安徽省城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术导则

                   

技术导则

 安徽省住房和城乡建设厅  

安徽省通源环境节能股份有限公司

合肥学院

2018年10月

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前  言

安徽省城镇污水处理过程中产生的污泥大多数是经过高干脱水后送至生活垃圾填埋场处置。随着各地垃圾焚烧厂的建设运营,生活垃圾填埋场的封场,脱水后的污泥将没有去处。为此,在总结近年来我国城镇污水处理厂污泥处理处置的实践经验和研究成果的基础上,借鉴国外的先进经验,安徽省住房和城乡建设厅城市建设处组织编制了本导则。

本导则的主要内容:1.总则;2.术语;3.基本规定;4.预处理;5.高干脱水;6.干化炭化;7.污泥基生物炭资源化;8.废水处理管理;9.废气处理管理。

本导则主编单位:安徽省住房和城乡建设厅城市建设处

安徽省通源环境节能股份有限公司

合肥学院

本导则主要编制人员:何光亚、周盈盈、卢归、方志华、司恩良、王传江、黄军功、奚姗姗、杨见博、熊霞、刘程、刘龙霄、刘志强、胡顺东、刘帮樑、刘怀涛、陈斌、金杰、俞志敏、陈俊、卫新来、王磊

本导则主要审查人员:蔡新立、吴克、朱曙光、胡宏祥、张敬玉、程俊、马培勇、胡舟、周锁勤、刘明中、丁琨

1 总 则

1.0.1 为规范安徽省城镇污水处理厂污泥处理处置的设计、建设和运营管理,实现污泥减量化、稳定化、无害化的目标,制订本导则。

1.0.2 本导则适用于安徽省城镇污水处理厂污泥处理处置方案确定、工程设计、建设和运营管理。

1.0.3 城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化项目的设计、建设和运营管理除应符合本导则外,尚应符合国家和地方政府颁布的相关法律法规及有关标准的规定。

2 术 语

2.0.1 城镇污水处理厂污泥(sluge from municipal wastewater treatment plant)

城镇污水处理厂在污水净化处理过程中产生的含水率不同的半固态或固态物质,不包括栅渣、浮渣和沉砂池砂砾。

2.0.2 污泥处理(sludge treatment)

对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理的过程,一般包括浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、石灰稳定、堆肥、干化和焚烧等。

2.0.3污泥处置(sludge disposal)

污泥处理后的消纳过程,一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚烧等。

2.0.4调理改性(sludge conditioning)

污泥脱水前对污泥颗粒表面的有机物进行改性,或对污泥中的微生物细胞和胶体结构进行破坏,降低污泥的水分结合容量,同时提高污泥的压缩性,改善污泥脱水性能的技术措施。

2.0.5 高干脱水(sludge high-dry dehydration)

又称“深度脱水”,指采用机械脱水,进一步降低污泥含水率。

2.0.6热干化(sludge drying)

利用热能将脱水后的污泥干化,使之成为干化产品。

2.0.7炭化(Carbonization)

利用污泥中有机物的热不稳定性,在缺氧条件下对其加热,使有机物产生热裂解,形成气相(热解气)和固相(固体残渣)。

2.0.8废水(wastewater)

污泥处理过程中产生的废水及烟气处理过程中产生的废水。

2.0.9臭气(odor pollutant)

污泥处理过程中产生的令人不适或影响生活环境的气体。

2.0.10烟气(flue gas)

污泥在干化、炭化过程中产生的气体和烟尘混合物。

2.0.11 污泥基生物炭(sludge-based bio-carbon)

污泥经过炭化处理后的固态物质。

3 基本规定3.1 一般规定

3.1.1 对拟建的污泥高干脱水炭化项目,在建设过程中至少包括以下内容:泥量及泥质特征分析、调理改性方案、炭化资源化的技术可行性、污泥基生物炭资源化的接收途径、厂址选择、废水排放途径、技术措施的论证、技术方案的确定、工程实施和运行管理。

3.1.2 项目的建设应按照下列工作流程执行:

1 分析泥量和泥质特征;

2 确定调理方案;

3 分析资源化的可行性及接收途径;

4 厂址选择;

5 废水处理措施;

6 技术措施论证;

7 技术方案确定;

8 工程设计;

9 工程施工;

10 设施的调试运行;

11 工程验收。

3.1.3 工程设计前应调查项目服务区域泥量、含水率及各污泥来源的泥量分配,应对污泥的比阻、热值、有机质、挥发份、重金属含量等主要特征进行检测。

3.1.4 根据泥质特征,宜进行小试或中试,选定合适的调理改性方案。调理改性宜采用化学调理技术。

3.1.5 项目选址时,宜综合考虑城市规划、工程地质、生态敏感性、防护距离及交通运输便利,宜同被服务的污水处理厂(或其中一座)的厂址相结合,以减小污泥运输和滤液处理的成本及二次污染的风险;独立选址时,有条件宜选择市政管网覆盖区域及考虑周边获得稳定热源的场址。

3.1.6 对新建项目,单元组成应包括预处理、高干脱水、干化炭化、污泥基生物炭资源化、废水处理和废气处理。

3.2 工艺组成

3.2.1 项目(新建)工艺系统组成应包括浓缩、调理、脱水、储料、供热、干化、炭化、输送、烟气处理、水处理等系统。

3.2.2 各工艺系统组成应按表3.2.2有关规定执行。

表3.2.2工艺系统组成表

工艺系统

目标

技术要求

浓缩

提升污泥浓度,提高污泥脱水效率。

采用重力浓缩或机械浓缩(转鼓浓缩、叠螺浓缩、带式浓缩、离心浓缩)进行污泥浓度的提升。

调理

调理污泥特性,提高污泥脱水性能。

可采用化学调理、物理调理和生物调理方法,或者几种调理方式协同。调理方式的选择应结合后端处理及资源化方向。

脱水

采用机械脱水方式对污泥进行固液分离。

根据泥量、泥质特征,在调理改性的基础上采用板框压滤机(钢制板框机、隔膜板框机)脱水。

储料

物料中转储存、破碎,保障物料供给连续、稳定。

根据污泥特性,设置污泥搅拌装置、打散装置、污泥造粒装置等。

供热

提供污泥热处理热源,回收热解气燃烧的能量。

根据情况可选定生物质成型颗粒燃烧器、二燃室供热装置、热解气回收装置或天然气燃烧器和热解气回收装置。

干化

通过热能干化,将污泥含水率降至20%~30%,实现污泥减量化及无害化。

设置干化装置,将污泥含水率降低至20%~30%;通过热处理杀灭病原体。

根据泥质特征设计污泥在干化装置的停留时间和换热温度,优化能耗利用。干化温度控制在120℃~200℃,停留时间控制在40min~60min。

炭化

通过高温热解处理,进一步将污泥含水率降至不大于5%,将有机物热解形成热解气和多孔的固定炭。

根据污泥热值和有机质含量,设计热解炭化炉结构,控制干化物料在热解炭化炉内的停留时间及热解炭化温度。

热解炭化炉可采用外热式中温炭化系统,热解炭化温度控制在350℃~650℃,停留时间控制在40min~60min。炭化系统微负压控制在-20Pa~-100Pa,实现缺氧条件。

输送

输送污泥基生物炭

污泥基生物炭输送水冷螺旋、储仓、卸料装置。

烟气处理

对各个系统产生的烟气进行处理。

可采用SNCR脱硝、旋风除尘、碱液喷淋及除雾。

水处理

污泥处理过程中产生的废水及烟气处理过程中产生的废水进行处理。

设计相应水处理设施,排水水质达到项目环评要求。

3.2.3 工艺流程框图

3.3 运行和管理

污泥预处理运行管理

3.3.1 污泥预处理后应确保泥质和含水率稳定,污泥含水率92%~98%。

污泥高干脱水运行管理

3.3.2污泥应采用机械高干脱水技术,脱水后的污泥含水率应控制在55%~65%。

3.3.3 宜使用不含氯离子等具有腐蚀性的污泥调理药剂,石灰添加量不宜超过10%。

3.3.4 应建立内部监管体系和污泥高干脱水运行管理制度,并应记录高干脱水运行的参数。运行参数应包括城镇污水处理厂污泥处理量、泥饼外运量、药剂用量,压滤机生产运行记录表。

3.3.5 应每日检测一次含水率,每周检测一次原污泥中的重金属指标,每月检测一次原污泥中的有机质含量、热值等指标。

污泥干化炭化运行管理

3.3.6 根据接收污泥特性(含水率、热值、有机质及重金属含量等)调整干化炭化运行工艺参数;根据污泥基生物炭指标确定最终处置方案;不得违规利用不符合标准的污泥基生物炭。

3.3.7 污泥基生物炭污染物控制应严格按照国家污泥处理处置污染物控制标准,应根据污泥基生物炭各项指标,确定污泥处置方式。

3.3.8 污泥处置应该遵从国家法律法规,严禁违规处置。对同一来源污泥的污泥基生物炭做好定期检测工作,确保污泥基生物炭综合利用时不会造成二次污染。

污泥运输管理

3.3.9 污泥外运应严格执行转移联单管理制度。联单中需要明确污泥产生单位、处理单位、运输单位、处置单位,并应包含:运输车辆、转运量、处理处置方式等信息。

3.3.10 污泥运输单位应具备相应运营资质,不得将污泥委托给个人或个体运输户运输。

3.3.11运输车辆应符合环境保护要求,宜选用密闭车辆和密闭驳船。运输过程中应进行全过程监控和管理,防止因暴露、洒落或滴漏造成的环境二次污染;严禁随意倾倒、遗撒、偷排污泥。

4预处理技术

应根据预处理的对象,采用不同的预处理技术措施。浓缩预处理是将含水率99.1%~97%的污泥处理到含水率92%~98%;稀释预处理预是将含水率80%的污泥加水稀释至含水率92%~95%;混合预处理是将含水率99.1%~97%和80%的污泥处理到含水率92%~95%。

4.1 浓缩预处理

4.1.1浓缩预处理技术应具备下列特征:

1 处理对象为城镇污水处理厂产生的含水率为99.1%~97%的污泥。

2 通过污泥增稠,降低污泥含水率,减小污泥体积。

3 重力浓缩,通过重力浓缩池,利用污泥沉降原理浓缩污泥。

4 机械浓缩,在污泥中添加絮凝剂使污泥形成大块絮体,经过浓缩机实现泥水分离,使污泥浓缩。

5 减小污泥调理池容积,提高高干脱水设备效率。

4.1.2浓缩预处理设计应按下列规定执行:

1 浓缩方式应根据表4.1.2-1所述参数进行选择。

表 4.1.2-1 浓缩参数表

浓缩方法

机械浓缩

重力浓缩

主要构筑物

储泥池

浓缩池

主要设备

浓缩机、泡药机、搅拌机

刮泥机、搅拌机

占地面积

絮凝剂用量

对环境影响

较小

土建费用

设备费用

较高

较低

电耗

浓缩后含水率(%)

90~96

96~98

2重力浓缩设计应符合下列规定:

(1)初沉污泥最大表面水力负荷应取(1.2~1.6)m

3

/(m

2

·h);剩余污泥取(0.2~0.4)m

3

/(m

2

·h)。

(2)当为初沉污泥时,污泥固体负荷宜采用(3.3~5)kg/(m

2

·h);当为剩余活性污泥时,污泥固体负荷宜采用(1.3~2.5)kg/(m

2

·h);当固体负荷与表面水力负荷不一致时,取两者中较大值。

(3)浓缩时间一般不宜小于12h,但也不宜超过24h,以防止污泥厌氧腐化。

(4)浓缩池有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。

(5)采用栅条浓缩机时,其外缘线速度宜为(1~2)m/min,池底向泥斗的坡度不宜小于0.05。

3机械浓缩设计应符合下列规定:

机械浓缩机主要有转鼓浓缩机、叠螺浓缩机、带式浓缩机和离心浓缩机。根据表4.1.2-2参数选择浓缩方式。

表 4.1.2-2 机械浓缩机设备工艺参数表

项目

转鼓浓缩机

叠螺浓缩机

带式浓缩机

离心浓缩机

浓缩污泥含固率(%)

4~8

4~10

4~8

4~10

电耗

较高

很高

絮凝剂投加比例(%)

0.2~0.25

0.2~0.3

0.2~0.4

0.15~0.2

运行成本

较高

很高

设备操作维护

操作简单,维护方便易堵塞滤布,更换周期短

维护简单,但一年需大修一次维修费用高

结构复杂,易出故障,操作要求高

结构复杂,运行稳定,操作要求低

工作环境

封闭式作业,无异味

开放式作业,有异味

封闭式作业,无异味,噪音高

4.1.3运行控制应符合下列规定:

1重力浓缩池长期没有排泥时,应先将池子排空并清理沉泥。

2定期分析重力浓缩池进泥量、排泥量、上清液SS和进泥排泥含固率。

3机械浓缩应根据浓缩出泥含固率及时调整絮凝剂使用量。

4机械浓缩主体设备应定期检查检修,防止堵塞或漏泥。

5控制排泥含固率稳定。

4.2 稀释预处理

4.2.1 稀释预处理技术应具备下列特征:

1处理对象为含水率80%的城镇污水处理厂污泥。

2 将含水率80%污泥加水稀释至含水率92%~95%,提高污泥流动性,使调理剂能够与污泥充分混合反应。

4.2.2稀释预处理设计应符合下列规定:

1污泥接收池总容积不小于24小时设计接收量。

2污泥接收池应设计污泥输送装置,将污泥输送至污泥稀释池。

3污泥接收池上方应设计有格栅,接收池应设计有盖板。

4稀释池可同时作为调理池,稀释完成后进行调理改性。

5稀释水和污泥可定量投加至稀释池。

4.2.3运行控制应按下列要求执行:

1严格控制稀释水与污泥的混合比例,保证稀释后污泥含水率稳定。

2定期测量污泥含水率。

3 对不同来源的污泥,按照污泥性质不同分别存储于不同接收池。

4 泥水混合时,调整搅拌机电机频率,使泥水混合均匀。

4.3 混合预处理

4.3.1混合预处理技术应具备下列特征:

1处理对象为含水率99.1%~97%和80%的污泥进行混合。

2污泥混合后含水率控制在92%~95%。

3根据含水率99.1%~97%和80%的污泥的量比关系,进行相应的浓缩或稀释。

4.3.2 混合预处理设计应符合下列规定:

1污泥接收池总容积不小于24小时含水率80%污泥接收量。

2污泥接收池需设计有含水率80%污泥的输送装置。

3污泥接收池上方应设计有格栅,接收池应设计有盖板。

4污泥混合池可同时作为调理池,混合完成后投加调理剂进行调理改性。

4.3.3运行控制应按下列要求执行:

1 含水率99.1%~97%和80%的污泥应定量投加至混合池。

2 严格控制不同来源污泥的含水率和混合比例,保证混合后含水率稳定。

3 对不同来源的污泥,按照污泥性质不同分别存储于不同接收池。

4 泥水混合时,调整搅拌机电机频率,使泥水混合均匀。

5高干脱水技术5.1调理改性工艺

5.1.1调理改性工艺技术应具备下列特征:

1对污泥进行调理可改变污泥粒子表面的物化性质,破坏污泥的胶体结构,减小与水的亲和力,从而改善脱水性能。

2污泥调理方式可分为物理调理、化学调理和生物调理。化学调理因效果好且操作简便成为最为常用的方法。

3调理改性后污泥配合板框式压滤机脱水处理,泥饼含水率控制在55%~65%。

4 宜使用不含氯离子等具有腐蚀性的污泥调理药剂,石灰添加量不宜超过10%。

5根据不同来源污泥及经济性优选不同调理剂。

5.1.2 调理改性工艺设计应按符合下列规定:

1对于经浓缩预处理的污泥,需设计污泥调理池,完成污泥调理过程。对于稀释和混合预处理的污泥,可用稀释池或混合池充当调理池。

2调理污泥含固率ζ,调理污泥含水率¢,设计日处理绝干污泥量A,调理池池容V,总调理批次σ(宜与压滤机运行批次相同),单个调理池日调理次数θ和调理池数量n

A.ζ=1-¢

B.V>A/(ζ*σ)

C.n=σ/θ

调理池数量宜选择两个以上,可同时调理污泥量不宜低于板框式压滤机一次进泥量,单个调理池不宜大于100m

3

3根据泥质、炭化资源化工艺要求和成本选定调理剂种类,调理剂宜为液体,常用重力自流配合电磁流量计、隔膜计量泵、其他输送设备配合电磁流量计等计量投加。

4依据调理池池容和调理剂投加比确定投加泵的选型,控制5min~20min完成调理剂的投加,不同种类调理剂与污泥的反应时间不同,反应时间为10min~60min。

5 调理池应装有搅拌装置,搅拌电机采用变频控制,转速0r/min~80r/min。

6 调理池应设计液位计。

5.1.运行控制应按下列要求执行:

1根据泥饼含水率,适时调整调理剂投加量。

2为确保调理改性效果,调理后的污泥应在12小时内完成脱水。

3调理阶段调整搅拌电机频率,使调理剂与污泥充分混合反应。

4污泥含固率变化,及时调整调理剂投加量。

5调理剂投加比是调理剂投加量与污泥绝干质量的比值,应根据预处理污泥含固率调整调理剂投加量,使调理剂投加比保持稳定。

5.2 高干脱水工艺

5.2.1高干脱水技术应具备下列特征:

1板框式压滤机应具有较高的脱水效率,机械方式对污泥脱水有明显经济优势。

2调理改性后污泥利用板框式压滤机完成泥水分离,泥饼含水率控制在55%~65%。

3板框式压滤机进泥压力不低于0.8MPa,压榨压力不低于1.2MPa。

4板框式压滤机采用间歇式运行方式,单个周期运行时间为1h~5h。

5.2.高干脱水设计应符合下列规定:

1高干脱水设备参数应符合表5.2.2-1要求。

表 5.2.2-1 常见高干脱水设备参数表

机型

参数

弹簧式压滤机

隔膜式压滤机

过滤面积(m

2

20~200

100~800

占地面积

压榨方式

液压油缸

高压水或高压空气

运行周期(h)

1~1.5

2.5~4.5

滤室容积(m

3

0.5~5

1.5~14

滤板材质

碳钢

增强聚丙烯

进泥压力(MPa)

0.8~1.2

1.0~2.0

压榨压力(MPa)

1.2~4.0

1.2~2.5

泥饼含水率(%)

50~65

55~65

设备制造成本

设备维护费用

2 进泥设备宜根据表5.2.2-2所述参数选择柱塞泵或螺杆泵。

表 5.2.2-2 常见进泥设备参数表

泵型

参数

柱塞泵

螺杆泵

压力范围(MPa)

0-5

0-2.5

自吸性

运行环境

噪音高

振动小、噪音低

输出压力稳定性

波动

稳定

对介质要求

基本无要求

性能对介质粘度敏感

控制要求

调节阀控制

变频控制

维护成本

较高

3 隔膜式压滤机压榨压力由空压机或高压离心泵提供,压榨压力为1.2MPa~2.5MPa。

4 弹簧式压滤机压榨压力由液压油缸提供,油缸最大压力不宜超过25MPa。

5 采用绞龙式输送机和带式输送机输送泥饼。

6 滤布清洗装置是压滤机的重要附属设备,主要用于压滤机滤布自动清洗。通过利用高压水对滤布进行清洗和抚平,从而增强滤布的过滤速度,延长滤布的使用寿命。

5.2.3运行控制应按下列要求执行:

1 应根据压滤机性能,设置合理进泥压力和压榨压力。进泥压力宜为0.8MPa~1.2MPa,弹簧式压榨压力为1.2MPa~4.0MPa,隔膜式压滤机压榨压力为1.2MPa~2.5MPa。

2 弹簧式压滤机进泥时间为0.5h~0.8h,压榨时间为0.5h~0.7h,隔膜式压滤机进泥时间为1.5h~2.5h,压榨时间为1h~2h。应根据调理污泥含水率及调理效果调整进泥时间和压榨时间。

3 应加强压滤机运行过程中的巡视,发现问题及时整改。

4 应定期检测泥饼含水率,出现偏差时,可通过调整压滤机运行参数或调整调理剂投加比解决。

6 干化炭化技术

污泥中温炭化技术包含污泥干化、炭化两段工艺。干化是将含水率55%~65%的脱水污泥烘干至含水率20%~30%。炭化是将干化后的污泥在缺氧环境下热解,使污泥中的有机物转变成热解气,污泥中无机物和残炭转变成稳定的污泥基生物炭。

6.1 干化炭化工艺

6.1.1 干化工艺应具有下列技术特征:

1 干化工艺前端应设置缓冲仓、破碎打散装置。

2 将含水率55%~65%的泥饼降至20%~30%。

3 干化过程在微负压环境中进行。

4 宜使用炭化余热烟气作为热源,不宜单独设立供热系统。

5 根据热量与物料接触形式分为直接换热和间接换热。

6 供热量及换热温度可控。

7 干化为连续运行模式,可以根据温度参数和烘干物料含水率,调整物料进料量、物料停留时间,从而调整干化设备处理产能。

6.1.2炭化工艺应具有下列技术特征:

1 干化污泥经中温炭化后,污泥中有机物热解转变成热解气,无机物和残炭转变成含水率不小于5%的污泥基生物炭。

2 炭化过程必须在缺氧、微负压环境中进行。

3 设备应使用密闭性良好的热解设备,设备热源使用燃烧炉产生的高温烟气。

4 换热方式:物料与高温烟气间接换热。

5 炭化过程产生的热解气输送至供热系统回收利用。

6 供热量和换热温度可控。

7 污泥炭化为连续运行模式,根据温度参数和炭化效果,调整物料进料量、物料停留时间,从而调整炭化设备处理产能。

6.1.3 干化炭化设计应符合下列规定:

1 物料停留时间应为80min~120min。

2 污泥的减量率不小于85%(含水率80%计)。

3 单位能源消耗量应为(20~40)万kcal/吨污泥(含水率80%计)。

4 装机容量应为(160~170)kW(50吨/日干化炭化生产线设备计)。

5 用水量应为(1.5~2)m

3

/吨污泥(含水率80%计)。

6 年运行时间不应小于7200小时。

6.1.4 干化运行控制应按下列要求执行:

1 干化设备运行方式应为连续生产。

2 生产能力:60%~120%可调。

3 干化设备进料物料含水率应在55%~65%之间。

4 干化设备进料物料粒径应不大于50mm。

5 干化设备风温应控制在120℃~200℃。

6 物料停留时间应在40min~60min。

7 烘干物料的含水率应为20%~30%。

6.1.5 炭化运行控制应按下列要求执行:

1 炭化设备运行方式应为连续生产。

2 生产能力:60%~120%可调。

3 炭化设备进料物料含水率控制在20%~30%。

4 炭化设备风温控制在350℃~650℃。

5 炭化反应器内含氧量不应大于0.5%。

6 物料停留时间应为40min~60min。

7 污泥基生物炭的含水率不应大于5%。

6.2 干化炭化设备

6.2.1 供热设备应具备下列技术特征:

1 燃料燃烧后产生的热量以热烟气的形式供给污泥干化系统和炭化系统。

2 设备选型应根据燃料性质的不同,使用不同燃烧器和炉型,产生的热烟气属高温热烟气。

3 热解气引入管道设计在高温火焰区,热解气进入炉膛内高温燃烧,高温燃烧后通过二次配风保证燃料的充分燃烧。

4 燃料燃烧过程中,会产生氮氧化物等有害气体,宜在燃烧炉高温区采用SNCR技术,通过喷入药剂在炉膛内高温脱硝,保证烟气中氮氧化物符合排放标准。

6.2.2 供热设备设计应符合下列规定:

1 运行方式应为连续生产。

2 配风应合理,温度可调。

3 供热设备炉内温度应控制在600℃~1000℃。

4 供热量应满足干化炭化系统用热要求。

6.2.3 干化设备应具备下列技术特征:

1 利用燃料及污泥热解气燃烧产生的热烟气作为热源。

2 换热方式宜采用直接换热方式。

3 污泥含水率55%~65%,污泥粒径不大于50mm,硬质杂质不大于10mm。

6.2.4 干化设备设计应符合下列规定:

1 运行方式应为连续生产。

2 生产能力应为60%~120%,并可调。

3 物料打散,受热均匀。

4 换热温度要求120℃~200℃。

5 烘干物料含水率应为20%~30%。

6.2.5 炭化设备应具备下列技术特征:

1 炭化设备热源主要来自供热设备产生的热烟气。

2 炭化为间接换热,炉内的污泥在缺氧的环境下热解炭化。

6.2.6 炭化设备设计应符合下列规定:

1 运行方式应为连续生产。

2 生产能力应为60%~120%,并可调。

3 换热条件:缺氧环境(含氧量不大于0.5%),间接换热。

4 换热温度应为350℃~650℃。

5 热解气可回收利用。

6 设有安全防爆泄压装置。

7 出料要求为配置冷却。

8 污泥基生物炭含水率不应大于5%。

7 污泥基生物炭资源化

污泥基生物炭含有丰富的有机质和氮、磷、钾等植物生长所必需的营养元素,其含量和配比适合植物的吸收利用,污泥基生物炭具有一定的微孔结构,保水性能好,养分不易流失,易被土壤微生物利用,矿化速度比农家肥迅速,可增加土壤肥效,促进植物生长,是很好的土壤改良剂,具有良好的资源化利用价值。污泥基生物炭资源化利用应严格参照国家相关标准执行。

8废水处理管理

8.0.1 当污泥处理处置中心建设于污水处理厂内或毗邻污水处理厂,工艺运行过程中产生废水可排入污水处理厂,经污水处理厂处理达标后排放。

8.0.2 当污泥处理处置中心独立选址,设计相应的水处理设施,排水水质达到项目环评要求。

9 废气处理管理9.1 烟气处理管理

9.1.1 烟气处理应具备下列技术特征:

1 污泥中温炭化工艺烟气主要由CO

2

、SO

2

、NO

x

、HCl、粉尘等组成,烟气进入处理系统温度宜为120℃~150℃。

2 应根据污染物指标选定组合工艺。工艺段组成如下:脱硝工艺、除尘工艺、湿法洗涤脱酸工艺。

9.1.2烟气处理设计应符合下列规定:

1 根据烟气进口浓度、排放风量、排放浓度指标,设计脱硝、除尘、湿法洗涤脱酸等工艺设备参数,并应满足排放指标要求。

2 烟气中NO

x

脱除工艺可选择SCR、SNCR或两者组合。

3 烟气携带粉尘,须在前段设置烟气除尘装置,可选择旋风除尘器或布袋除尘器。

4 烟气脱酸选用湿法碱性喷淋洗涤工艺,气体中酸性气体与碱液中和反应,气体中酸性气体排放浓度降低。湿法脱酸洗涤可选择文丘里喷淋、旋流板塔、雾化喷淋塔、填料喷淋塔等设备。

9.2 臭气处理管理

9.2.1 臭气处理应具备下列技术特征:

1 污泥高干脱水、中转储存、干化处理过程中散发的臭气主要成分为硫化氢、氨气和有机类挥发性气体。

2 臭气通过管道收集后进入除臭设施处理。臭气处理宜选择生物除臭或离子除臭技术,应符合《恶臭污染物排放标准》GB14554-1993和地方标准。

9.2.2 臭气处理设计应符合下列规定:

1 应根据规范对散发臭味的厂房空间进行换风设计,厂房的换风频次不小于6次/h。

附录A 安徽省污泥泥质调查分析A.1污泥产量分析

城镇污水处理厂污泥是污水处理的产物,主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。每天每万立方米污水经处理后污泥产生量(按含水率80%计)一般约为(5~10)t/d,具体产量取决于排水体制、进水水质、污水及污泥处理工艺等因素。

《“十三五”安徽省城镇污水处理及再生利用设施建设规划》指出:十二五末污泥处理处置规模2945吨/日,规划“十三五”期间新增或改造污泥(按含水率80%的湿污泥计)无害化处理处置规模3097吨/日。其中,设市城市2020吨/日,县城875吨/日,乡镇202吨/日。新建或改造污泥无害化处理处置设施投资12.6亿元,十三五末污泥处理处置规模达到6042吨/日(含水率80%)。到2020年,全省设区城市污泥无害化处理率达到90%,县城达到60%。

表A.1-1 “十三五”时期城镇污水处理主要指标及任务

项目

十二五末

规划十三五新增

十三五末

备注

污水处理率(%)

设市城市

91.8

3.2

95

县城

90.9

4.1

95

建制镇

0

50

45%,力争达到50%

污泥无害化处理率(%)

设市城市

49

41

90

县城

1.3

58.7

60

缺水城市再生利用率(%)

6.2

13.8

20

管网规模(公里)

14995

6300

21295

污水处理规模(万m³/日)

662.24

269

931.24

升级改造规模(万m³/日)

199

139.15

338.15

污泥处理处置规模吨/日)

2945

3097

6042

含水率80%

再生水规模(万m³/日)

68

80.5

148.5

A.2 污泥泥质分析的必要性

活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称,活性污泥成分与污水水质及处理工艺有关。由于活性污泥的组成成分复杂,吸附的有机质较多,并且具有极强的亲水性,导致活性污泥的深度脱水难以实现。活性污泥的深度脱水难易程度与活性污泥的物理、化学、生物学性质有很大的关系,而不同泥质的污泥对于调理药剂及添加比例的要求也不同。

活性污泥不同季节的泥质差异性也很大:冬季由于生化池需要保持较高的污泥浓度,在气温回升的初春时节,极易发生活性污泥膨胀显现(主要是丝状菌引起的),对于污泥深度脱水有着很不利的影响;夏季由于国内的雨污分流还不是很完善,导致活性污泥中有机质含量较低,泥沙含量等无机质含量会有所增加,相对于冬季污泥深度脱水较容易。

污泥性质主要包括物理性质、化学性质和卫生学指标等方面,污泥性质是选择污泥处理处置工艺的重要依据。

(1)物理性质

污泥的物理性质主要有含水率、比阻、毛细吸水时间CST等指标。

含水率是指污泥中所含水分的质量与污泥质量之比。初沉污泥的含水率通常为97%~98%;活性污泥的含水率通常为99.1%~99.6%;污泥经浓缩之后,含水率通常为92%~98%;经脱水之后,可使含水率降低到60%左右。

污泥比阻为单位过滤面积上,过滤单位质量的干固体所受到的阻力,其单位为m/kg。通常,初沉污泥(20~60)×10

12

m/kg,活性污泥比阻为(100~300)×10

12

m/kg。一般来说,比阻小于1×10

11

m/kg的污泥易于脱水,大于1×10

13

m/kg的污泥难以脱水。机械脱水前应进行污泥的调理,以降低比阻。

毛细吸水时间CST是指未脱水污泥在吸水滤纸上渗透一定距离所需要的时间。毛细吸水时间越长,脱水性能越差,它是表征脱水效果的指标。一般毛细吸水时间小于20s,则脱水性能较好。多数污泥比阻和毛细吸水时间也有较好的相关性,反映的脱水性能变化规律往往能达到一致。

(2)化学性质

污泥化学性质复杂,影响污泥处理处置技术方案选择的主要因素,包括挥发分、植物营养成分、热值、重金属含量等。

挥发分是污泥最重要的化学性质,决定了污泥的热值与可消化性。一般情况下,初沉污泥挥发性固体的比例为20%~30%,活性污泥为30%~60%。

污泥的植物营养成分主要取决于污水水质及其处理工艺。我国污水处理厂污泥中植物营养成分总体状况见表A.2-1。

表A.2-1 我国城镇污水处理厂污泥的植物营养成分(以干污泥计)(%)

污泥类型

总氮(TN)

磷(P

2

O

5

钾(K)

初沉污泥

2.0~3.4

1.0~3.0

0.1~0.3

活性污泥

3.5~7.2

3.3~5.0

0.2~0.4

污泥的热值与污水水质、排水体制、污水及污泥处理工艺有关。各类污泥的热值见表A.2-2。

表A.2-2 类污泥的热值

污泥类型

热值(以干污泥计)/(MJ/kg)

初沉污泥

15~18

初沉污泥与活性污泥混合

8~12

污泥中的有毒有害物质主要指重金属和持久性有机物等物质。我国2006年140个城镇污水处理厂污泥中重金属含量见表A.2-3。

表A.2-3 我国 2006 年 140 个城镇污水处理厂污泥中重金属含量(以干污泥计mg/kg)

项目

Cd

Cu

Pb

Zn

Cr

Ni

Hg

As

平均值

2.01

219

72.3

1058

93.1

48.7

2.13

20.2

最大值

999

9592

1022

30098

6365

6206

17.5

269

最小值

0.04

51

3.6

217

20

16.4

0.04

0.78

(3)卫生学指标

卫生学指标主要包括细菌总数、粪大肠菌群数、寄生虫卵含量等。

初沉污泥、活性污泥中细菌、粪大肠菌群及寄生虫卵的一般数量见表A.2-4。

表A.2-4 城镇污水处理厂污泥中细菌与寄生虫卵均值表(以干污泥计)

污泥类型

细菌总数

10

5

个/g

粪大肠菌群数

10

5

个/g

寄生虫卵

10个/g

初沉污泥

471.7

158.0

23.3(活卵率78.3%)

活性污泥

738.0

12.1

17.0(活卵率67.8%)

A.3 污泥泥质调查分析

不同地区的污水处理厂污水水质不同,同一污水处理厂在不同季节污水理化指标差异也较大,对于污泥脱水处理工艺、脱水调理药剂及污泥最终处置工艺的选择均有较大的影响。地域相近的污水处理厂,由于污水处理厂进水的组成不同,其污泥性质差别也较大(主要体现在有机质含量的差异),导致污泥的脱水性能也存在一定的差异。

通过准确的化验分析手段,检测出不同地区、不同季节的污泥相关理化、生物指标,并分时间段整理分析存档,这对于污泥高干脱水及炭化的生产运营管理,调理药剂选择、工艺技术研发和推广使用具有较大的参考价值。

污泥泥质特征是确定污泥处理处置工艺方案的重要依据之一。污泥进泥泥质不同,高干脱水调理改性所需添加的药剂种类及剂量也不同。污泥进泥泥质及其所添加的调理改性药剂对后段污泥炭化的工艺参数及污泥的最终资源化利用方式均有决定性的影响。

下表是2016年至2017年安徽省内5个城镇污水处理厂污泥常规理化性质的平均数据。

表A.3-1 安徽省5个城镇污水处理厂污泥理化性质

检测项目

检测方法

巢湖

六安

淮北

宿州

池州

计量单位

pH

CJ/T 221-2005

6.76

6.70

7.09

7.28

6.65

/

碱度值

CJ/T 221-2005

107.08

138.63

347.81

206.73

102.31

mg/L

有机质含量

CJ/T 221-2005

30.77

46.60

52.70

44.39

29.74

%

挥发性固体浓度

CJ/T 221-2005

3100.5

5862.7

5709.6

1419.7

2901.2

mg/L

污泥浓度

CJ/T 221-2005

10075.8

12579.6

10833.4

3198.3

10539.6

mg/L

总氮(TN)

CJ/T 221-2005

27.03

38.84

47.78

43.36

24.31

g/kg

总磷(TP)

CJ/T 221-2005

21.10

28.13

15.50

20.51

15.09

g/kg

附录B 安徽省城镇污水污泥主要污染物参考指标

表B-1 泥质基本控制指标及限值

序号

基本控制指标

限值

1

pH

5~10

2

含水率(%)

<80

3

粪大肠菌群菌值

>0.01

4

细菌总数(MPN/kg干污泥)

<10

8

表B-2 泥质选择性控制指标及限值      单位:mg/kg(干污泥)

序号

选择性控制指标

限值

1

总镉

<20

2

总汞

<25

3

总铅

<1000

4

总铬

<1000

5

总砷

<75

6

总铜

<1500

7

总锌

<4000

8

总镍

<200

9

矿物油

<3000

10

挥发酚

<40

11

总氰化物

<10

附录C建设参考标准C.1 建设原则

1 确保污泥处理能最大限度实现减量化、稳定化、无害化,因地制宜地充分考虑资源化,逐步减少直至杜绝污泥填埋处理,以缓解垃圾填埋场的建设和运营压力。

2 工程建设污染防治措施易实施,二次污染可控性强。

3 厂址选择应综合考虑项目的服务区域、交通、土地利用现状、基础设施状况、运输距离等。尽量同被服务的污水处理厂(或其中一座)的厂址相结合,以减小污泥输送和滤液回流的成本及二次污染的风险,同时可利用污水处理厂内的中水条件,节约水资源。

4 工程投资估算应按国家及省现行的有关规定编制;评估或审批项目可行性研究报告的投资估算时,可参照本附录所列指标,但应根据工程实际内容以及价格变化的情况,进行调整后使用。

C.2 技术经济指标

1 工程单位泥量(以含水率80%计,以下余同,除特殊说明外)的建设用地可参考表C.2-1所列指标。

表C.2-1 工程用地指标

建设规模(t/d)

工程用地 [㎡/(t/d)]

200~400

48~36

150~200

55~48

100~150

60~55

50~100

66~60

≤50

100~66

注:①建设规模大的取下限,规模小的取上限;对于20t/d以下的极小规模,要根据项目实际判断。

②表中用地指标是指预处理、高干脱水和干化炭化全套处理系统占地面积,数据参考于独立厂区条件,如果项目建设在污水处理厂内相关配套设施和道路等可以共用,取值可相应偏低。

2 工程项目投资估算指标

表C.2-2 工程项目投资估算指标

建设规模(t/d)

投资估算指标[万元/(t/d)]

200~400

37~34

150~200

40~37

100~150

45~40

50~100

50~45

≤50

60~50

注:①表中数据指工程直接费用;

②表中数据未包括特殊地质情况处理费用;

③建设规模大的取下限,规模小的取上限;对于20t/d以下的极小规模,要根据项目实际情况判断。

3 新建项目工程的电耗指标一般为(87~91)kW·h/吨污泥。

C.3 示范工程处理单元实际建设技术经济指标

表C.3-1 示范工程处理单元实际建设技术经济指标

工段名称

规模

(吨/d)

占地面积

(㎡)

能耗指标

(kW·h/吨)

投资

(万元)

直接运行成本

(元/吨)

预处理+高干脱水

50

700

29

1100

90

100

920

28

1900

85

干化炭化

50

650

62

1400

180

100

1100

59

2600

170

注:①表中主厂房面积数据指该系统主体设备占地面积,不含其它辅助用地;

②表中数据仅为示范工程的工程直接费用;

③直接运行成本受不同地区的人工成本和药剂成本影响较大。

附录D 示范工程案例D.1 安徽省xx县城区污水处理厂污泥处理处置项目

D.1.1 项目建设概况

xx县城区污水处理厂污泥处理处置项目位于规划环城北路与福西路交叉口北侧,xx县城东污水处理厂东侧空地内。

本项目污泥来源于两个污水处理厂,其中第一污水处理厂产生绝干污泥约7.2t/d,第二污水处理厂产生绝干污泥约3.4t/d,污泥处理处置厂位于第二污水处理厂东侧,第二污水处理厂的污泥直接通过污泥泵房内的污泥泵将原含水率99.2%的污泥抽送至本工程浓缩池内,而第一污水处理厂的污泥通过带式浓缩机脱水至80%含水率后通过汽车运输至集中处理处置现场。

本工程项目占地面积约3300㎡,其中土建、设备和深度脱水及热解炭化车间(钢结构)均按50吨污泥/日(80%含水率计)设计;包括污泥深度脱水车间、污泥热解炭化车间、仓库、变配电间等。

D.1.2 项目工艺方案

1工艺运行参数

表D.1-1工艺运行参数表

序号

内容

参数

1. 

原泥

第二污水处理厂

第一污水处理厂

2. 

原污泥含水率

99.2%

80%

3. 

处理量(绝干污泥计)

3.4t/d

7.2t/d

4. 

高干脱水

有机调理剂

35.7%(绝干污泥)

5. 

无机调理剂

0.3%(绝干污泥)

6. 

压滤机周期

90min~120min

7. 

压滤机出泥含水率

≤60%

8. 

压滤日运行时间

16h

9. 

处理后污泥重量

约25吨/日(按泥饼含水率60%计)

10. 

内热式干化炉

含水率

≤60%

11. 

粒径

≤50mm

12. 

温度要求

120℃~200℃

13. 

停留时间

60min

14. 

炉内压力

-200Pa~-300Pa

15. 

外热式炭化炉

含水率

20%~30%

16. 

粒径

≤3mm

17. 

温度要求

350~650℃

18. 

停留时间

60min

19. 

炉内压力

-20Pa~-50Pa

20. 

辅助燃料

生物质

21. 

生物质

低位热值

14830KJ/kg

22. 

颗粒直径

6mm~10mm

23. 

颗粒长度

10mm~35mm

24. 

处理后污泥含水率

≤5%(根据污泥基生物炭资源化去向要求)

25. 

炭化日运行时间

24h

2 污泥处理方案

(1)两种来源污泥的混合

将第一污水处理厂产生的80%污泥和第二污水处理厂产生的经重力浓缩后的98%污泥按一定比例混合,混合后污泥含水率控制在94~96%,现场有污泥混合调理池2座,单座设计有效容积30m³,配套调理改性搅拌设备。首先将第二污水处理厂污泥按设定流量输送至调理池,开启搅拌装置,然后将污泥暂存仓含水率80%污泥通过绞龙输送至调理池,输送量以调理池液位计控制。每批次调理改性污泥总量24m³,其中来自第二污水处理厂重力浓缩池的含水率98%的污泥20m³,来自第一污水处理厂含水率80%的污泥4m³。

(2)调理药剂的选择及投加

为了在保证调理效果的前提下避免对炭化设备及炭化物的资源化利用产生不利影响,筛选了无机盐+有机药剂对混合后的污泥进行调理。单个调理池单批次添加无机盐药剂0.43t,有机药剂3.6kg,无机盐药剂通过隔膜计量泵进行投加,有机药剂利用现场溶解装置溶解后由离心泵投加。

每日调理统计

每日调理改性批次:(7.2+3.4)÷1.2=8.8批次;

每日无机盐调理剂用量:3.78t;

每日有机药剂用量31.68kg;

调理系统日运行时间:16h。

(3)脱水系统

调理后,将对应调理池的出泥阀打开,由柱塞泵将调理好的污泥注入弹簧板框压滤机中进行深度脱水处理。压滤机采用三次进泥,三次压榨的方式进行脱水生产。

压滤机运行周期1.5h;

脱水泥饼重量1.89t;

平均含水率58.25%;

单批次处理污泥绝干量为:1.89t ×(1-58.25%)=0.79t;

日处理批次:(7.2+3.4+0.43)t / 0.79t =14批次;

机械幅度差取115%,单台压滤机日运行时间:115%×14÷2×1.5h=12h。

(4)储料系统

压滤机出泥泥饼落入压滤机底部水平绞龙,经提升绞龙共同输送、破碎成小块状,输送至泥饼储仓。泥饼储仓有效容积为36m

3

,泥饼含水率54%~59%,压滤机单批次产泥饼1.89t,日产泥饼26.4t。泥饼仓内的泥饼可根据炭化段工艺要求定量输送至干化炭化系统。

(5)干化炭化系统

含水率60%以下的污泥通过破碎机构和输送机构送至内热式回转干化炉,在干化炉内,污泥与热烟气直接接触换热,污泥从干化炉前端向后端移动的过程中被加热至90℃~150℃,含水率降低到20%~30%,完成干化过程。随后,污泥通过输送装置输送到外热式回转热解炭化装置内,以生物质和热解气燃烧烟气为热源间接加热炭化炉体,在炭化炉内,污泥热解炭化形成污泥基生物炭,随后经冷却输送出料。

系统最终形成的烟气经SNCR脱硝、旋风除尘、湿法洗涤脱酸系统后,再由风机通过烟囱达标排放。

3 主要设备

(1)供热设备

用于实现干化炭化过程的热能供给,主要包括生物质燃烧器(120万大卡)、热解气引送装置、热风炉。

a.内热式回转干化炉

干化炉为回转式干化设备,通过变频电机(功率7.5kW)驱动炉体回转。粉碎搅拌轴机构由变频电机(功率4kW)驱动;热烟气由一台15kW高温风机提供。

运行参数:

热烟气直接接触加热脱水污泥,脱水污泥换热温度150℃~200℃,干化产物含水率达到20%~30%,炉内设物料导流和粉碎机构,转速可调,物料停留时间约60分钟。

b.外热式回转炭化炉

炭化炉为外热式回转设备,使用热烟气间接加热炉体。回转炉体由变频电机(功率:7.5kW)驱动。

运行参数:

热烟气加热炉体与污泥间接换热,污泥在温度550℃左右发生热解反应,热解反应在缺氧环境下进行,炭化后产物含水率达到5%以下,转速可调,物料停留时间约60分钟。

c.输送、储料设备

输送设备主要包括:生物质燃料输送装置(功率1.5kW)、破碎装置(功率7.5kW)、上料刮板机(功率5.5kW)、干化定量供给装置(2.2kW变频电机+2.2kW搅拌电机)、干化输出装置(功率:2.2kW)、炭化定量供给装置(双螺旋变频调节,功率1.5kW)、炭化输出装置(带有冷却夹套螺旋输送机,功率3x1.5kw)。

储存设备主要包括:干化定量供给仓、炭化定量供给仓、出料料仓。

(2)烟气净化装置

经内热式干化炉充分换热后降温的烟气含有一定的粉尘及酸性物质,经过旋风除尘器除尘后,进一步通过喷淋洗涤塔净化处理后达标排放,烟囱排放口设置检测口。

旋风除尘器配电机为1.1kW。喷淋洗涤塔污泥泵功率1.5kW,2台功率为7.5kW的高压水泵(一备一用)。配备1台35kW的总排烟风机。

4 环保标准

排放烟气达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)及《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)。

废水符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中三级标准。

表D.1-2 示范项目废水基本控制指标及限值

项目

监测结果

pH

COD

SS

氨氮

BOD

5

动植物油

日均值

(或范围)

7.61~8.10

161

34

30.6

32.4

0.20

标准限值

6~9

500

400

300

100

达标情况

达标

达标

5 资源化去向

本项目污泥基生物炭资源化方向目前为园林利用,与合肥周边两家营养土制备厂家签订长期供需合同。

条文说明1 总 则

1.0.1 制定本导则的目的:落实《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》,结合安徽省城镇污水处理厂污泥处理处置现状(深度脱水后送到垃圾处理场填埋),为安徽省城镇污水处理厂污泥处理处置合理规划建设提供指导,为污泥高干脱水炭化处置项目设计、建设和运行管理提供依据。

1.0.2 规定本导则的适用范围。

3 基本规定

3.1.1 高干脱水炭化项目指的是,城镇污水处理厂污泥新建(扩建)项目和对原有城镇污水处理厂污泥(高干)脱水设施进行提标改造的项目。通过泥质泥量分析确定调理改性方案和污泥基生物炭资源化利用可行性,厂址选择应综合考虑项目环境、交通运输概况、废水及废气处理等。

3.1.2 若项目为提标项目,厂址选择原污水处理厂或毗邻污水处理厂;若项目原污泥含水率60%左右时,在污泥泥质调查分析的基础上确定调理改性方案,保证不影响污泥炭化和资源化。

3.1.4 根据泥质特征,通过小试或中试试验,确定合适的调理改性方案,调理改性主要有化学调理、物理调理、生物调理技术。化学调理因效果好且操作简便成为最为常用的方法。

3.1.5 厂址选择遵循基本原则。项目拟建选址宜结合城镇污水处理厂,能够减少污泥输送和滤液回流的成本及二次污染的概率,同时可利用污水处理厂内的中水条件,节约水资源。

项目为独立选址指的是,未建设在城镇污水处理厂的项目。目前脱水污泥大部分含水率约80%,该类污泥采用高干脱水(又称深度脱水)技术,处理过程会产生大量的压滤液,考虑废水处理经济性,所以拟建选址宜在市政管网覆盖区域。另外,污泥干化炭化需要稳定的热源,故优先考虑有稳定热源的场址。

3.1.6 城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化项目,项目实施技术单元组成有预处理、高干脱水、干化炭化、资源化、废水处理和废气处理。

污泥含水率不小于80%时,主要采用预处理+高干脱水+炭化+资源化技术路线实现。其中生产过程中产生的废水,结合城镇污水处理厂的项目,可通过管道直接排入污水处理厂,经污水处理厂处理达标排放;独立选址的项目,宜经废水处理达到纳管标准后,通过管道纳入市政管网。

若来源污泥含水率60%左右时,采用炭化+资源化技术路线实现。废水处理条件同上。

3.2.1未脱水的污泥,工艺系统组成包括浓缩、调理、脱水、储料、干化、炭化、供热、输送、烟气处理、水处理等系统。若项目拟建在城镇污水处理厂内,废水可直接进污水处理厂设施处理。

经深度脱水后的城镇污水厂污泥,工艺系统组成包括储料、干化、炭化、供热、输送、水处理和烟气处理等系统。水处理系统处理同上。

3.2.2各工艺系统有关规定。

1 为满足污泥后续中温炭化要求,需要进一步降低常规机械脱水污泥的含水率,一般与余热利用相结合。余热烟气温度控制在120℃~200℃,污泥温度在100℃~150℃,在此温度下,污泥中的水分蒸发且有机挥发分不易溢出。根据污泥含水率和污泥处理量,控制污泥停留时间为40min~60min。

2当温度在350℃~650℃时,污泥在缺氧状态下,可以产生可燃气、重油和碳。

3污泥基生物炭输送水冷螺旋,该设备收集输送炭化出料端污泥,并通过水冷降低温度和活性,实现污泥基生物炭长久保存和后续资源化利用。

3.3.2 根据城镇污水处理厂污泥各类处置用泥泥质含水率要求,以及目前经济技术条件下,考虑综合处理成本等因素,污泥脱水采用机械脱水将污泥含水率控制在60%左右是合理的。

3.3.3 为了避免在调理过程中添加对后续炭化和资源化处置有影响的药剂,药剂不应含有腐蚀性及有毒有害物质,例如氯离子、重金属元素等。

3.3.7 污泥基生物炭污染物控制部分标准:

《农用污泥污染物控制标准》GB 4284-2018

《城镇污水处理厂污泥处置 林地用泥质》CJ/T 362-2011

3.3.8 对同一来源污泥的污泥基生物炭定期检测:在污水处理厂进水水质稳定情况下,宜按月度进行检测;当水质变化时,应随时进行检测。

4 预处理技术

4.1.1 1 污泥高干脱水项目一般建在原污水处理厂内,工艺连续性好且便于生产管理。污水处理厂污泥按工艺阶段可划分为:

初沉污泥:在污水处理的初始阶段,通过机械截留、重力沉降以及气浮等方式分离所得到的污泥,这类污泥主要为无机物质,其含水率通常为95%~97%。

剩余污泥:在污水的生物处理过程中所产生的由细菌、真菌以及原生动物等所形成的絮凝状态的物质,这类污泥有机物含量较高、产量大,含水率能达到99%以上。

其他污泥:由于不同污水厂所使用的工艺不同,还可能会有因使用混凝、化学沉淀等化学方法处理污水而产生的化学污泥,以及经厌氧消化后产生的消化污泥等。在城市污水处理厂,一般将这些污泥混合后再进行机械脱水。

2 污水处理厂污泥主要来源为剩余污泥,含水率一般为99.1%~99.6%,所以体积比较大。污泥浓缩就是通过物理法或化学法对污泥进行增稠,大幅降低污泥体积,从而方便污泥输送和处理。常见的浓缩方法有重力浓缩法和机械浓缩法,浓缩后污泥含水率降到90%~98%。

3 重力浓缩利用污泥中固体颗粒与水之间的相对密度差来实现污泥浓缩。初沉池污泥可直接进入浓缩池进行浓缩,含水率一般可从95%~97%浓缩至90%~92%。剩余污泥一般不宜单独进行重力浓缩,如果采用重力浓缩,含水率可从99.1%~99.6%降到96%~98%。重力浓缩储存污泥能力强,操作要求一般,运行费用低,动力消耗小,但占地面积大,污泥易发酵产生臭气。

4 机械浓缩是通过机械设备对污泥中泥水进行过滤,从而实现泥水分离,得到高含固率污泥。污泥机械浓缩之前一般需根据污泥的性质添加絮凝剂,并通过泥药反应装置充分混合后,再进入浓缩机进行浓缩。机械浓缩后污泥含水率一般为90%~96%,操作要求较高,运行费用较高,但浓缩效果理想,且不易产生臭气。对于含水率99%以上剩余污泥采用机械浓缩机具有优势。

5 浓缩后污泥体积减小为原污泥体积的1/25~1/2,污泥体积的缩小可节省调理池的容积,进而减小占地面积。同时,污泥体积的减小可降低脱水设备进泥时间从而提高设备工作效率。

4.1.2 1 重力浓缩主要特点是占地面积大,污泥停留时间长,往往不需要添加絮凝剂,但浓缩效果不稳定,适用范围受限。机械浓缩占地面积小、浓缩后污泥含水率可控,得到越来越广泛的应用。

2 重力浓缩池的表面水力负荷、污泥固体负荷和浓缩时间设计应充分考虑污泥来源、性质和原始污泥及浓缩后污泥的含水率等要求,控制浓缩时间不超过24h,浓缩后污泥含水率稳定。一般浓缩时间超过24h,污泥会厌氧腐化,黏度升高,不利于污泥高干脱水;因污泥调理剂的投加量与污泥含水率成反比关系,污泥含水率稳定可保证调理剂的投加量稳定,有利于污泥调理系统的稳定性和脱水系统的稳定性。

3 机械浓缩的关键影响因素是浓缩设备的选型和絮凝剂的选型及投加量。转鼓浓缩机和叠螺浓缩机因运行稳定且运行费用较低得到越来越广泛的应用。

市政污泥最常用的絮凝剂是阳离子型聚丙烯酰胺,简称为PAM,应根据污泥泥质选取PAM型号,PAM的使用一般应注意以下事项。

①.PAM需配制成0.1%~0.3%的比例使用。

②.PAM投加量一般为污泥绝干重量的0.1%~0.5%。

③.PAM溶解装置为泡药机,可实现连续溶解和投加,PAM溶解过程中应缓慢投加,投加过程中应开启搅拌装置,搅拌转速宜为50r/min,PAM在泡药机搅拌停留时间一般不低于30min,以完成熟化过程。

④.溶解后的PAM应尽快使用,阳离子PAM溶解后很容易水解,应在24h内用完。

4.1.3 1 重力浓缩池长期没有排泥时,底部泥斗内污泥含水率较低,直接用排泥泵排泥可能会损坏排泥泵,此时应该将浓缩池排空并清理沉泥。

2 机械浓缩运行过程中,絮凝剂的投加量直接影响浓缩污泥含水率,应根据浓缩污泥含水率及时调整絮凝剂用量。浓缩污泥含水率为94%~96%时,污泥与药剂混合效果较好。

4.2.1 1 随着城市的发展,污水处理厂的数量逐年增多,其中包括日处理规模较小的污水处理厂与大型污水处理厂,为了整合资源,某些城市在污水处理厂之外选址拟建污泥处理处置中心,用来集中处理处置周边污水处理厂污泥。

很大部分早期建设的污水处理厂污泥脱水都是采用离心机或者带式压滤机进行脱水处理,脱水后泥饼含水率约为80%。为了运输方便,一般将含水率80%左右污泥用专用运输车集中运输至污泥处置中心进行高干脱水,脱水后泥饼含水率55%~65%。

2 污泥高干脱水前需要对污泥添加调理剂进行调理,而含水率80%左右的污泥因流动性差,难以与调理剂混合反应,应对含水率80%左右污泥加水稀释至含水率92%~95%,使调理剂与污泥充分混合反应。

4.2.2 1 不同污水处理厂80%污泥运送至污泥处理处置中心的时间因运输距离和污水处理厂生产安排而不同,因而需设计总容积不低于24小时设计处理量的污泥接收池用来暂存污泥。

3 污泥接收池设计格栅是为了过滤大体积杂质,同时可防止生产人员跌落至接收池内。含水率80%左右污泥常常因放置时间长而发酵产生恶臭气味,设计盖板是为了防止臭气外溢,影响生产环境。

5 稀释水和湿污泥应定量投加至稀释池完成湿污泥的稀释过程,改善污泥流动性。为了保证稀释后污泥含水率稳定,应对稀释水和湿污泥定量投加。宜先投加稀释水后开启搅拌装置,再投加湿污泥。

稀释水可选用自来水,其计量方式可采用在投加管道上安装流量计计量或者通过稀释池液位计量。湿污泥计量可通过称重计量或者通过稀释池液位计计量。

4.2.3 3 不同污水处理厂污泥脱水性能往往不一致,应检测不同来源污泥的脱水性能,将脱水性能相似的污泥存放在同一个接收池,保证调理药剂投加量的可控性和调理改性效果的稳定性。

5 高干脱水技术

5.1.11 污泥是污水处理过程中副产物,污泥的成分极其复杂包括有机物碎片、无机物残片、微生物菌体、胞外聚合物等。由于污泥中含有大量脂肪、有机物和碳水化合物等高浓度有机物,导致污泥的含水率较高、粘度较大、固液分离性能差,不对污泥进行调理直接通过机械方式脱水会导致脱水污泥含水率高,影响后续处理处置。对污泥进行调理可改变污泥粒子表面的物化性质,破坏污泥的胶体结构,减小与水的亲和力,从而改善脱水性能。

2 污泥调理方式可分为物理调理、化学调理和生物调理。污泥化学调理是利用调理剂与污泥发生化学反应,改变污泥颗粒结构,中和污泥颗粒所带的电荷,促使污泥微粒聚成大的絮体,达到泥水分离的效果。化学调理因效果好且操作简便成为最为常用的方法。污泥化学调理剂可分为无机调理剂、有机调理剂和复合调理剂。

无机调理剂价廉易得,但投加量大,无机调理剂的单独使用已越来越少。

有机调理剂投加量小、基本无腐蚀性,但其脱水效果受泥质影响较大,整体脱水效果较差,难以大面积推广,有机调理剂的单独使用也越来越少。

复合调理剂能综合单一混凝剂各自不同的优点,克服某些性能上的不足,在成本、适用性和脱水效果上占有优势,得到越来越广泛的研究和应用。

4 根据安徽省五个典型污水处理厂污泥高干脱水调研结果,有四个污水处理厂污泥高干脱水工艺调理剂为三氯化铁和生石灰,三氯化铁氯离子浓度为142g/kg~220g/kg,三氯化铁投加量为100kg/TDS~200kg/TDS,调理后污泥中氯离子浓度为14.2kg/TDS~44kg/TDS,含量极高,容易对设备造成腐蚀,且不利于压滤液处理及泥饼处置利用。生石灰投加量为150kg/TDS~300kg/TDS,生石灰的大量投加不仅严重影响生产环境,还大量增加了污泥无机分含量,不利于污泥处置利用。

5 污泥调理剂种类众多,应根据泥质、调理剂成分、污泥处理处置工艺和药剂成本选择合适的调理剂。

①.泥质

泥质分析是污泥高干脱水技术方案选择的关键环节,通常来说,污泥有机质含量越高越难脱水。常用污泥有机质含量、沉降比、过滤比阻和毛细吸水时间表征污泥脱水性能,调理药剂的选择须依据上述表征参数。

对安徽省五个城市典型污水处理厂的污泥样品进行了调研,分析结果表明,安徽省五个城市典型污水处理厂剩余污泥的VS/TS为29.7%~52.7%。有机质含量越高的污泥,调理药剂的选择越局限,且投加量越高。

②.调理药剂成分

无机药剂投加量大,增加了污泥绝干重量,三氯化铁等氯化物对设备腐蚀严重,生石灰的强碱性导致压滤液对水处理造成冲击的同时导致泥饼难以资源化利用。调理药剂的引入给污泥的处理处置带来了诸多不利影响,调理药剂的成分制约着调理药剂的选择。

③.污泥处理处置工艺

脱水设备参数、泥饼处置方式及压滤液处理方式均影响调理药剂的选择。

④.成本

有机调理剂投加量小、基本无腐蚀性且有利于污泥处置,但因其价格高昂,单独使用有机调理剂的案列并不多。无机调理剂投加量大,腐蚀性较强,不利于污泥的处理处置,但因其价格低廉,市场接受度较高。无机/有机复合调理剂在成本和脱水效果上占有优势,得到越来越广泛的研究和应用。

5.1.2  调理池容积和数量根据设计处理量、预处理后污泥含水率及调理批次来计算。根据调研结果,xx县污泥高干脱水工程设计日处理绝干污泥10.6吨,包含170m

3

含水率98%污泥与36吨含水率80%污泥,两种污泥混合后含水率为94.85%,设计两个调理池,单个调理池每日调理5个批次,则单个调理池有效容积大于10.6÷(0.051×10)=20.8m

3

,取25m

3

5.1.3  添加调理剂的目的是改善污泥脱水性能,降低板框压滤机泥饼含水率。在一定范围内,泥饼含水率随调理剂投加量的增加而降低,运行成本也随之增加,调理剂的投加量应根据泥饼含水率适时进行调整,在确保泥饼含水率的前提下降低调理剂投加量。

 调理池搅拌采用变频控制。投加调理剂的过程中为了使污泥与调理剂充分混合,一般将搅拌频率调至50HZ,转速一般为60r/min~80r/min;调理完成后,宜将转速调至30r/min~50r/min,防止污泥沉降。

5.2.1  污泥脱水方式一般有热处理和机械处理,通过加热蒸发1kg水需要2500kJ~3000kJ热量,热量需求高,且易产生臭气污染。调理后污泥含有大量自由水,可通过机械处理方式脱出。

常见脱水设备有带式压滤机、板框压滤机和离心脱水机。带式压滤机和离心脱水机一般能将污泥含水率降低至80%左右,板框压滤机压力大、压滤周期长,一般能将污泥含水率降低至55%~65%。

 板框压滤机运行过程一般分为两个阶段,第一阶段是进泥,调理后的污泥经进泥设备输送至板框压滤机滤板之间的滤室内,通过进泥设备提供的压力脱除一部分水分;第二阶段是压榨,通过收缩滤室体积而排出泥饼中水分。压榨结束后松开滤板,逐一卸落泥饼。压滤机从进泥至卸泥结束称为一个周期,弹簧式压滤机一个周期一般为1h~1.5h,隔膜式压滤机一个周期一般为3h~5h。

5.2.2 板框式压滤机可分为弹簧式压滤机和隔膜式压滤机,弹簧式压滤机附属设备较少,压滤周期短,占地面积小,适用于小型污水处理厂污泥高干脱水项目。隔膜式压滤机附属设备较多、占地面积大,但滤板耐腐蚀、设备造价低、运行稳定,得到越来越广泛的研究和应用。

5.2.3  板框式压滤机的脱水效率主要受污泥调理效果、进泥压力和压榨压力影响。一般进泥压力和压榨压力越大,污泥脱水效率越高。板框压滤机进泥压力和压榨压力一般可调,进泥压力大可能导致漏泥,压榨压力大可能导致弹簧断裂或者隔膜板破裂,应根据板框压滤机性能设置合理进泥压力和压榨压力。

6 干化炭化技术

6.1.1 2 干化工艺主要作用是降低污泥含水率,以便降低炭化段的能量消耗。为降低干化段能耗,对物料进料含水率进行控制。理论上,进料含水率越低干化热能耗越低,但由于机械脱水性能的局限性,目前市场上主流机械脱水后,污泥含水率在55%以上。干化产物含水率是通过控制干化温度、进料量、物料停留时间,保证干化产物含水率不大于30%。

4 污泥干化的实质是热量使污泥中的水分蒸发,当换热温度大于水的沸点时水分蒸发效率较高,所以,干化热源选用炭化后的低温余热(温度120℃~200℃)即可满足干化要求。若单独设立供热系统,则会增加投资和运营成本,并造成能源浪费。

5 污泥干化工艺中烟气与物料接触方式可分为直接接触换热和间接接触换热。直接接触换热效率高,但存在气体污染风险,间接接触换热效率低,排放指标环保,可根据项目周边环境敏感性进行项目设计。

6 可通过调节前端供热系统燃料供给量和高温风机运行频率参数来调整干化风温和供风量,以满足不同工况的生产要求。

6.1.2 1 为降低污泥热解能耗,污泥炭化进料含水率控制在30%以下,含水率20%以下的污泥在有氧环境中存在粉尘尘爆风险。

2 缺氧环境是污泥高温热解的必要条件,污泥炭化应在氧含量不大于0.5%的环境下进行。

3 污泥炭化过程需要大量热量和较高的换热温度,所需热量及温度要求根据工况变化可单独控制,所以,应设立独立的供热系统为整个干化炭化工艺提供稳定的热量供给。

5 热解气中存在着大量的可燃气体,通过炭化反应器和二燃室的负压差,将热解气引送至二燃室中燃烧。热解气充分燃烧后,一方面为系统补充热能源,另一方面洁净烟气。

6 可通过调节前端供热系统燃料供给量和助燃风机运行频率参数来调整炭化风温和供风量,以满足不同工况的生产要求。

6.1.3 1 污泥干化炭化是连续进料过程,物料停留时间是物料在干化设备和炭化设备内的停留时间,干化、炭化温度越高,物料停留时间越短。

3 污泥干化炭化需要补充能源,根据选用的能源介质单位热值和吨污泥需要补充的能量,可计算出吨污泥需要消耗的能源量。

5 污泥干化炭化尾气处理需使用水,水可以使用中水、自来水,根据项目现场条件选择水源,污泥单位耗水指标是根据生产数据进行折算。

6 污泥干化、炭化设备为连续运行状态,设备在运行过程中,会出现设备检测、故障、维修等状态,为满足生产连续稳定,设备设计要求年运行时长不小于7200小时。

6.1.4 4 .污泥进入干化料仓前,应对污泥泥饼进行破碎,当污泥粒径不大于50mm时,污泥在干化设备内可均匀受热和顺利输送,增加换热面积,提高干化效率。

5 污泥干化温度控制应在合理范围内,温度过高会造成污泥有机份挥发,造成排放气体臭味浓度值高,温度过低则达不到处理产能。干化温度在120℃~200℃时,水分能很好地从污泥中蒸发出来,满足干化生产需求。

6.1.5 4 污泥炭化必须在一定的温度下才会发生,在缺氧环境下,当换热温度达到350℃~650℃时,污泥中的有机物才会发生热解反应,完成炭化过程。温度的控制可通过调节燃料进料量和助燃风机运行频率来调节。

5 污泥必须在缺氧环境下热解炭化变成污泥基生物炭,控制过程应严格监控反应炉内氧气含量不大于0.5%。

6.2.1 污泥干化炭化技术供热系统是污泥干化炭化的基本保证,供热系统热源燃料的选择尤为重要。污泥干化炭化过程中需要消耗能量,除污泥热解气燃烧产生的能量外,系统还需要补充其它能量,燃料类型有:煤炭、生物质燃料、燃料油、燃料气等,根据使用燃料类型的不同,使用不同的供热设备。在满足供热需求的前提下,应充分考虑燃料的区域适用性、稳定可靠性及经济性。

2 国内目前常用的热风供应设备有燃烧器燃烧热风炉、炉排式热风炉等,根据结构方式不同,可分为卧式炉和立式炉。在选择热风供应设备时,应根据燃料特性和生产需求选择合适的炉型。

3 炭化热解气的回收可利用炭化反应器与二燃室的负压差将其直接引送到热风炉二燃室燃烧,也可用高温风机输送至二燃室。

6.2.2 2 热风炉燃烧器及二燃室配风要配置合理的风量,风量过大时,因要保证热风系统负压,需要通过调大高温风机频率,导致烟气流速增大,换热时间变短,排放烟气余热高,造成能源浪费。

温度的调节可通过调节燃料进料量和助燃风机运行频率来调节。

3 供热系统因二次补燃风和炉体热损失使得供热温度降低,为保障炭化温度,供热设备炉内温度应在600℃~1000℃范围内可调。

6.2.3 2 直接换热干化设备目前主要有回转式干化炉、带式干化炉、振动流化床式干化炉;间接换热干化设备目前主要有桨叶式干化机和圆盘式干化机等。城镇污水处理厂污泥有害物质含量较低,干化过程中不产生有害物质影响,所以宜采用直接换热干化设备。

6.2.4 2 从设备运行经济性及设备设计处理能力考虑,设备生产能力宜控制在60%~120%。干化设备应根据进泥性质、产能需求采取变频可调,确保污泥在设备内达到足够的停留时间和换热温度。同时,供热量也对应调节。

3 污泥具有一定的黏性,进干化阶段的污泥含水率在60%左右,在干化过程中有一特殊的胶黏相阶段(含水率为40%~60%左右),在这一极窄的过渡段内,污泥极易结块,表面坚硬,不易粉碎,所以应在干化炉内设粉碎搅拌装置,将胶黏相阶段的污泥粉碎成小颗粒物料,从而提高干化效率。

6.2.5 2 污泥炭化阶段要求污泥在缺氧环境下加热进行,污泥炭化应为间接换热。目前国内外常采用的污泥炭化设备有外热式回转炭化炉和外热式螺旋推进炭化炉。

外热式回转炭化炉:主要由用于热解炭化反应的回转炉罐和用于加热炉罐的烟气夹套炉体组成。回转炉罐由变频电机驱动旋转,炉罐轴线与地平线有一定倾斜度。回转炉罐内设置一系列的物料导流机构,在确保物料稳定输送的同时,对物料进行翻抛,促进物料均匀高效受热。烟气夹套炉体内衬耐火材料,夹套需保证有足够的空间供热烟气流动,同时夹套内应有热风导流装置,保证热风分布均匀。

外热式螺旋推进炭化炉:主要由固定炉罐、物料推进螺旋和烟气夹套炉体组成。炉罐轴线与地平线有一定倾斜度,炉罐固定不动。推进螺旋在炉罐内,对污泥进行输送和翻抛。烟气夹套炉体内衬耐火材料,夹套需保证有足够的空间供热烟气流动,同时夹套内要有热风导流装置,保证热风分布均匀。

6.2.6 6 污泥炭化产生的热解气为可燃气体,炭化反应器内存在粉尘,炭化反应器在微负压缺氧状态下运行,考虑到系统的整体安全性,在炭化设备上应设置安全防爆泄压装置。

7 污泥基生物炭温度较高且具有一定活性,需对其进行冷却后才可装卸。冷却方式宜采用多级水冷,即多个具有水冷轴和水冷套的出料螺旋管路并联冷却。

7 污泥基生物炭资源化

污泥基生物炭的特性主要包括:

①.经过高温处理,病原性微生物和细菌等被杀灭,因而卫生安全;

②.污泥基生物炭以“炭+无机灰分”的形式存在,在物理和化学性质方面比较稳定;

③.具有保水性通气性,并含有丰富的磷、氮、钾、钠、钙等多种矿物质,为土壤微生物提供适合生存和繁殖的环境,可作为肥料及土壤改良剂使用;

④.具有多孔质特点,表面面积大,有较强的吸附性和吸湿性特点,可用作吸附剂;

⑤.具有较高的发热值,可以作为燃料直接使用;

⑥.污泥基生物炭具有颗粒状、干燥、无臭等特点,运输和使用方便;

⑦.密度较轻,保管和使用容易。而且不会发生腐败、变质等,可以进行长期储存。

用于园林绿化的污泥基生物炭符合《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》GB/T23486-2009标准的要求。同时须根据树木种类采用不同的污泥基生物炭施用量。

用于林地的污泥基生物炭符合《城镇污水处理厂污泥处置 林地用泥质》CJ/T 362-2011标准的要求。

用于沙荒地、盐碱地和矿山废弃地土壤改良的污泥基生物炭符合《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》GB/T 24600-2009标准的要求。

用于农业用途的污泥基生物炭符合《农用污泥污染物控制标准》GB 4284-2018标准的要求。

污泥基生物炭制备烧结砖符合《城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质》GB/T 25031-2010标准的要求。产品性能符合《烧结普通砖》GB/T5101-2003、《烧结多孔砖》GB/T 13544-2000和《烧结空心砖和空心砌块》GB/T 13545-2014标准的要求。

污泥基生物炭制成的普通陶粒符合国家标准《轻集料及其试验方法》GB/T 17431.1-1998的要求。

8 废水处理管理

工艺产生的废水主要为浓缩预处理产生的废水、压滤产生的滤液、滤布冲洗水及烟气处理过程中产生的废水等。

《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定,排入GB3838Ⅲ类水域(划定的保护区和游泳区除外)和排入GB3097中的二类海域的污水,执行一级标准;排入GB3838中Ⅳ、Ⅴ 类水域和排入GB3097中三类海域的污水,执行二级标准;排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水,执行三级标准;排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水,必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求,执行相关规定。

9 废气处理管理

9.1.1 污泥中温炭化烟气是指中温炭化系统燃烧炉产生的高温烟气余热利用后温度降低,热量不能再利用,需要处理排放的废气。

污泥中温炭化烟气根据指标及浓度的不同设计气体处理工艺,主要包含脱硝、除尘、湿法洗涤脱酸主要工艺段,如泥质中包含特殊的污染物造成某一项指标高于排放标准,要针对该指标设置处理工艺,最终污染物排放符合《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996二级标准排放要求。

9.1.2 1 催化还原脱硝分为催化还原SCR法和非催化还原SNCR法。

催化还原SCR法脱硝是在催化剂存在的条件下,采用氨、CO或碳氢化合物等作为还原剂,在氧气存在的条件下将烟气中的NO还原为N

2

。可以作为SCR反应还原剂的有NH

3

、CO、H

2

,还有甲烷、乙烯、丙烷、丙稀等。以氨作为还原气的时候能够得到的NO的脱除效率最高。

非催化SNCR还原法是一种成熟的低成本脱硝技术。该技术以炉膛的预分解炉为反应器,将含有氨基的还原剂喷入炉膛,还原剂与烟气中的NO

x

反应,生成氨和水。在选择性非催化还原法脱硝工艺中,尿素或氨基化合物在较高的反应温度(930~1090℃)注入烟气,将NO

x

还原为N

2

。还原剂通常注进炉膛或者紧靠炉膛出口的烟道。

2 旋风除尘器是使含尘气流在除尘器内作旋转运动,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗。具有结构简单、易于制造、安装和维护管理、设备投资和操作费用低的特点。在机械式除尘器中,旋风式除尘器是效率最高的一种,大多用来去除5μm以上的尘粒。它的主要缺点是对细小尘粒(<5μm)的去除效率较低

过滤式除尘装置是使含尘气体通过一定的过滤材料来达到分离气体中固体粉尘的高效除尘设备。过滤式除尘器主要有两种,一种是利用纤维编织物作为过滤介质的袋式除尘器;另一种是采用砂、砾、焦炭等颗粒物作为过滤介质的颗粒层除尘器。滤布材料是布袋除尘器的关键,性能良好的滤布,除特定的致密度和透气性外,还应有良好的耐腐蚀性、耐热性及较高的机械强度,耐热性能良好的纤维,其耐热度目前已可达到连续温度190℃。

3 气体内的酸性气体需通过碱性药剂喷淋洗涤处理后达到标准排放,湿法洗涤处理方法如下:

①.文丘里洗涤

文丘里洗涤主要由文氏管凝聚器和除雾器组成。具有体积小、构造简单、除尘效率高等优点,既可对高温烟气降温、除尘,又可洗涤脱酸。其最大缺点是压力损失大。

②.旋流板塔

旋流板塔除尘脱硫一体化装置,简称旋流板塔,是一种喷射型塔板洗涤器。具有通量大、压降小、操作负荷和操作弹性大、不易堵、效率稳定等优点。目前已用于环保行业脱除废气中的SO

2

、H

2

S等酸性气体。

③.雾化喷淋塔

雾化喷淋塔分为填料塔和非填料塔。雾化喷淋塔具有结构简单、造价低廉、烟气停留时间长、反应均匀、气体压降小、除尘效率高的特点。目前广泛应用于湿法脱硫系统中。

根据污泥干化炭化烟气性质和排放要求,烟气处理需满足除尘、脱酸、除臭、降温等综合效果,在喷淋塔中投加碱液可以实现烟气的脱酸处理。

9.2.1 1 污泥高干脱水中温炭化工艺中高干脱水段为开放式设备,臭味气体散发到操作空间中,需要厂房内气体收集处理。炭化工艺段为密闭设备,且大部分生产状态为负压,为防止臭味气体外溢,对非负压设备进行密闭并抽成负压,抽吸气体进入除臭设施处理。

2 气体除臭主要分为生物除臭和离子除臭。

①.生物除臭

生物除臭的机理是利用生物降解原理对恶臭气体进行处理,使致臭成分解转化为嗅阐值较高的低臭成分而达到除臭目的。生物除臭过程有下列几个步骤:

a.收集后的恶臭气体引入生物滤池内,其内的致臭成分不断溶解于附着在填料上生长的生物膜表面水中。

b.滤池表面的微生物对水中致臭成分进行吸附、吸收和生物降解转化。

c.去除致臭成分的水又不断溶解吸收致臭成分,依次循环。

在实际运行中以上各个过程相互协调共同作用。

②.离子除臭

离子除臭是利用离子氧去除异臭味的方法。离子氧群中的原子氧等具有极强的氧化能力,其氧化能力是氧气的上千倍,可以将氨、硫化氢、硫醇类、VOC等污染物和其它产生恶臭异味的污染物在常温常压下迅速氧化。同样,离子氧群中的离子氧也有很强的氧化能力,而且寿命在数秒内,可以在管道里充分发挥氧化作用。

离子除臭具有以下特点:处理效率高,离子除臭成套装置能有效去除硫化氢(H

2

S)、氨(NH

3

)、甲硫醇等特定的污染物,以及各种异(臭)味,处理效果都很好。安全可靠、能耗低,无臭氧等二次污染物产生,风阻小,寿命长,电耗极小。纯物理法原理,氧化反应在常温常压下进行,投资小,易实施。