關(guān)于我國(guó)城市污泥處理處置設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析研究
一、城市污泥的發(fā)展概況
污泥是隨著城市發(fā)展而產(chǎn)生的廢物，隨著人們的生活水平的提高以及工業(yè)化的發(fā)展，用水大量的增加，城市污水排入下水道，污染河流及土地，如上海的蘇州河曾經(jīng)是城市的下水道。為改善城市用水的環(huán)境，因而建起各種不同規(guī)模的污水處理廠。將污水通過(guò)生化技術(shù)，使污泥和清水分開(kāi)，清水排入河流改善環(huán)境，污泥則倒入荒山郊外，由其自然風(fēng)化，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)城市污水處理廠每年產(chǎn)生的濕污泥達(dá)1200萬(wàn)噸，并以15%的速度遞增。在我國(guó)污泥處置的方法中，污泥農(nóng)用占44.3%，土地填埋占31%，其他方法處置占10.5%，沒(méi)有處置的約占13.7%。
由于污泥是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成，并含有各種細(xì)菌、蟲(chóng)卵、重金屬等，因此對(duì)人類及環(huán)境構(gòu)成了二次污染和危害。由于國(guó)外城市化和工業(yè)化進(jìn)程較早，污泥處理技術(shù)較成熟，因此有一定的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
二、國(guó)外污泥處理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)借鑒
2.1污泥處置的方法和處理成本
由于過(guò)去污泥是以棄置和填埋為主，污泥處理的成本很少，而隨著城市擴(kuò)大人口增多，污泥的二次污染隨時(shí)威脅著人們的健康，因此迫切要求對(duì)污泥進(jìn)行無(wú)害化處理。
2.1.1污泥的集中處理和分散處理的關(guān)系
由于過(guò)去對(duì)污泥沒(méi)有有效的處理，尋找荒地填埋自然風(fēng)化，隨著污泥的增多，污染源也在不斷的增多。因此為了減少污染源的問(wèn)題，采用集中處理污泥，將各污水廠的污泥集中運(yùn)輸?shù)揭惶幬勰鄨?chǎng)，集中解決污泥的處置問(wèn)題。集中處理能減少污染源，但增加了污泥的運(yùn)輸費(fèi)用，同時(shí)地方政府需要預(yù)算一筆相當(dāng)可觀的建廠資金，因此集中處理需增加污泥的運(yùn)輸費(fèi)，建廠投資費(fèi)用，對(duì)地方構(gòu)成一定經(jīng)濟(jì)壓力。
分散處理即在現(xiàn)有的污水處理廠內(nèi)或附近就地新建一個(gè)相匹配的污泥處理廠，就能就地消化污泥，污泥處理廠的廢水可返回污水處理廠處理。而處理的泥渣可集中運(yùn)輸?shù)侥程，或填埋或做資源化利用，這樣可減少大量的污泥運(yùn)輸費(fèi)用。只要設(shè)備符合要求，廢氣廢水達(dá)標(biāo)排放，建廠資金少污泥處置成本低，可減少地方財(cái)政的壓力。對(duì)于工業(yè)污水污泥建議采用就地處理的方法。
因此對(duì)于一個(gè)城市來(lái)講應(yīng)根據(jù)具體情況合理的選用哪一種處理方式，已達(dá)到最佳的效果。
2.1.2污泥處理的成本分析
目前我國(guó)現(xiàn)行水價(jià)是由物價(jià)局制定的價(jià)格，由于過(guò)去污泥的處置主要是填埋和棄置成本很低，水價(jià)主要包括凈水廠和污水廠的成本和利潤(rùn)。如果污泥處理技術(shù)路線和污泥處理設(shè)備選用不合理，勢(shì)必提高污泥處置的成本和建廠的投資。在不提高原有水價(jià)的基礎(chǔ)上，污泥處理費(fèi)將擠壓凈水廠和污水廠的利潤(rùn)，甚至分?jǐn)偽勰嗵幚碣M(fèi)的虧損金額。如果將污泥處理的實(shí)際成本加入到水價(jià)中，提高水價(jià)，勢(shì)必將影響工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和廣大百姓的利益。因此污泥處理成本涉及到整個(gè)供水系統(tǒng)的價(jià)格體系。應(yīng)科學(xué)合理的考慮污泥處理技術(shù)路線和設(shè)備選型。
三、污泥熱干化和焚燒技術(shù)的比較及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
3.1國(guó)內(nèi)外污泥處理的現(xiàn)狀
污泥處理的原則是污泥的無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化，國(guó)外在處理污泥處理的技術(shù)及設(shè)備開(kāi)發(fā)研究應(yīng)用較早，具有多項(xiàng)污泥的熱干化和焚燒的成熟設(shè)備，并應(yīng)用多年。歐美國(guó)家的污泥熱干化處理較多，再將干化后的干污泥進(jìn)行填埋處理以節(jié)約土地資源，或?qū)⒏晌勰嘧麇仩t燃料，低溫發(fā)電。日本因土地資源少，以焚燒污泥較多。由于發(fā)達(dá)國(guó)家人均GDP是我國(guó)的幾十倍，因此無(wú)論是設(shè)備開(kāi)發(fā)和污泥處理的成本均有較大的承受能力。而我國(guó)是一個(gè)人多地少的發(fā)展中國(guó)家，北方地區(qū)人均土地為2～3畝地，南方地區(qū)人均土地僅有幾分地。同時(shí)，供水價(jià)格處在相對(duì)的平穩(wěn)水平上面，因此對(duì)污泥的投資及處理成本上不可能提的很高，應(yīng)根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，制定我國(guó)的實(shí)際污泥處理政策，滿足污泥的無(wú)害化、減害化、穩(wěn)定化、資源化的要求，避免污泥的二次污染。
3.2污泥的熱干化與焚燒處理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
污水處理廠排放的濕污泥由于含有高分子凝聚劑，經(jīng)真空壓濾后的污泥含水率為80%左右，因此任何一種污泥處理的方法必須將80%的水份蒸發(fā)。理論上每公斤水蒸發(fā)熱為600千卡，而實(shí)際生產(chǎn)中考慮到熱損失，按每公斤800千卡蒸發(fā)熱計(jì)算，每噸污泥蒸發(fā)800公斤水，需消耗64萬(wàn)千卡蒸發(fā)熱量。按普通煤價(jià)計(jì)算需70元，如果按天然氣或重油計(jì)算需200元左右。因此選擇任何一種污泥處理設(shè)備，必須考慮水分蒸發(fā)成本。
如果將污泥的預(yù)熱干燥，直接參加焚燒，因每噸濕污泥含有200公斤的干泥渣，每公斤干泥渣有2000千卡的發(fā)熱值，則直接焚燒每噸污泥可提供40萬(wàn)千卡的熱量，由此可見(jiàn)，如果采用預(yù)熱、干燥、焚燒工藝，可節(jié)約50%的熱耗，也就是說(shuō)可以節(jié)約50%的能源費(fèi)用，相應(yīng)降低污泥處理成本。
3.3污泥焚燒設(shè)備的工作原理及性能比較
污泥的焚燒設(shè)備有直接焚燒，即直接將污泥進(jìn)入窯內(nèi)，進(jìn)行預(yù)熱、干化、焚燒。而間接焚燒是將干化后的干污泥進(jìn)入窯內(nèi)焚燒，一般配有余熱利用設(shè)備，現(xiàn)主要討論直接污泥焚燒爐。
3.3.1流化床焚燒爐
原理：該爐是采用硅沙等熱煤介質(zhì)在爐底的多孔板上形成流動(dòng)層，而污泥直接投入到流動(dòng)層里燃燒。0.5—1.5毫米的硅沙在靜止時(shí)裝填高度為0.5—1.0 米，從爐下部送進(jìn)風(fēng)壓為800-1000毫米水柱，溫度約為500度的熱風(fēng)，在750-850度的條件下，使硅沙形成高度穩(wěn)定的流動(dòng)層。硅沙在爐內(nèi)激烈的喘流運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度約為0.5—1.5米/秒。污泥在流動(dòng)層內(nèi)均勻的分散開(kāi)來(lái)，并迅速的焚燒，污泥投入量應(yīng)小于床料硅沙的5%。輔助燃料可以是油或煤。
沸騰爐起初主要用于低熱值的煤矸石和泥煤的燃燒鍋爐上，隨著發(fā)展現(xiàn)已用于化工分解爐，水泥石灰石的分解和污泥焚燒等領(lǐng)域。
城市污泥是一種特殊的物質(zhì)，它是由80%的水分、有機(jī)質(zhì)、無(wú)機(jī)物、菌類等物質(zhì)組成的膠團(tuán)，因此任何一種干熱化焚燒爐，首先必須消耗80%的汽化熱，然后才能利用固含量?jī)?nèi)的熱值。因此節(jié)約能耗，開(kāi)發(fā)污泥內(nèi)的熱值，比任何一種技術(shù)都重要。
該設(shè)備是優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小、自動(dòng)化程度高。
缺點(diǎn)是：1、燃燒的熱量需預(yù)熱空氣自用和干化濕污泥一般需添加油和煤，以維持循環(huán)燃燒。熱利用率低。2、由于需要強(qiáng)大的流動(dòng)空氣鼓動(dòng)硅沙，風(fēng)能電能的消耗比其它的焚燒爐高。3、一次性投資大，需同時(shí)建造污泥干化爐和焚燒爐。兩種窯爐的連接物料輸送管道復(fù)雜。4、爐渣呈粉狀，不能直接利用，需要密封罐裝車進(jìn)行運(yùn)輸。
3.3.2單筒回轉(zhuǎn)污泥焚燒窯
把污泥送進(jìn)傾斜度為1—3度的直圓筒內(nèi)。污泥一邊靠爐體旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速為0.5—3轉(zhuǎn)/分鐘）而回轉(zhuǎn)，一邊移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行干燥和燃燒。污泥在普通的回轉(zhuǎn)式焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間約為60—90分鐘。焚燒污泥時(shí)，多數(shù)采用高溫氣體與污泥對(duì)流接觸的直接燃燒方式。
在干燥區(qū)內(nèi)被干燥的污泥，在燃燒區(qū)內(nèi)依靠輔助燃料的熱量和污泥的發(fā)熱量而燃燒。產(chǎn)生的燃燒氣體有效的用作干燥區(qū)的熾燃?xì)怏w。
回轉(zhuǎn)式焚燒爐的特點(diǎn)是：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作。2、適合處理大量污泥。3、容易適應(yīng)污泥含水率及其處理量的變化。
其缺點(diǎn)是：1、占地面積大。2、熱效率低。
3.3.3雙筒回轉(zhuǎn)污泥焚燒窯
該設(shè)備是由安徽省施潔環(huán)保科技有限公司研制開(kāi)發(fā)的，具有國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利設(shè)備。設(shè)備是由可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的干燥窯和焚燒窯組成，當(dāng)濕污泥進(jìn)入干燥窯時(shí)可滿足污泥的預(yù)熱、水份蒸發(fā)、干燒自燃，并直接進(jìn)入焚燒窯進(jìn)行焚燒。當(dāng)提高干燥窯的轉(zhuǎn)速2～3倍時(shí)。則進(jìn)入焚燒窯的干污泥也增加2～3倍。有更多的干污泥參加焚燒，產(chǎn)生更多的熱量，因此可以減少輔助燃料，節(jié)約能源降低污泥處理成本。同時(shí)對(duì)排放的廢氣進(jìn)行科學(xué)合理的處理，廢氣和廢水均可達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于燒成溫度達(dá)到1100度，污泥渣變成熔融的硅酸鹽熔渣，可作建材產(chǎn)品。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高，同時(shí)整套設(shè)備造價(jià)較低，F(xiàn)有定型設(shè)備為：60噸/日、120噸/日、200噸/日，是污泥處理的首選設(shè)備。
3.4污泥的熱干化原理和設(shè)備介紹
根據(jù)熱工基礎(chǔ)原理，熱量的傳遞是由對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射等方式進(jìn)行的，目前國(guó)內(nèi)外的污泥熱干化設(shè)備多數(shù)以氣體為加熱介質(zhì)的熱干化設(shè)備。由于干熱氣體和濕污泥作熱交換時(shí)，熱氣體將水份蒸發(fā)而排出，氣體也帶走大量的自身熱焓，同時(shí)干燥污泥的水份不能降的很低，否則會(huì)耗用較多的熱量，增加干燥成本。
1、氣流式：三通道轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)、低溫冷風(fēng)干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)等。
2、組合式：渦輪薄層干燥機(jī)由氣體對(duì)流和傳導(dǎo)方式加熱。
3、輻射式：蓄熱式網(wǎng)帶污泥干燥窯是由安徽施潔環(huán)？萍加邢薰狙兄崎_(kāi)發(fā)的專利設(shè)備。該窯是以對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射組合傳熱方式干燥污泥，具有較好的傳熱效果，比傳統(tǒng)的氣流式干燥窯節(jié)能30%。
濕污泥在窯內(nèi)經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)水份，干燥后出窯，污泥水份可控制在5%～30%，根據(jù)用途干燥污泥可作輔助燃料，也可作消毒、滅菌安全肥料。該窯是以煤和泥渣作混合燃料，成本低、投資少，生產(chǎn)能力為40～60噸/日，適合中小型污水處理廠作配套設(shè)備。就地處理污泥，減少污泥的運(yùn)輸量，和污泥陳積發(fā)酵而產(chǎn)生的臭氣。
四、綜述
污泥干熱化及焚燒在我國(guó)是一項(xiàng)新型的行業(yè)，它涉及到熱工知識(shí)、傳熱方式及窯爐技術(shù)。安徽省施潔環(huán)保科技有限公司開(kāi)發(fā)研究的專利設(shè)備是污泥的終結(jié)處理設(shè)備，它可以和污水處理廠進(jìn)行有機(jī)的配合，最大限度的減少污泥的存量，從而最大限度的消除因污泥而帶來(lái)的各種污染。
污水處理廠和污泥處理廠有機(jī)結(jié)合，分工明確，使整個(gè)供排水系統(tǒng)形成一個(gè)和諧的社會(huì)服務(wù)體系，再不要為污泥的排放而困惑。如有不同觀點(diǎn)及看法歡迎來(lái)電函商榷研討。
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