温度为20℃,出水温度为55℃,被冷却的气体送到生物过滤器处理完全达到排放标准后排放。

该干化技术的优点是生产能力大,干燥时间短,出料含湿量低,由于物料在气流中高度分散,颗粒的全部表面积为干燥的有效面积。缺点是能耗大,热风量大,冷凝水处理量大,投资运行成本高,结构复杂,占地面积大。