污泥低温干化系统技术及经济分析
时间：2023-06-19 14:30:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
郑龙行，黄乾泽，姚 璐，谢庆文
（广州市新之地环保产业股份有限公司，广东 广州 510380）
近年来，随着国内污水处理厂不断增加，污泥成为了国家在环保方面的一项关注重点。污泥是在污水处理过程中通过生物、化学、物理方式产生的半固态或固态的泥状物质，内部含有大量的有机物、无机物、胶体、病原体、细菌、寄生虫等复杂成分。污泥本身容易腐烂且散发出强烈的臭味，如果处理不当，会对人体和环境产生严重的危害，极易造成环保事故。目前我国对污泥处置主要分为四种，即填埋、堆肥、焚烧、建材利用。其中，焚烧是污泥最彻底的处置方式，可以最大限度实现污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化，这适用于经济发达、土地资源紧缺的地区。
浓缩污泥的含水率高达98%左右，直接燃烧的话需要消耗大量的热能，且产生大量水汽，对设备的腐蚀比较严重。卢骏营通过分析，建议污泥在进行焚烧前含水率应控制在40%左右。因此浓缩后的污泥首先需要先进行机械脱水，将含水率降至80%～60%左右。此时产生的泥饼仍然具有很高的含水率，不但会增加污泥运输过程的费用，同时对于后续的处理处置也会带来很大的困扰，如含水率过高，对污泥焚烧首先需要消耗大量的热量对污泥内部水分进行蒸发，同时也导致大量尾气产生，增加了尾气的处理处置费用，对污泥处理的经济性和稳定性都是不利的。因此，从污泥运输、燃烧效果和对焚烧的影响等方面考虑，我国部分地区提倡在污水处理厂在污泥进行机械脱水后再对污泥进行进一步的干化处理。
目前在国内污泥低温干化机通过低温除湿技术可以很好地实现污泥的深度干化需求，应用比较广泛，还可以根据项目现场的实际情况选择电能或蒸汽、热水等热源供热。文章就低温干化系统的两种形式进行技术和经济分析。
1.1 热泵低温干化系统
热泵式低温干机主要是通过电能提供污泥烘干的热量。一方面可以避免一次能源的消耗，同时还可以解决对偏远地区污泥的干化处理，增加了环境的友好性。
图1 热泵式低温干化机工作原理图
湿污泥经过切条装置成型后落到保温箱体内的输送网带上，在输送网带上均匀分布。污泥在网带上行走的同时被循环风机提供的循环空气带走水分，最终实现干污泥的出料。循环空气带走污泥中的水分后，进入除湿室，首先在蒸发器处将携带的水分冷凝下来，冷凝水通过管道排出，脱水后空气经过冷凝器重新加热升温，形成干燥的热空气再进入网带对污泥脱水。
1.2 余热低温干化系统
余热低温干化机的热量来源主要有烟气、热水、水蒸气等余热能源，通过换热器转换形成90 ℃的热水作为热源供应干化机设备进行污泥烘干。
干化腔污泥的运行模式与热泵低温干化机相同，循环空气带走污泥中的水分后，进入除湿室。首先在冷却器处将携带的水分冷凝下来，冷凝水随后排出设备。脱水后的循环空气经过加热器重新加热升温，形成干燥的热空气再进入网带对污泥脱水。
图2 热泵式低温干化机工作原理图
1.3 低温干化机特点
（1）设备采用全封闭干化工艺，能够实现无尾气排放，不会造成二次环境污染。（2）采用60～80℃低温烘干，能有效灭杀病菌，降低臭气浓度。（3）污泥含水率从60%降到40%以下，出泥含水率可调，污泥减容可减少40%以上（按照干基质量计算）。（4）一体化，安装简易，根据污泥处理量的需求，只需整机安装或多模块拼装即可，无需复杂土建工程，降低污水处理厂的提标改造总体成本。（5）干化车间出现少量臭气异味，可直接接入厂区的生物除臭系统，不需要专门增加冷凝和除尘设备。
20世纪80年代，我国引入热泵式低温干化机，并管将其广泛应用于皮革、食品烘干、鱼类等干燥、药品的杀菌与干燥各种行业以及污泥干化脱水等领域。对比传统热干化工艺虽然发展较晚，但其独特的优势使其在各个行也有着广泛的发展。现就污泥干化行业将低温干化系统与传统干化系统应用进行对比如下表：
表1 低温干化机与其他干化设备对比表
低温干化系统采用密闭式结构，在工作过程中没有尾气排出，工作环境环保又卫生，同时其采用多模块的拼装模式，具有灵活多变的特点，既可以单层多模块拼装组合，也可以上下多层多台叠加安装，减少占地空间，在建设中节约采购及安装费用，非常适用于需要污泥干化的设备但预算有限的厂家和地区安装使用。
文章以某污水处理厂污泥干化处理为例。污水处理厂绝干污泥量约为6.8 t/d，设备工作时间为24 h/天，要求污水厂外运污泥含水率需要降至40%以下。污泥的处理工艺流程为：
图1 污泥的处理工艺流程图
其中经过调理压榨后，脱水污泥含水率为60%左右，总量为18.62 t/天。在前端污泥脱水工艺相同的情况下，对使用热泵式低温干化机和余热式低温干化机进行污泥烘干进行能耗和经济性分析：
表2 两种干化形式经济性比较表
通过上表中的分析发现，该污水处理厂采用电能和蒸汽时，低温干化机的运行成本比较接近，并不是低温干化机采用余热时运行成本更低，这还需要考虑当地电费及余热供应费用的价格情况。不同地区电费的价格不同，如果某地电费价为0.48元/（kW·h）时，热泵式低温干化机的运行费用为2 006×0.48=963（元/d），余热式低温干化机费用为585×0.48+8.1×120=1 253（元/d），余热式大于热泵式低温干化机的运行费用；
如果蒸汽为业主厂内自产多余热量时，则蒸汽费用几乎不用考虑，只需核算设备的电耗即可，此时采用余热式低温干化机比较合适。因此选择干化机的供热形式时，要根据当地的热源价格进行确定。
（1）低温干化机供热能源多样性，提高了设备对不同的应用场景的适应能力，且低温密闭式结构具有无需尾气处理装置，无臭气泄露等优势，安装简单，投资成本低。在污泥干化领域对比传统的热干化设备具有明显的优势和发展前景。
（2）低温干化系统既可以采用电能供应也可以应用烟气、蒸汽热水等周围可利用的热源，使其可以广泛应用在多种场合的污泥干化。
（3）结合项目对两种形式的干化系统进行了运行成本分析，表明两种供能形式的低温干化系统的运行成本需要根据当地能源的价格来确定哪种更低。
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