低温余热污泥干化技术研究与应用

刘天亮 杨豹 李蒙蒙 范坤（安徽晋煤中能化工，安徽 阜阳236400）

晋煤中能化工股份有限公司二期航天粉煤气化装置，自2012 年装置运行以来，变换反应余热未能充分利用，除氧槽蒸汽放空量大。脱盐水损耗高、现场环境差、周围设备腐蚀较快、系统出口变换气温度高等问题一直没有得到有效解决;2014年中能化工三期污水处理装置自运行以来，系统每天产生12-14吨湿污泥，一直没有找到有效处置途径，造成生化系统的污泥日益增多，沉降比长期处于99%以上，系统处理各种污染物的能力受到严重制约，给污水处理装置的正常运行带来很大隐患，给公司环保工作带来前所未有的压力。经积极探索，多方查找资料，在与兄弟单位充分沟通交流的基础上，结合公司现有条件，最终确定综合回收利用二期变换余热，为低温污泥干化装置提供热源，对污水处理系统污泥进行干化处理，干化后的污泥送热电锅炉焚烧。实际运行，证明该工艺线路选择合理，干化装置投运后变换除氧槽蒸汽放空明显减小，解决了污泥处理难题，三期污水处理装置实现了长周期高效稳定运行，消除了公司环保隐患；干化后的污泥送热电锅炉燃烧产生热能，实现了变废为宝；同时干化装置自动控制水平高，满足现场无人值守要求，运行现场干净，无异味，大大提升公司环保形象。

1 低温余热污泥干化工艺简介

污水处理污泥经阳离子絮凝剂配比后到蝶螺机脱水后，被送至低温余热干化设备的料斗内，进入干化装置的网带上;变换过来的热水与干冷空气换热后，变成干热空气，干热空气由干燥箱底部自下而上，加热切条成型网带上的污泥，与污泥充分接触后，将污泥干化，湿热空气则进入除湿系统，通过降温的方式使得湿热空气温度低于露点，水汽得以冷凝并排出系统至厂区污水管道，“脱水”后干冷空气再次加热变为热干空气在干燥箱内继续干化污泥，全过程中空气循环利用，故无尾气产生。该系统可将污泥含水率降低至10%，料斗内干化后污泥可以直接储存和运输。

工作原理示意图：

2 变换低温余热脱盐水流程图：

来自脱盐水站的脱盐水温度40℃左右，经变换脱盐水换热器与变换气换热后，脱盐水温度上升到90℃左右，一部分进入变换除氧槽，另一部分进入污水处理干化装置换热器，在干化装置内与干冷空气完成热量交换后，脱盐水温度降低到60℃，回到变换除氧槽内，供变换及合成废锅补水。

3 低温余热干化技术综合与企业当前同类研究、同类技术综合比较

目前国内污泥干化装置主要有：桨叶式干化技术、两段式干化技术、低温余热干化技术。

桨叶式干化技术采用0.6-0.8MPa 蒸汽加热饱和水蒸气作为热源，进入干燥机壳体夹套和桨叶轴内腔，热载体温度为130～180℃，出料温度高，约100℃左右，污泥含水率60%左右，存在“胶粘相”阶段，含水率只能通过调节转速调节，不易控制原始形态，颗粒大小不均匀，且呈块状，机械摩擦较大，导致粉尘含量较高，造成空气二次污染。采用高温蒸发水分，热气携带部分粉尘及裂解污泥物质，冷却后水中仍含有固体成分，需要再次处理，且不利于除臭系统冷凝器的长周期运行。干燥温度过高，污泥细胞璧结壳、外表结焦，反而难以脱水，导致干燥效率低，干燥时间长，能耗大，开停操作相对复杂，主机运行周期在3—5年。

两段式干化技术，第一级使用高压带式压滤机把含水量96%的湿泥脱水至65%，再经第二级干化处理，最终水含量降至10%-40%。第一级脱水需要加入大量粉状污泥改性剂，现场粉尘不易控制，后期污泥处理量大大增加，同时成型困难，不利于第二级处理。压滤出水PH 较高，需要回到综合池稀释后处理，开停操作复杂。需要增加操作人员1名，电费、药剂、人工综合费用偏高。

低温余热干化机采用低温(65-80℃)全封闭干化模式，运行现场干净，无气味，无臭气外溢，无需安装复杂的除臭等其他环保装置，干化后污泥含水量低，经干化装置压滤、干化后，污泥含水率10%～40%，几乎无粉尘产生，出来的污泥温度低（＜50℃）无需冷却，可以直接储存;采用自动化控制，全自动运行，节约大量人工成本；可实现远传集中控制；采用变频无级调速可任意调节含水率(10%-30%)。操作方便：可连续和间断运行，开停操作简单，不需要预热、运行成本低。

低温低温余热干化机是无承压设备，干化过程不产生粉尘，，采用低温(65-80℃)全封闭干化模式，工作过程中热量损失小，设备周围温度低，无臭气外溢，无需安装复杂的除臭等其他环保装置，无高温介质，安全系数高。

综上所述，低温余热干化装置压滤、干化后污泥与当前同类研究、同类技术综合比较具有以下特点

（1）污泥含水量低，含水率控制在10%～40%，可以直接掺烧与热电锅炉；

（2）粉尘含量低：因污泥含水率低，静态摊放，与接触面无机械静电摩擦，几乎无粉尘产生；

（3）易于储存：出来的污泥温度低（＜50℃）无需冷却，可以直接储存；

（4）回收利用率高：采用低温除湿，蒸发热气中不携带任何粉尘颗粒，冷凝水中几乎不含固体杂质，可直接回收；

（5）环保型：采用低温(65-80℃)全封闭干化模式，运行现场干净，无臭气外溢，无需安装复杂的除臭等其他配套环保装置；

（6）自动化控制：全自动运行，可实现远传集中控制；

（7）操作方便：可连续和间断运行，开停操作简单，

（8）运行成本低：由于低温干化装置采用全自动运行，无需增加操作人员，综合回收利用变换低温热水余热，整套装置电机运行功率只有40kw，远远低于其他污泥处理工艺的成本。

4 效益分析

4.1经济效益

（1）减少除氧器蒸汽的放空量，除氧槽蒸汽压力由80KPa降到30KPa，变换每天可以回收低压蒸汽24 吨，产生的效益为100.8万元

（2）每天经干化装置干燥除湿后的干化污泥量5吨，掺烧到热电锅炉，产生蒸汽的效益21万元。

（3）运行费用：将含水量90%的污泥干化至30%，因为用的是余热废水所以热源不计成本，主要的消耗就是电耗。此设备所有电气设备的功率为40KW，污泥的处理费用为20.16万元。

经回收变换余热，回收污泥燃烧后全年产生的经济效益为：100.8+21-20.16=101.64万元。

4.2 环境效益

中能公司污水处理系统自低温余热干化装置运行以来，污泥沉降比明显下降，系统污泥沉降比维持在60-70%的正常范围，污染物处理能力有了很大的提高，外排水中氨氮、COD、总氮、总磷均低于国家要求的排放标准，消除了存在的环保隐患。

4.3 社会效益

低温余热干化装置投运后，不仅解决了本公司污泥处置难题，消除了环保隐患，实现达标排放的同时，做到资源合理利用。同时为污水处理行业污泥科学、经济、合理处置提供了可行方案。

5 结语

综上所述，该项目技术方法成熟、节电节能效果明显，自动化程度高安全联锁系统完善。在我公司已连续运行1年以上，现本装置代表了当前国内污泥处理技术的最高水平，经济、环保效益突出，具有极高的推广价值。