卧式薄层污泥干化技术简介并于石油化工污泥的适用性探讨

卧式薄层污泥干化技术对石油化工污水场污泥干化的适用性探讨
摘要：本篇首先介绍了德国BUSS-SMS-CANZLER公司的卧式薄层污泥干化工艺和石油化工污水场污泥（以下简称三泥）的最终处置现状，分析讨论了三泥干化的必要性，并得出三泥干化时最佳的干化产品含固率为60-75%；结合三泥干化技术选择的注意要素，笔者认为卧式薄层污泥干化工艺为三泥干化的最佳选择。

关键词：卧式薄层污泥干化技术石油化工污泥适用性
1．卧式薄层污泥干化技术
1.1卧式薄层污泥干化技术简介
卧式薄层干化工艺最初是由BUSS-SMS-CANZLER采用热传导工艺分离技术为浓缩化工行业高粘度介质、浆状介质而开发研制的。

1980年通过技术改进，成为全世界污泥干化领域的一项重要技术，经近三十年的应用，已在欧美得到了广泛的认可，业绩达70余座污泥干化工厂，逾100条生产线。

目前在中国已有4个业绩(9条生产线),其中第一个市政污泥干化业绩——重庆唐家沱污泥干化厂在2009年11月20日正式投入运行；第一个应用于石油化工污水场污泥干化的独山子石化项目目前正在建设中，预计2010年底投入运行。

1.2典型的卧式薄层干化技术描述
该工艺描述参照图1.卧式薄层污泥干化工艺流程图。

图1. 卧式薄层污泥干化工艺流程图
1.2.1污泥接收、储存给料系统
该子系统包括污泥接收料仓、污泥中转泵（有接收厂外污泥要求时选用，根据业主要求和现场实际情况配置），以及湿污泥给料料仓、给料泵组成。

湿污泥给料泵变频控制，按照预设的进泥量将污泥连续输送至干化机入口。

干化控制系统可自动避免过量给料情况的发生。

卧式薄层干化机的技术特性决定了其可干化任何性状和含固率的污泥，对经离心机、带式或板框压滤机等脱水设备产生的污泥可采取螺杆泵、柱塞泵或螺旋输送机等灵活多变的给料方式。

1.2.2污泥干化系统
该子系统设备主要是指卧式薄层干化机。

卧式薄层干化机由带加热层的圆筒形壳体、壳体内转动的转子和转子的驱动装置三部分组成。

其中加热层采用内衬耐磨耐高温合金钢Naxtra 70的碳钢结构，其它与污泥接触部分采用DIN1.4404 或同等材质。

图2. 卧式薄层干化机组成示意图
进入卧式薄层干化机中的污泥被转子涂布于加热壁表面，转子上的浆叶在对加热壁表面的污泥反复翻混的同时，向前输送到出泥口。

在此过程中，污泥中水分被蒸发。

污泥在干化机内停留时间在10分钟左右，因此可实现快速起停和排空，对工艺控制反应迅速。

卧式薄层干化机可产出任何含固率的污泥产品。

其薄层干化技术可直接跨越“塑性阶段”，这意味着：不需要返混及其相应的料仓、输送设备、计量、监测和控制系统等。

转子上的每片桨叶由螺栓固定，其配置可方便调整以适应来泥性状和处理量的变化。

分段组合的干化机可根据需要划分为两个或多个加热区域，并可以独立控制、调整温度甚至关闭。

1.2.3产品冷却系统
自卧式薄层干化机中产出的污泥产品进入卧式线性冷却器。

污泥产品通过流动于冷却器壳体内的冷却水进行冷却。

当污泥干化与焚烧、热解等工艺结合时，可直接将带温污泥送入焚烧/热解系统，而省略该系统。

1.2.4产品储运系统
经干化处理，满足用户要求固含量的污泥经冷却，根据产品含固率，输送至干化产品料仓或移动储存设备，等待进行后续处理与应用。

该系统设备包括单线螺旋输送机，总螺旋输送机，斗式提升机和干料仓等。

简洁的
工艺设备布置实现了产品储运系统的集成化。

1.2.5废汽处理及热回收系统
干化机中产生的蒸汽与污泥逆向运动，由污泥进料口上方的蒸汽管口排出并进入冷凝器，在冷凝器中，水分从蒸汽中冷凝下来，不凝气体（空气，少量的蒸汽和污泥挥发物）经过液滴分离器，通过废气引风机排出。

废气引风机使整个干化系统处于负压状态，这样可以避免臭气及粉尘的溢出。

蒸发水汽的处理也可根据用户要求增加热能回收系统，使热量重新利用，比如消化工艺的热源，室内采暖等。

1.2.6除臭系统
极有限的不凝气体排出后，可用风机输送到锅炉、焚烧炉内燃烧处理，也可采用物化处理或生化处理等。

1.2.7公用系统
该系统包括热媒系统（导热油系统或蒸汽系统），仪表空气系统，工艺用水系统和氮气系统（可选）。

1.2.8电气、仪表及控制系统
根据最终方案，确定相应电气、仪表及控制系统的配置。

2 石油化工污水场污泥处置现状
2.1 石油化工污水场污泥性质
石油化工污水场污泥又称三泥，主要是指石化企业污水场脱水后的隔油池底泥、浮选池浮渣和剩余活性污泥，一般占石化企业固废总量的70-85%。

按照《国家危险废物名录》（环境保护部令第1号2008年8月1日起执行），属于危险废物。

2.2 三泥的最终处置现状
根据国家相关标准，最终处置方法主要有两种：安全填埋和焚烧。

目前我国大多数石化企业采用填埋的方法处理三泥。

但实际上，由于其严格的填埋场建设要求和高含水污泥填埋操作困难等原因，很多石化企业的污泥被非法弃置在了不规范的“填埋场”，造成二次污染。

其次，随着城市化进程和填埋场址要求的提高，填埋场选址越来越困难，进一步制约了污泥填埋处置方式的应用。

焚烧在过去近三十年里，也是我国石化行业进行污泥处理常采用的方式。

总结焚烧实际运行情况，我们发现：石化企业已建焚烧设施绝大部分处于停运状态，甚至很多焚烧炉已经拆除。

3 干化技术对三泥最终处置贡献的分析
在对导致三泥最终处置困难的原因分析中，我们不难看出：其高达85%-90%的含水率是其主要原因。

而污泥干化作为中间处理措施，是解决“三泥”最终处置困难的最好方法。

3.1对于安全填埋来说：
首先，大大延长填埋场使用寿命。

举例来说，当污泥含水率自85%减低至30%含水率时，体积为原来的三分之一（30%含水率污泥的堆积密度按照650kg/m3计，堆积密度与污泥干化方法和污泥性质有关，在300-900kg/m3之间）。

换言之，填埋场寿命将增加3倍。

其次，填埋场的操作困难。

填埋场可靠操作的前提是填埋体的抵抗剪切破坏的能力，即抗剪强度。

85%的半固体污泥直接填埋时，必然造成填埋体变形或滑坡，无法机械压实，甚至于无法进行机械操作。

最后，因为高含水率污泥填埋时容易造成沼气和渗滤液收集管道堵塞，造成安全隐患。

3.2对于焚烧而言：
首先，干化后随着污泥体积的减少，其焚烧厂的处理规模和建设投资大大降低。

其次，对于典型的含水率85%的石油化工污泥，其热值约为100kCal/kg，直接焚烧时需要添加大量的高品质能源作为助燃剂，造成运行费用居高不下。

但是如果污泥的含水率降至35%。

其热值可提高至约2500kCal/kg，完全可实现自持燃烧，同时燃烧产生的热量还可满足污泥干化的需要。

大大降低运行费用。

最后，直接焚烧时，因为高含水率的污泥性质变化复杂，对工厂的运行操作要求控制严格，焚烧厂运行困难。

4三泥干化技术选择要点
4.1半干化和全干化
首先，应根据干化后污泥最终处置的需要，确定干化后污泥含固率的要求，选择半干化工艺或者全干化工艺。

半干化和全干化以干化后污泥含固率的不同进行区分，并无严格的划分标准，一般以75%为界。

根据图1和三泥最终处置的需要，我们可以看出：对于三泥而言，干化后污泥的最佳的含固率应为：60-75%。

应选择污泥半干化工艺。

4.2安全性方面的考虑
对于石油化工污水厂污泥尤其是剩余活性污泥，尽管与市政行业污泥类似，但还是含有少量的油类(2—5%)和易挥发的烃类物质。

因此，在干化工艺选择时应特别关注安全性问题。

依照笔者的经验，应考虑如下方面：
1．优先选择工艺循环气体开路的干化工艺，避免工艺循环气体中油气(烃类物质)和粉尘的富集，形成安全隐患；
2．干化工艺中应无过热区域，即优先选择加热区域内无污泥长期滞留或无粉尘沉积的工艺，减少可燃物燃烧的风险；
3．尽量选择粉尘产生量少的干化工艺，即动设备最大线速度较低的工艺。

减少粉尘爆炸的风险；
4．其他方面，如：间接干化工艺并以蒸汽为热媒可大大提高系统的安全性；技术提供商在历史上应没有发生过爆炸燃烧的危险事故；应具有中国政府颁发的《中华人民共和国特种设备制造许可证（压力容器）》等等。

4.3其他方面的考虑
1．系统的复杂性：在如上条件满足时尽量选择系统流程简洁，操作简单，设备数量少的干化工艺；
2．系统的投资和运行费用：选择占地面积小、投资费用低并且公用系统消耗少的干化系统。

结论：三泥干化作为三泥最终处置的中间处理手段，对于提高最终处置的可操作性和降低最终处置设施的建设运行费用具有重要的意义。

而采用间接干化技术的卧式薄层干化工艺，以蒸汽惰性化，流程短、无过热、简便灵活，极有限的尾气采用开路系统，避免了工艺循环气体中烃类物质的富集，安全、可靠等特点。

笔者认为非常适合于石油化工含油污泥的处理，为石油化工污水场污泥干化的首选工艺。