污泥干化详细方案

污泥干化方案

1.1 总体方案思路

本项目含铜污泥的处理处置流程为：污泥—收集运输—进场接收（称重计量）—鉴别—贮存—干化预处理—包装外售。

1.2 污泥干化工艺选择

根据调研资料，含铜污泥含水率一般在75%～80%，污泥呈半固态，需干化脱水后送至金属冶炼厂进一步提炼。污泥干化常规方法主要有自然干化、热力干化、高干脱水等。

1.2.1自然干化

自然干化是指将污泥摊铺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汽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（降雨量、蒸发量、相对密度、风速、年冰冻期）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（根据气候条件差异极大），可以采用频繁机械搅拌和翻到工艺的强化自然干化来缩短周期；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。

1.2.2热力干化

污泥的大规模、工业化处理工艺中最常见的是热力干化。事实上，通常人们所讨论的“干化”多数是指热力干化。热力干化是指利用燃烧化石燃料所产生的热量或工业余热、废热，通过专门的工艺和设备，使污泥失去部分或大部分水分的过程。

这一过程具有处理时间短、占用场地小、处理能力大、减量率高、卫生化程度高、外部因素影响小（如气候、污泥性质等）、最终处置适用性好和灵活性高等优点。

污泥热力干化工艺通常有半干化（含水率不高于40%）和全干化（含水率低于20%）两种，热干化工艺一般仅用脱水污泥，主要技术性能指标（以单机升水蒸发量计）为：热能消耗2940～4200KJ/kgH2O，电能消耗0.04～0.90KW kgH2O。污泥含水率55%～65%时，热值为4.8～6.5MJ/kg，可自持燃烧，这样不会受电厂热负荷的影响，真正达到无害化处理效果。

但热力干化的缺点在于初建投资大，具有一定的运行风险，采用化石燃料提供热能的成本因燃料价格而相对较高。因此，对于人口密集、土地资源紧张的大中型城市污水厂来说，热力干化成为一种首先的减量化工具。

1.2.3高干脱水

高干脱水一般是指采用化学和物理的综合方法对污泥颗粒进行表面化学改性，使其颗粒表面的水和毛细孔道中的束搏水使其成为自由水，然后通过高强度机械压滤析出达到高干的目的。一般污泥是通过加药改性和机械压滤方式把含水率从80%左右降低至50%以下，干化后的污泥或填埋或送至燃煤电厂或垃圾电厂与燃煤或生活垃圾混合焚烧发电。

该技术是从机理、药剂、机械进行匹配。其中所加药剂不仅可以通过螯合作用除去水中的金属离子，还可以通过电中和作用、氢键作用和架桥作用将水中的微粒凝聚成较大的絮体而聚沉下来。因此，药剂中主要起吸附作用的改性固体无机药剂与主要起架桥作用的有机高分子药剂相互协同互补。药剂中的无机成分对污泥微粒进行吸附聚沉，其成分中存在着可交换的水合阳离子(如Ca2+、Na+、K+)和层间水等,这种结构特点就决定了它在垂直层面方向上有可膨胀性和较大的内、外表面积,使其具有较强的吸附性能和阳离子交换性能, 因而对水中的金属阳离子和微粒均有一定的吸附性，而其纳米级的粒径使其外表面积变大、吸附性能得到很大提高,药剂

中还加入微量交联剂后使其层间域进一步开放、撑大,使其吸附范围进一步扩大。

污泥加药后，泥中的胶体结构因加药发生化学反应，在胶核上形成结晶和长大，吸附水转化为结晶结构水，结晶结构形成后即实现了生活污水污泥的固态化。这种固态化的过程是不可逆的过程从而保证了改性后污泥不致二次污泥化并且污泥形成晶体结构后，其所含水分可被迅速分离蒸发。

改性后的污泥以0.6～1.0MPa的输送压力送入本污泥脱水机的多块滤板之间的空隙内，在污泥输送至滤板之间的空隙内过程中，即有部分水分被滤出，输送结束后，关闭本污泥脱水机的进泥阀门，启动本污泥脱水机的高压油泵，由高压油泵提供25～30MPa的压力使滤板之间空隙内的污泥再次压滤，得到含水率为50%以下的半干泥饼。高压油泵提供的压力传递到滤板上，使滤板的压力从1.0～5.0MPa逐步升高，使滤板之间的污泥再次压滤脱水。

高干脱水技术从污泥含水分的赋存状态入手，根据物化性分段对应，按其物性，各得其所。具有学科交叉，技术嫁接的创新特点，但新增设备多、工艺复杂、工程投资大，且改性药剂会提高污泥重金属含量，增加环境风险。

1.2.4 干化工艺比选

为推荐处置难度小、运行成本低的污泥减量化技术，以下将从技术可靠性、工程投资、处置成本等方面对上述三种工艺进行论证。

表7.2-1 污泥干化工艺比选一览表

根据上述三种处置工艺比选，本项目场地面积有限，不适合采用自然干化工艺，可采用蒸汽或导热油中对污泥进行干燥处理，热源稳定、一次性投资较小，且成本较低；而采用高干脱水需要投加氯化铁絮凝剂，增加污泥铁含量，且处置成本较高。因此，本方案推荐热力干化工艺。

1.3 热力干化工艺选择

含铜污泥干化常见的工艺主要包括：回转窑干化、喷雾干化、桨叶式干化等工艺。其中回转窑干化又称转鼓干化，是将热烟气直接通过转鼓直接与污泥接触达到干化的目的，干化效率较高；喷雾干化是将污泥雾化后与烟气形成对流，干化效果好，颗粒极细；而桨叶式干化为间接式干化，干化热源一般为导热油或蒸汽。从几种干化技术来看，直接加热回转窑干化技术设备简单，易操作，运行费用低，因此本项目推荐回转窑干化工艺。

1.4 工艺单元说明

含铜污泥暂存于污泥暂存区，污泥通过计量皮带输送机输送至螺旋加料器中。启动干燥机让筒体旋转起来，开始预热（由小逐渐增大），料仓入口温度达450℃时将高湿物料由输送机至干燥机进料口，经过导料口与高温热风接触，蒸发水分，物料在大导角的抄板抄动下，便被导入清理工作区域；湿物料被抄板抄起形成料幕状态，物料滚落时容易粘接在筒壁上，此区域安装有清扫装置，可以清扫内壁上粘附的物料，又能对物料团球块起破碎作用，因此增加了热交换面积，提高了传热传质的效