污水廠污泥快速干化焚燒及制肥新工藝
1 概述
污泥是城市污水處理廠的必然副產(chǎn)物。
污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，在污水處理過程中，產(chǎn)生大量污泥，一般的二級污水處理廠產(chǎn)生的污泥量約占總處理污水量體積的0.3%～0.5%，以深圳市為例，特區(qū)內(nèi)羅芳、鹽田、濱河、南山4個污水處理廠每天共產(chǎn)污泥1000多噸，并且將隨著污水處理能力的提高而遞增；它含水量高（約80%）、易腐爛發(fā)臭，不便處置利用，除含有大量有機(jī)質(zhì)、植物養(yǎng)分和一定量的微量元素外，同時也含有重金屬、病原菌、寄生蟲（卵）等有害物質(zhì)，如不加以妥善處理和處置，將造成堆放區(qū)周圍環(huán)境嚴(yán)重的二次污染。傳統(tǒng)的污泥處理工藝處理費用昂貴，約占污水處理廠總運(yùn)行費用的20%～50%。目前，對污泥的最終處置與利用的主要方法有：作為農(nóng)肥利用、建筑材料利用、焚燒、填埋與填海造地利用以及投海等多種形式。但是，由于污泥含水率高，不易填埋；又由于污泥含水率高和含有重金屬，污泥制肥成本高、銷路有限；污泥投海會污染海洋，對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈會造成威脅，國際公約已明令禁止；而污泥的土地利用在國內(nèi)外已普遍受到重視。
深圳市在污泥處理的方法上，目前主要采用填埋形式，其中最大的一個填埋場在清水河的下坪。填埋法在國際上已逐漸成為被淘汰的污泥處理方法，主要是因為填埋費用高，深圳市目前每年因城市污泥填埋而支出的費用就高達(dá)2000余萬元；其次，污泥填埋占用寶貴的土地資源，深圳市污泥填埋每年占用的土地面積達(dá)2.8萬平方米。這對于寸土寸金的深圳來講，顯得尤為可惜；第三，由于污泥中含有大量有害物質(zhì)，如果不進(jìn)行任何處理就進(jìn)行填埋將造成填埋區(qū)的二次污染；第四，資源不能重生利用，不符合當(dāng)今人們追求環(huán)保和生態(tài)平衡的理念。
所以，城市污水處理廠污泥的根本出路應(yīng)該是資源化和能源化。
2 污泥快速干化焚燒及制肥新工藝
我們認(rèn)為只有熱干化法才是解決問題的可行方法。本新工藝有如下創(chuàng)新點：① 無發(fā)酵快速制肥技術(shù)；② 一次配料混拌、造粒、烘干、篩分制肥技術(shù)；③ 螺桿擠壓造粒技術(shù)。干化后的污泥，如園林綠化需要，可以一部分制成肥料出售，余下的則可全部投入焚燒，產(chǎn)熱自用，實現(xiàn)徹底的減量化、穩(wěn)定化、無害化。
。1）本技術(shù)的工藝擯棄了傳統(tǒng)的污泥經(jīng)厭氧或好氧發(fā)酵工序，直接將生污泥與干化污泥、輔料一次混拌配料，再經(jīng)過特制的螺桿擠壓造粒機(jī)造粒，肥料的比表面積增大，這樣就能保證均勻的烘干效果，烘干效率也大大提高。然后投入烘干機(jī)烘干，經(jīng)過篩分，可即時將污泥快速制成顆粒燃料（或有機(jī)復(fù)合肥）。而以往的污泥制肥工藝第一道烘干工序都是將原污泥直接投入烘干機(jī)烘干，其缺點是由于污泥粒度較大且不均勻，導(dǎo)致干燥效率不高，往往是外部已經(jīng)干了，而內(nèi)部還沒有干透，無害化也不徹底。
。2）污水廠污泥干化焚燒是近年來國內(nèi)外研究的重要課題，熱干化按加熱方式可分為直接和間接加熱，直接加熱方式熱效率較高，其干化過程一般通過回轉(zhuǎn)圓筒式干燥機(jī)、帶式流化床、亦有采用燃?xì)饧t外輻射器來實現(xiàn)。本方案的干化采用回轉(zhuǎn)圓筒式干燥機(jī)與國內(nèi)外技術(shù)是吻合的，且是廣泛應(yīng)用于諸多行業(yè)的成熟技術(shù)。
熱干化是利用熱能將污泥烘干，干化后的污泥呈顆；蚍勰，體積僅為原來的1/5～1/4，而且由于含水率在10%以下微生物活性完全受到抑制而避免了產(chǎn)品發(fā)霉發(fā)臭，其高溫滅菌較為徹底。二十世紀(jì)九十年代熱干化技術(shù)得到迅速發(fā)展、全球干污泥產(chǎn)量已是一九九0年的十倍。奧地利、比利時、美國等均有處理濕污泥50～300 T／D的工程實例。
。3）通過焚燒可利用污泥中豐富的生物能將其作為干化污泥的燃燒熱源，甚為便簡。焚燒過程中所有的病菌、病源體均被徹底殺滅、有毒有害的有機(jī)殘余物被氧化分解。當(dāng)污泥的含水量小于38%時，理論上即可不需要輔助燃料直接燃燒。本設(shè)計中將含水率＜10%的污泥投入焚燒爐中作為燃料已在工程實踐中證明是可行的。
燃料費（以處理每噸原污泥計算）：
處理每噸原污泥需蒸發(fā)水分（含水率由80%降為0）0.8噸，可得到干污泥（含水率為0）0.2噸。
、 將0.8噸水由室溫20℃加熱成100℃的水蒸汽需耗費的熱能為：
。80千卡／公斤（顯熱）＋619千卡／公斤（潛熱）｝×800公斤＝559200千卡
② 干污泥（含水率為0）的燃燒熱值按保守考慮為4000千卡／公斤，將干0.2噸干污泥（含水率為0）焚燒可產(chǎn)熱為：
4000千卡／公斤×200公斤＝800000千卡
、 熱效率按70%考慮，則需補(bǔ)充熱量為：
559200千卡－800000千卡×70%＝－800千卡
由上可知，干燥污泥無需外補(bǔ)燃料，燃料費為零。
（5）焚燒中有可能產(chǎn)生二惡英等重污染物，本設(shè)計中設(shè)置了二燃室，利用燃?xì)饣蛉加妥鳛闊嵩，使焚燒爐產(chǎn)出的煙氣徹底燃燒，確保去除二惡英等污染物和臭味。
焚燒廢棄物最令人擔(dān)心的就是煙氣污染的問題，我們在焚燒爐后設(shè)有二燃室，其中設(shè)有溫控自動燃油或燃?xì)馊紵骱投物L(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)爐出口溫度低于850℃時，燃燒器自動點燃，使煙氣在二燃室內(nèi)保持850℃以上并停留2秒鐘以上，同時保持一定的空氣過量系數(shù)，這樣就可保證煙氣的徹底燃燒，不會產(chǎn)生二惡英等污染問題，也不會產(chǎn)生黑煙。
。6）對于干化后尾氣的處理，設(shè)計中引入國內(nèi)外均較成熟的煙氣凈化技術(shù)，采用國際通行的做法，采用機(jī)械、濕法洗滌、靜電的方法，對煙氣進(jìn)行多元凈化，確保煙氣達(dá)標(biāo)排放。
（7）綜上所述，我們認(rèn)為本工藝吸收了國內(nèi)外的最新技術(shù)的長處加以改進(jìn)，是較為簡捷可行的，具有如下特點：
① 快速烘干、不用堆肥發(fā)酵、占地面積小、污染少；
② 工藝簡捷，直接將焚燒爐的煙氣加熱污泥，熱效率高；
、 造粒提前在焚燒爐投料前段進(jìn)行，免去了后段造粒的繁雜工序；
、 設(shè)有二燃室和煙氣凈化裝置，煙氣達(dá)標(biāo)排放；
⑤ 自動加料、連續(xù)加料，全工序自動連續(xù)運(yùn)行；
、 設(shè)備全部采用國產(chǎn)設(shè)備；谝陨咸攸c，本方案具有占地面積小、投資少，運(yùn)行費用低等特點。在肥料用量大的季節(jié)可通過輔量調(diào)整配方制成花卉或農(nóng)用肥（視污泥中重金屬離子超標(biāo)情況而定），在肥料用量小的淡季可制成顆粒燃料用于焚燒爐燃燒，干化污泥。
3 應(yīng)用實例
本工藝流程和成套設(shè)備已申報國家發(fā)明專利：
發(fā)明名稱：一種利用有機(jī)污泥生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥的方法及其裝置；
專利申請?zhí)枺?1142234.3；
申請日：2001年9月25日；
申請人：深圳市先科環(huán)保有限公司；
發(fā)明人：朱定有、韓洪波。
并通過深圳市科技局成果鑒定，認(rèn)定為深圳市高新技術(shù)項目。也是國家經(jīng)貿(mào)委、國家稅務(wù)總局二○○二年度公布的國家鼓勵發(fā)展的環(huán)保項目（[2002]第23號文）。
本設(shè)計工藝已在深圳市龍崗區(qū)平湖污水處理廠建成中型生產(chǎn)線，運(yùn)轉(zhuǎn)良好，并印證了本工藝所具備的各項優(yōu)點，具備推廣應(yīng)用的條件。
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