太阳能污泥干化技术

太阳能污泥干化技术

2009/12/27 14:10

1国外污泥干化技术的发展状况

1. 1国外污泥干化技术的发展动态

早在20世纪40年代,日本和欧美就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥。进入80 年代末期,由于污泥在农用、填埋、投海的各种限制条件和不利因素逐渐突出。同时,由于污泥干化技术的不断改进,设备性能日趋完善,使污泥干化技术在西方工业发达国家得到很快

推广。例如,在20世纪80年代初,欧盟只有数家污水处理厂采用污泥热干化设备处理污泥,但到1994年底已有110家污泥干化处理厂,并且还在逐年增加。据估计,在未来10年内,欧洲采用热处理的污泥量将翻番。英国在2001年7月,颁布了第一个与污泥热处理厂设计、运行、管理密切相关的标准《HSE847 /9污泥干燥厂的健康和安全控制》,随着近几年大型污泥干燥厂的投产运行,目前英国污泥干化处理量已达到污泥总量的30%。而在北美,污泥热干化的市场增速很快,平均年增长率为7% ～10% (同期污泥产量的增加率约为1.

5% ) 。目前在纽约、密尔沃基、波士顿等地都有年设计生产能力在350 000 t干质量以上的大型污泥加热干燥工厂[ 2 ] 。

2欧美常见的污泥干化方法比较

目前主要运用的干化模式有: 传统热能污泥干化和太阳能污泥干化。

传统热能污泥干化是指利用污泥热干化集成设备对污泥实现干化处理。按照热介质与污泥的接触方式, 干化设备又可分为直接干化、间接干化和直接-间接联合式干化等工艺类型。

其中直接加热污泥干化厂最具有代表性的是欧洲最大的污泥干化厂———英国的B ransands (可蒸发水量为7 ×5 000 kg/h) ;间接加热干化厂最具代表性的是西班牙的巴塞罗那(可蒸发水量为4 ×5 000 kg/h) 。欧美常见的干化工艺一般以转鼓干化、流化床干化、盘式干化为主。

(1)转鼓干化工艺。以天然气或沼气为能源,以空气为传热介质,湿污泥和部分干化污泥颗粒在混合器中混合,由气流把它带入转鼓干燥器,污泥在转鼓干燥器中随气流以稳定的速

度旋转前进,由内筒向外筒转移,污泥逐渐被干化成颗粒。该工艺分为直接加热式和间接加热式。直接加热的转鼓式干燥器要依靠非常复杂的监控系统来保持。间接加热式转鼓干燥器要在严格的惰性环境下操作,由于内部的温度和热量分配不均衡,易导致小环境中的粉尘积聚、过热,会造成很大的危险隐患。

(2)流化床干化工艺。污泥不需要预处理,直接送入流化床干燥器。在流化床干燥器的整个底部断面均匀地吹进流化气体,使其内部形成流化层。随着污泥逐渐干化,密度减小,升到上部,再随上部抽走的气体而抽出流化床。因污泥的成分决定其流化特性,该处理系统对污泥的成分变化非常敏感,常导致流化床内的热交换不能顺利进行,流化床及管道的磨损很严重,系

统的能耗也较高。

(3)盘式干化工艺。先用外部热源加热一个油炉,再通过油体将热能传到干燥盘。盘式干燥器分为卧式圆盘干燥器和立式多盘干燥器。卧式圆盘干燥器只能采用蒸汽这种标准加热介质。塔吊构造为一个固定体,形成一个水平外壳,其内部旋转部分由一个管状空心轴,轴上固定一些空盘,盘中充满蒸汽等,还有一些搅拌叶片用于输送物料。热媒介通过中心轴进入圆盘,同时被分配到旋转体中。该方法的缺点是干化产品的含尘量极大,须另加单独的造粒系统,并且设备极易磨损。立式多盘干燥器利用污泥特殊的蒸发曲线,制备成污泥的硬质颗粒,使污水处理厂在实现污水达标排放的同时,能安全无二次污染,并且节约能源。此外,还有碟片式、带式、日光式、闪蒸式等干化工艺,但目前大型工程用得很少。欧美的干化装置在技术上已非常成熟,安全性高,设备布置紧凑,占地面积小,并且自动控制水平高,操作运行简单,符合工业化的流行趋势。各种干化工艺主要参数的比较及主要设备供货商见表1[ 3 ] 。

__表1各干燥器主要参数汇总

序号干燥器形式热源热媒温度/℃颗粒温度/℃系统含氧量/% 主要设备供货商

1 流化床式蒸汽220 85→40 < 3 WABAG

2 盘式热油250～300 100→40 < 5 SEGHERS

3 转筒式天然气/热油/沼气800 95 < 8 Passavant - rodiger

4 转盘式蒸汽200～300 半干100,全干10

5 < 10 Atlas - stord

5 转鼓式天然气/沼气450～510 75～80→40 5～7 ANDR ITZ

6 膜式热油280～300 90→40 < 12 Poim

7 带式冷风< 50 < 50 < 10 HUBER

3太阳能污泥干化处理

太阳能污泥干化是指利用太阳能为主要能源对污泥进行干化处理。该工艺借助传统温室干燥技术, 结合当代自动化技术的发展, 将其应用于污泥处理领域, 主要目的是利用太

阳能这种清洁能源作为污泥干化的主要能量来源。其实际商业化应用最早见于1994年德国南部的污水处理厂IST Anlagen2bau GmbH[ 1 ] 。近几年, 随着污泥产量的不断攀升以及相关环境卫生政策的出台制约了传统的污泥处置途径(如: 填埋、农用等) , 在欧洲尤其在法国和德国, 该技术得到了进一步推广和运用, 如威立雅和得利满等水处理公司都相继

开发了自身的专利技术Solia工艺和Helantis工艺。

3．1工作原理和工艺流程

污泥在温室内主要存在有以下三种干化过程:①辐射干化, 当温室内的污泥接受外部

太阳光线有效辐射后温度升高, 使其内部水分得以向周围空气加速蒸发, 从而增加了污泥

表面的空气湿度, 甚至于达到饱和; ②通过自然循环或通风, 将温室内的湿空气排出, 使污泥表面的湿度由原先的饱和状态进入非饱和状态, 从而促使污泥内部水分进一步向周围空

气蒸发。实验证明, 后者污泥干化过程中占据更重要的位置; ③当污泥中的含水率减至近40%～60%时, 污泥中有机物会在有氧的条件下进行发酵, 从而可以观察到污泥堆的内部温度的进一步升高, 起到加速干化作用, 同时也使污泥得到稳定化处理。为了进一步加速污泥中的水分(包括污泥中的自由水分和间隙水分) 蒸发, 一些温室附属设备也得到了相应的开发和利用, 其中包括: ①大流量强制通风系统并附加气体收集和除臭装置, 满足大面积温室处理污泥的需要; ②半自动化甚至全自动化的翻泥系统, 使污泥得到经常性的翻动并