应用工业蒸汽热干化技术治理污泥

成本的增加。
× ２ １ ３ ． ５ ＝ ２ ７ ． ３ ９ 万元
４．２ 系统优化设计方案
年减少除盐水费用支出 Ｓ ＝ Ｃ ·Ｍ ＝ ８ １ ８ ３
如图 ２ ，改进后的系统，在热干化蒸汽的 × ３ ． ０ ＝ ２ ． ４ ５ 万元
进口增加了射流增压装置（Ｓ Ｌ １ ）， 利用来自电 年节约运行费用 Ｚ ＝ Ｄ ＋ Ｓ ＝ ２ ７ ． ３ ９ ＋ ２ ．
变为污泥，污水的净化程度越高，污泥的生成 （３ ）投海方式已被联合国环境署禁止。
量也越大。而且污泥中含有病原微生物，使大 （４ ）焚烧可利用污泥中丰富的生物能来发
量的有机污染物质在很短的时间内，就会变成 电并使污泥达到最大程度的减容。焚烧法能满
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技
足越来越严格的环境要求和充分处理不适宜于
污泥与干燥过程中产生的乏气一起进入旋风分
处 理 厂 自 身 制 备 干 燥 剂 的 复 杂 系 统 ）、 一 次 性 投
离器（Ｃ １ ），其中 ９ ５ ％ 以上的干燥污泥在旋风
资省和操作便利等优势。处理每吨污泥约需蒸
分离器（Ｃ １ ）中被分离，另外 ５ ％ 的污泥与乏
汽 ０ ． ８ ５ ｔ ，每天可消耗蒸汽 １ ７ ０ ｔ ，一年需蒸汽
水（０ ． １ ５ Ｍ Ｐ ａ 、１ １ ０ ℃）排放。由此每小时将 １４７４４０ × ０ ． ８ ７ ％ ＝ １２８２．７ｔ
有占输入总能量近 ０ ． ８ ７ ％ 热量被损耗，给系统 ５．３ 项目节能经济效果
的经济运行带来不利的影响，并造成污泥治理 年节约蒸汽购置费用 Ｄ ＝ Ｋ ·Ｐ ＝ １ ２ ８ ２ ． ７
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臭后排入大气。
（Ｅ １ ）和干燥机（Ｅ Ｓ １ ）；经换热器（Ｅ １ ）和干
技
术
中压蒸汽
燥机（Ｅ Ｓ １ ）换热后形成汽水混合，一部分凝
５ ０ ０ ０ ～８０００ｍ３／ ｈ １６０～１８０℃
１．２ＭＰａ１９０℃ ２７１６ｋｇ／ｈ ３０００～４０００ｍ３／ｈ ６６６ｋｃａｌ／ｋｇ １１０～１２０℃
找到合适的处置方式，大部分自建厂以来就临 生填埋方式进行污泥处置的项目，均无法达到
时堆放在厂内的发展用地上，数量已达 １ ５ 万 ｔ 。 标准要求，要 按 照 标 准 进 行 卫 生 填 埋 ，代 价 十
预测未来 ５ 年内，如不能建立及时安全处置污泥 分 昂 贵 ，且 须 占 用 大 量 宝 贵 的 土 地 资 源 。
能 与
集中供热的重任，为适应园区快速发展的需要， 去除，被称为“平衡水”，如：细胞内的水、分
环
公司机组设备选型上充分考虑远期供热负荷的
子水。依据现有污水处理的工艺，利用板框式
保
增长，机组设计供热能力为 ２ ０ ０ ｔ ／ ｈ ，而由于目
压缩机可将自由态水去除，将污泥水分降至
28
前实际供热负荷仅为 ３ ０ ～５ ０ ｔ ／ ｈ ，迅速开拓现
气在布袋除尘器（Ｆ Ｔ １ ）中被收集，并共同进
近 ５ 万 ｔ 。此外，经干化设备形成的凝结水，可
入螺旋输送 Ａ Ｃ １ 输送出系统；被分离出的乏气，
通过管道回至电厂，予以回收利用。
一部分（约 ２ ０ ％）进入下一轮污泥干燥循环，另
按照上述设想方案，可将清源水业污水处
一部分（约 ８ ０ ％ ）通过活性炭吸附器（Ｃ Ｏ １ ）除
同属园区基础设施供应商的清源水业，负 ３．２．２ 蒸汽热干化工艺简介
责区内生活用水的提供和工业与生活污水的处
如图 １ ，污泥的蒸汽热干化技术采用以工
理，其下属的污水处理厂与我司眦邻，生产厂
业蒸汽为干燥介质，通过污泥干燥机将含水率
区间的距离不足 １ ｋ ｍ，日处理污水量 ２０ 万 ｔ ，生
为 ７ ０ ％ 的污泥经螺旋输送机（Ｍ ０ １ ）送达污泥
３ 热干化技术的可行性分析
不同的相态，具体分为：自由态水，可经重力
３．１ 现有基础设施配套优势
沉淀和机械作用去除；物理性结合水，须更多
苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司作为
能量去除，如：毛细管 ／ 间隙水、胶态 ／ 表面
节
苏州工业园区基础设施提供商，肩负着向园区
吸附水；化学性结合水，只有打破化学键才能
３００ｍ３／ｈ ４５ ～５５ ℃
Ｂ２
结水通过自动疏水器排入凝结水回收器，返回
创 新
Ｅ１
Ｂ１
４９６００ｋｇ／ｈ 电厂作为热力系统的补给水，另一部分凝结水
ＨＳＴ１
Ｃ１
２０℃
ＣＯ１
与低压蒸汽在射流增压装置抽射的作用，再次
６７ｔ／ｄ ２０％ＤＳ
ＦＴ１
５１５８０ｋｇ／ｈ ４ ５ ～５ ０℃
参与下一轮污泥热干化过程。
依据清源华衍水务公司拟定中的泥干化设
节
４．１ 系统优化设计的可能性
备选型，结合该公司设备投产后的运行方式，
能
与
清源华衍水务有限公司由于邻近蓝天热电 各项经济测算参数及能耗指标如下：
环
有限公司，供热管网长度不足 １ ｋ ｍ ，按照电厂 每 ｔ 污泥干化的蒸汽能耗 Ａ ：９ ７ ０ ｋ ｇ ／ ｔ
２７７８ｋｇ／ｈ
ＥＳ１
ＭＯ１
换热器 Ｅ １
蒸汽冷凝水 ｘ＝１３．８％ ～０ ． １ ５ Ｍ Ｐ ａ ～１１０－１２０℃
ＡＣ１ ７０％ＤＳ ７９４ｋｇ／ｈ
湿料仓 Ｈ Ｓ Ｔ １
旋风风离器 Ｃ １
循环风机Ｂ １ 循环除尘器 Ｆ Ｔ １
通风机 Ｂ２
图 １ 蒸汽热干化污泥工艺流程图
干燥机 ＥＳ１
经干燥后的污泥含水分低于 １ ０ ％ ，体积缩 减为干燥前的 ２ ０ ％ ，可利用热值增加 ２ ． ５ 倍；
厂的新蒸汽（１ ． ４ ７ Ｍ Ｐ ａ 、２ ９ ０ ℃），借助于射流 ４ ５ ＝ ２ ９ ． ８ ４ 万元
增压装置（Ｓ Ｌ １ ）抽射经干燥机（Ｅ Ｓ １ ）换热冷 由此可见，通过本方案的设计优化，以清
却后的低压蒸汽，生成符合干燥机入口要求的 源华衍水务有限公司为例，年可节约运行费用
中压蒸汽（１ ． ２ Ｍ Ｐ ａ 、１ ９ ０ ℃），再进入换热器 为 ２ ９ ． ８ ４ 万元。■
现有国际前沿的污泥处置措施中，对含水
同时，在干燥机（Ｅ Ｓ １ ）筒体外壳内通入工业用
率 ７ ０ ％ 的湿污泥采用干燥减量化，为最行之有
中压蒸汽，作为污泥干燥的主要热源，采用与
效的处置方式，而采用以蒸汽作为干燥剂对湿
污泥逆流换热的方式进行热量传导，干燥后的
污泥进行干燥，具有系统结构简单（省去污水
７ ０ ％ 以下；但是，对于物理性结合水和化学性
有企业Βιβλιοθήκη Baidu边的供热市场，实现机组由现有低供
结合水，无法通过污水处理设备进行消除，造
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热负荷向相对有利的供热负荷顺利过渡，是保
成泥污综合利用的瓶颈。因此，大力推广污泥
证企业可持续发展的必由之路。
的热干化、减量化工艺尤显重要和必要。
排双重功效。通过污泥的热干化，能有效地将园
避免其重新进入环境，目前应用最广的焚烧设
区两大基础设施供应商紧密地联系起来，实现企
备是流化床焚烧炉。
业间的互惠互利，为两家企业迅速解决目前问题
（５ ）干化是利用热能将污泥烘干。干化后
提供可能，亦能达到两家企业的可持续发展。
的污泥呈颗粒或粉末状，体积仅为原来的 １ ／ ３．２ 污泥工业蒸汽热干化工艺的实现途径
参数由 １．４７ＭＰａ 、２６０ ℃降至 １．２ＭＰａ、１９０ ℃， 年减少除盐水量消耗 Ｃ ＝ Ｗ ·５ ． ５ ５ ％ ＝
需消耗减温常温状态下的减温水占新蒸汽质量 １４７４４０ × ５．５５％ ＝ ８１８３ｔ
流量 ５ ． ５ ５ ％ ，在经过热干化换热后，将以凝结 年节省新蒸汽消耗量 Ｋ ＝ Ｗ ·０ ． ８ ７ ％＝
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的污泥，这些污泥含有有毒有害物质和病原
体。如何有效安全处置，日益引起政府环保部 ２ 污泥治理的方向
门的高度重视，以解决可能引发环境危机的隐 行业内目前对污泥处置的原则是减量化、
患，并争取在合理化处置的同时实现良好的减 无害化和稳定化。国内外对城市污水处理厂污
成 ８ ０ ％ 含水率污泥 ２ ０ ０ ｔ ；经过近 ３ 年多的运行， 干燥机（Ｅ Ｓ １），来自工业用中压蒸汽将乏气（由
由于生成的污泥一直未能寻求出较为妥当的处
污泥干后形成的废气）加热至 １ １ ０ ℃，送入干燥
置方式，导致厂区内污泥堆积量已达 １ ５ 万 ｔ 。
机（Ｅ Ｓ １ ）的入口，与入口污泥进行混合预热，
螺旋输送机 Ｍ Ｏ １ 自动疏水器 Ｚ Ｓ １
至凝水回收箱
螺旋输送机 Ａ Ｃ １
活性炭吸附器 Ｃ Ｏ １
干燥后的污泥，可作为燃煤电厂的混合燃料进 行利用，亦可作为农用有机肥袋装外销，进行
图 ２ 蒸汽热干化污泥改进后的系统图
循环废物利用。
５ 项目实施的经济效果测算
５．１ 各测算指标的设定
４ 现有污泥蒸汽热干化系统的设计优化方案
理厂污泥采用集中供热蒸汽进行干化减排，达
术
创
资源化利用的部分污泥，焚烧过程中所有的病
到热电联供与污泥干化的完善结合，实现了污
新
菌、病原体均被彻底杀灭，有毒有害的有机残
泥干化系统从简单接收二次能源—污泥干化利
余物被氧化分解。焚烧灰可用作生产水泥和道
用—干燥冷凝水和余热的回收，达到了节能、减
路用料的原料，使重金属被固定在混凝土中而
能
与
着园区内所有污水的接纳和处理工作。目前园 仅富集以上各类生活污染物，更有大量的工业
环
区的污水管网覆盖率及污水集中处理率均达到 污染物，尤其是电子行业所产生的重金属。因
保
了 １ ０ ０ ％ ，出厂水的合格率也达到了 １ ０ ０ ％ 。然 此，园区污水处理厂所产生的污泥，其污染物
27
而污水处理厂在污水处理过程中，会产生大量 成分更复杂，危害性更高。
力：１ ． ２ Ｍ Ｐ ａ 、温度：１ ９ ０ ℃），客观上存在供应 设备年运行小时 Ｈ ：７ ６ ０ ０ ｈ ／ ａ
蒸汽参数与需求蒸汽参数不相匹配的现象。按 ５．２ 改造后节能指标计算
照常规热力系统的设计，为满足干燥系统的要 年需消耗的新蒸汽量 Ｗ ＝ Ａ ·Ｑ ·Ｈ ＝ ９ ７ ０
求，在蒸汽管道加装减温减压器，将供热蒸汽 ／ １０００ × ２０ × ７６００ ＝ １４７４４０ｔ
的方法和机制，污泥量将持续增加到 ６ ５ ． ５ ２ 万 ｔ 。 （２ ）土地利用就是把污泥经过发酵后做成
在污水处理过程中，污水中的污染物通过 农用肥，但需解决发酵气体的二次污染、安全、
细菌吸收，细菌和矿物颗粒表面吸附，以及同 肥料的出路（园区生活污水量少，污泥的肥力不
一些无机盐的共沉淀等多种途径，绝大部分转 高）及大量土地的占用（百 ｔ 污泥需占地 ２ ０ 亩）。
技
术
应用工业蒸汽热干化技术
创
新
治理污泥
摘要：根据园区污泥现状，介绍应用工 业蒸汽热干化技术治理污泥，项目实 施的经济效果测算。 关键词：蒸汽热干化；污泥治理；优化
王晓进
（苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司，江苏 苏州 ２１５１２６）
节
苏州工业园区清源华衍水务有限公司承担 腐败恶臭的物质。作为工业集中区，污泥中不
５ ～１ ／ ４ ，热干化过程的高温灭菌作用很彻底， ３．２．１ 污泥热干化工艺的必要性
产品可完全达到卫生指标并使污泥性能全面改
污水厂出来的污泥具有很强的流动性，这
善，产品可作替代能源也可土地利用。
是因为其含水率很高，一般在 ７ ５ ％ ～８ ５ ％ 。根据
分析，污泥与水分子的结合非常紧密，并具有
排效果和循环经济的尝试。
泥的处理和处置，归纳起来主要有以下五种技
术，即卫生填埋、土地利用、干化、焚烧和投海。
１ 园区污泥现状及危害
（１ ）卫生填埋需要解决污泥渗液的防渗和
目前园区污水处理厂每天的污水处理量平 污泥发酵产生的甲烷气体的安全处置，环境要
均为 ２ ０ 万 ｔ ，约产生 ２ ０ ０ ｔ 污泥，由于一直没有 求 和 技 术 要 求 非 常 高 。研究表明，国内采用卫
保
供热蒸汽压力 １ ． ５ ７ Ｍ Ｐ ａ 、温度 ２ ７ ０ ℃进行测算， 蒸汽购汽价格 Ｐ ：２ １ ３ ． ５ 元／ ｔ
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实际蒸汽压降为 ０ ． １ Ｍ Ｐ ａ 、温降为 １ ０ ℃，通过 除盐水价格 Ｍ ：３ ． ０ 元／ ｔ
JIE NENG YU HUAN BAO
上述污泥干化工艺流程对工业蒸汽的需求（压 每小时处理污泥量 Ｑ ：２ ０ ｔ ／ ｈ
2009.No.4·月刊