中温带式污泥干化装置的发展历史

中温带式污泥干化装置的发展历史 Development of Medium-Temperature Belt Dryers for Biosolids 高颖 (德国HUBER SE公司) 摘要：污泥干化可以节省运输费用和后处置费用。以前多数带式干化装置都被设计为低温运转，而目前愈来愈多的装置趋向中温运转。较高温度运转时，不仅装置占地较小，同时还能降低排气量，便于臭气控制。中温干化装置即使采用来自热电联产的废热(85 °C) 进行干化 处理，污泥仍然能被卫生消毒，到达等级A。根据美国EPA503 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，对带式干化装置内的时间-温度曲线做了解释，并显示了中温带式干化装置内空气温度和污泥温度。与直接 采用石化燃料如天燃气的干化工艺相比较，采用中温废热进行污泥干化具有明显的生态和经济意义。 关键词: 市政污泥, 污泥干化, 中温带式干化装置, 污泥卫生消毒, 等级A污泥, 从热电联产系统提供热能 Abstract:Drying saves biosolids transportation and disposal costs. While most belt dryers were originally designed for low-temperature operation, medium temperature designs have now become more common. Advantages of higher temperature operation are smaller dryers, reduced exhaust air flows and improved odour control. Medium-temperature dryers can achieve disinfection and thus generate Class A biosolids, even if they are entirely operated with medium-temperature heat of around 85 °C from CHP (Combined Heat and Power) systems. The time-temperature regime according to US-EPA Biosolids Rule 503 in belt dryers is explained. Results from the measurement of air and solids temperatures within a medium-temperature belt dryer are presented. Use of waste heat for sludge drying provides great economic and ecological advantages in comparison to direct use of fossil energy, such as natural gas. Keywords: Biosolids, Sludge Drying, Medium-Temperature Belt Dryer, Biosolids Disinfection, Class A Biosolids, Heat Supply from CHP Systems 1．导言 因为燃料费用和运输费用不断飙升，污泥处置目前变得更加困难和昂贵。为了防止甲烷和二氧化碳的扩散，同时从长远规划来看也不应该让污染负担转移给后代，目前欧盟国家已经不再允许脱水污泥直接填埋。对于美国和中国来说，今后也将逐步放弃污泥直接填埋的处置方式。 污泥可以被焚烧处理，剩余的灰烬都是无机物质，可以进行填埋处置。但此时许多营养物质会丢失。从全球磷资源储存量 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 知道，可作为肥料的磷资源是有限的。因为灰烬中含有各种重金属，因此这些富含磷含量的灰烬通常不能直接作为农肥使用。虽然目前从灰烬中回收抽提磷的方法很多，但产生的磷价格十分昂贵，还没有商业价值。污泥焚烧产生的这些灰烬目前只能暂时在专门的填埋场内，等待今后磷价格上升之后再进行开发回收。 脱水污泥虽然可以被直接焚烧，但此焚烧过程中因为需要蒸发水份会消耗大量热能。此外脱水污泥经常需要远距离运输至焚烧地(例如大型煤电厂)，此时也必须额外消耗昂贵的燃料。 原来普遍采用的污泥处置方法是进行污泥回收利用，即直接作为农肥。在一些欧洲国家，如荷兰和北欧国家, 所设置的允许污染物含量如此之低，事实上这些市政污泥已经不可能农用。即使在污泥农用允许的情况下，因为污泥运输距离和费用也在不断增加，这条处置途径今后将变得愈来愈困难。在美国情况有些不同，只要污泥消毒能够到达等级 A变可以作为农肥使用。 不管污泥是被回收利用还是被焚烧处置，通常脱水污泥中的水份含量是在75 - 85 % 范围, 如果长距离运输这些水份就变得毫无经济意义。如果脱水污泥事先能够得到干化处理，例如从 25 %DS 干化至 90 %DS, 污泥重量将降低至原来的 28 %。干化污泥的热值较高，类似褐煤，二氧化碳呈中性，可作为再生燃料进行热电联产。 在此背景情况下，欧洲污泥干化处理装置的数量逐年递增。近些年来，在美国和中国也开始建造污泥干化处理装置。污泥干化之后不仅可以降低运输费用，并且这些干化污泥在煤电厂或水泥窑进行焚烧处置时也变得容易简单。 2．热干化处理工艺的历史回顾 在上世纪70年代和80年代，欧洲安装建造一些污泥干化装置，主要是采用了传统的转鼓干化装置或接触型干化装置。有些干化装置发生了燃烧，甚至爆炸事件。这些高温污泥干化工艺在进行干化处理时会产生很高浓度的粉尘, 同时因为干化温度很高, 要求干化系统配置十分精细复杂的安全保护设备来防止粉尘燃烧或粉尘爆炸。这些高温污泥干化装置的主要缺点是必须消耗价格昂贵的石化燃料, 除非这些干化装置是安装在煤电厂或水泥窑附近拥有高温废热地方，但煤电厂或水泥窑一般不总是位于污水处理厂附近，意味着必须支付大量脱水污泥的运输费用。 自90年代以来，带式污泥干化装置的安装数量开始明显增加。因为污泥铺设在干化带上之后缓慢穿流各干化腔室，因此干化装置内部芬尘含量极低。当时多数带式干化装置一般是在低温或常温情况下运转，粉尘燃烧的危险几乎没有, 操作绝对安全可靠。这些低温带式干化装置的设计结构十分简单，人工保养工作量很少。 刚开始设计的带式干化装置几乎都是低温带式污泥干化装置 (低于 50 °C 空气温度)，运转时需要吸入大量环境空气，这些干化工艺空气有时不加热(例如晴天时)，或者采用低温废热进行加热。低温带式干化装置的优点是结构简单，但占地很大，需要大量干化工艺空气，从而鼓风机的耗电相应较大。尽管是低温干化，并且干化风量很大，原来认为运转操作时应该没有臭味，但在有些地方后来发现产生的排气中仍然会产生一些臭味，如果补充安装除臭系统则必须支付很多费用。 因此，目前在市场上新推出的带式污泥干化装置几乎都是中温运转，干化空气温度是在80 和130 °C之间。与低温带式污泥干化装置相比较具有以下几个优点: 结构紧凑占地小; 大多数干化工艺空气是在干化装置内循环流动; 排气风量很少，因此除臭简单; 在干化过程中污泥已被消毒至等级 A 产品。为了降低能耗费用，中温带式污泥干化装置一般都安装在拥有低温废热的地方，例如采用来自热电联产装置的冷却热水。 近些年来，太阳能污泥干化技术在德国获得很大进展。虽然德国的平均太阳辐射强度较低气候条件也不理想，但最近几年来建造了许多太阳能污泥干化装置。太阳能干化装置需要很大场地，污泥在干化大厅内的停留时间很长。正因为这一原因，有时需要输入附助热能，例如采用热泵技术从污水处理厂的出水中抽提低温热能。太阳能污泥干化装置比较适合安装在干旱地区和小型污水处理厂内。干化大厅内的污泥必须通过机械手段进行反复翻滚处理。为了避免产生大量粉尘和污泥颗粒分解，新设计的太阳能干化装置一般将污泥只干化至固含量 70 %DS。太阳能污泥干化装置的缺点是不能稳定可靠地产生等级 A 干化污泥。 3．中温带式干化装置 相对来说，中温带式污泥干化装置的结构十分紧凑。一些干化带相互之间上下叠加布置，安装在一个保温外壳之内。为了扩大空气和污泥之间的接触面积，脱水污泥必须以多层空隙形式铺设在上带之上。例如，可以采用污泥面条造型机使污泥穿流网孔板，将面条污泥铺设在干化带上(见图 1)。另外一种选择方法是采用捏和研磨机(pug mill)进行污泥颗粒造型，此时一般需要干泥循环使用。多空隙泥层铺设在上干化带之后缓慢穿流干化装置，在上带尾端经过料槽滑入下部干化带。因为整个干化过程中污泥没有被机械挤压，摩擦和切割，产生的粉尘含量极少。 图 1: 将污泥制作成面条并铺放在上带之上(HUBER) 工艺鼓风机可以上穿流或下穿流方式将热空气穿越干化带和其上的污泥层 (见图 2)，当热空气接触污泥的同时会带走其中的水份。在穿流干化装置的过程中，污泥逐渐变热变干，根据所设置的干化温度和污泥停留时间(即干化带走速),可将污泥干化到65 和 93 %DS之间。 图 2: 中温带式干化装置(二层带，上穿风)，配置冷凝器，化学洗涤器和生物除臭装置 当干化空气穿流污泥层时，空气温度下降，同时空气中的湿度上升。当环流工艺空气在冷凝装置内被冷却处理时，例如采用二沉池出水进行冷却处理使得空气温度降低至露点之下后便开始冷凝脱水, 并以冷凝液形式排出装置。通过热能回收系统(热交换器)，可将丢失的热能重新回收利用。 环流空气然后通过热交换器重新被加热(间接加热)。作为选择 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，在有些干化装置内安装燃气炉，或者输入热气体 (例如高温烟气) 来加热干化装置内的循环工艺空气。 有一相对较小的鼓风机将循环气流中的一小部分气体排出系统。在抽排这部分饱和空气的同时，还可以保证整个干化装置始终处于微低压状态, 从而防止干化空气，臭味和水蒸气外泄。排出的废气首先在水洗塔经过冷却处理, 使空气温度降至40 °C 以下，然后吹入生物滤床进行除臭。此时，等量的环境空气进入干化装置。这些空气在进入干化装置之前，也可以采用从排气中回收的热能来进行事先预加热处理。 在干化装置内部，温度和 CO-浓度受到监视。在应急停机情况下，喷淋系统自动启动工作，进行快速冷却和消防灭火。 4．其他类型的污泥干化装置 4.1 转鼓干化装置 转鼓干化装置的运转温度一般是在 400 °C以上，并且总是采用石化燃料进行直接加热。如果在拥有低温或高温废热情况下，只能用于输入空气的预加热处理。由于高温运转，转鼓干化装置能够十分容易地产生消毒等级 A 的干化污泥。 干化后的污泥部分返回装置进料口，和进料湿泥相混合产生一定形状的污泥颗粒。考虑到在干化装置内会产生一定量的粉尘，所以干化后污泥必须进行筛分处理: 粉尘和筛下物颗粒返送装置进料口, 筛上物污泥颗粒被额外粉碎处理，然后返送装置循环处理, 只有粒径在2 和 4 mm 之间的污泥颗粒作为最终产品输出污泥干化系统。 Bullard et al. (2008) 报道了在美国North Carolina 州Cary镇上一套转鼓干化系统的运转情况: 干化产品离开污泥冷却装置时只含有粉尘含量 0.3 % (质量比例，颗粒直径 < 0.5 mm), 但在产品运输和储存过程会产生大量粉尘，所以最终产品在离开高位干泥料仓时粉尘含量为 4 %。为了保证安全操作运转，不仅要求对出料干泥进行冷却处理，还必须在料仓内进行温度监视和注射惰性气体。所有产品处理设备都必须严格按照防爆要求进行设计。排气必须事先经过粉尘过滤器处理，然后在文丘里洗涤塔(venture - scrubber)内进一步处理。料仓和干泥装料卡车上的鼓风机都必须配置相应的粉尘过滤器。 在试验期间，这一转鼓干化装置能够到达所有处理指标，并满足废气排放要求。转鼓干化装置的单位热耗低于0.8 kWh /kg 蒸发水量。这一数值显示了很好的热能利用效率，但污泥干化所需要的热能全部来自石化燃料。 转鼓干化装置比较适合大型污泥处理厂，出料干泥的质量优良，形状美观。干化装置本身结构紧凑，但是附助 设备相当复杂，需要精细复杂的安全保护设备。转鼓干化装置只能高温运转，消耗优质石化燃料，无法采用来自热电联产装置的中温废热进行污泥干化处理。 4.2 流化床干化装置 与转鼓干化装置一样，流化床干化装置也需要对出料干泥进行循环处理。流化床干化装置总是采用间接加热方式进行污泥干化处理，所采用的热能形式一般是导热油或者高温蒸气。在产生这些热能时一般采用石化燃料，不能利用来自热电联产装置的中温废热。 污泥固体物质在流化床内的停留时间无法明确定义: 因为连续进料运转，在流化床干化装置内有可能产生短路现象，所以是否能够安全稳定产生消毒等级 A 的干化污泥仍然是个问题。流化床内污泥相互剪切磨擦，因此产生大量粉尘物质。 流化床装置占地小，结构紧凑，一般用于大型污水处理厂。 4.3 接触型干化装置 接触型干化装置一般采用导热油或高温蒸气进行间接加热。加热介质和生物污泥被隔离，通过金属铁板船热来加热干化污泥。为了防止污泥结块，必须通过机械方法连续不断地将污泥从金属接触表面刮下去除。干化后污泥的颗粒直径差异很大，干化产品中含有很多粉尘物质。接触型干化装置可以产生消毒等级 A的干化污泥。 接触型干化装置必须采用石化燃料或高温热能才能进行市政污泥干化处理，不能利用来自热电联产装置的中温废热。 在上世纪80 年代和 90 年代，虽然欧洲只有几个供货商，但当时在污泥干化市场上提供了相当数量的接触型干化装置。直到Florida 州 Ocala 市发生火灾 (Water Industry News 2004) 之前，美国也安装了不少接触型干化装置。. 4.4 太阳能干化装置 通常情况下，脱水污泥通过铲车被直接铺设在暖房地板上。被铺设的泥层高度大约在 100 至 250 mm 范围，为了使污泥和热空气之间能够充分接触，必须采用机械方法对污泥不断进行翻抛处理。德国只有一个厂商(THERMOR-SYSTEM)是采用遥控小型移动 “鼹鼠” 或 “猪” 在整个暖房内随机漫遊翻泥 ，以批式方法进行污泥干化处理; 而其他多数厂商都采用桥架型翻抛机沿整个暖房宽度对污泥进行翻抛干化处理。其中值得一提的是，由德国HUBER公司提供的翻抛机同时还具有干泥运输功能，可将出料端的干化污泥直接返送回进料湿泥端。通过干泥和湿泥之间混合和相互切割，可在进料区域立即产生颗粒性的，具有空隙的污泥层 (见图 3)。太阳能干化装置占地很大，具体污泥干化能力是和当地的全年太阳辐射强度，环境空气的温度和湿度有关。如果能够额外向暖房内输入附助热能，例如采用热泵技术，就可以降低污泥停留时间和干化大厅的面积。 图3: 污泥翻滚装置的功能是通气，颗粒化，运输。当翻泥机铲刀处于水平状态，可定向运输污泥。 为了避免暖房内粉尘飞扬，一般污泥被干化至大约 70%DS。如果污泥进出料是采用铲车进行，则应该考虑驾驶员的工作条件，因为理论上在暖房内的空气内有可能含有病毒细菌。正因为此原因，同时也为了节省人工费用，可以安装运输螺杆进行自动进料和出料。 Horn et al. (2008) 在澳大利亚 Brisbane市进行的研究显示，将污泥从固含量 20 上升至 75 %DS所需要的时间是在15 和 25天之间。挥发性固体有机物含量降低至大约 7 %，单位电耗低于 50 kWh/ t 蒸发水量。 这一研究表明，太阳能干化装置不能稳定产生消毒等级 A 的干化污泥。以前的研究也显示污泥在6个月长时期库存之后，污泥中的沙门氏菌会失活; 在11个月库存之后 有一定抵抗能力的肠道病毒也会失活，但在11个月之后仍然由 15 % 的蛔虫卵能够存活下来 (Haible 1989)。只有在污泥中惨加石灰物质才能进行充分的消毒处理，但这时污泥质量和处理费用会大量增加，暖房内的工作条件将变得恶劣有害。最好的方法是在太阳能干化处理的前后其他处理工艺段内进行消毒处理。 太阳能干化对于小型污水处理厂来说是一种很好的技术，尤其是在太阳辐射强度高，环境湿度低,同时对污泥等级 A 没有要求的地方。通过采用来自热电联产的废热或者采用热泵技术，可以向暖房额外输入附助热能，太阳能干化的占地面积可以明显降低。 5. 污泥在带式干化装置内的卫生消毒 (产生等级 A 市政污泥) 根据所提供的热源温度，中温带式干化装置内的空气温度可以设置在75 和140 °C 范围之内。配置燃气马达的沼气发电机一般可以产生二种热能: 来自燃气马达的冷却热水，热水温度大约在90 °C左右，和 烟气废热, 通常可以通过热交换器转化成温度为150 °C 的高压热水(0.5 MPa) 或者温度更高的导热油。 但是必须注意，提供的热能温度愈高，则沼气发电机向外提供的热能总量将会降低。绝对多数配置燃气马达的沼气发电机是以90 °C 热水形式向外提供热能。 在图4和图5内的数据是在中温带式干化装置内的实际测试数据。来自沼气发电系统的供热系统向干化装置提供 90 °C热水。 热交换器分别安装在上下二根干化带的下部，当气流从下向上穿流干化带时，空气立即被加热。通过温度探头可以在污泥固体之上直接测定空气温度。从各干化带和转料箱内随机取样，然后立即倒入保温瓶内。通过温度仪测定保温瓶内的污泥温度。污泥固体在带式干化装置内停留时间是160 分钟。 图 4: 中温带式干化装置内空气和污泥温度的动态变化情况 污泥铺设在上部干化带之后，温度很快就上升至大约50 °C，这段时间是升温期。干化空气和湿污泥之间温差很大，导致传热效率很高，此时热空气穿流污泥层时很快降温。 但在大约 30 分钟之后，干化带上的污泥干化过程逐渐达到稳定的温度状态，这一污泥干化过程一直持续到上部干化带的尾端 (75 分钟)。 污泥恒温的原因是因为从污泥固体中蒸发出的水份大于进入空气中的水份，此时蒸发焓会阻碍固体温度的上升。 当污泥转入下带之后，污泥固体的温度又开始继续上升。污泥中大多水份已经被蒸发出，蒸发效率逐渐变慢，固体温度逐渐向干化空气温度靠近。下部干化带尾端上空的空气温度仍然很热。在下带某一点开始，污泥固体的温度开始超过 70 °C。当停留时间足够长时，污泥固含量会超过 90 %DS，此时固体温度只是略微低于热空气的温度。 根据美国环保局的规范(US-EPA Part 503 Biosolids Rule, 1994)，当污泥固含量 ≥ 7%DS情况下进行热处理时，必须满足以下时间-温度关系才能满足污泥消毒等级 A: D = 131,700,000 / 100.14*T 此处 D 是时间(天)，T 是温度(°C)。 以我们现在情况为例，要求污泥温度超过 70 °C时持续时间为30 分钟。污泥在穿流带式干化装置时是以推流方式前移，在干化装置内所有固体颗粒都具有同样的停留时间。通过控制干化带的前移速度，可以精确控制污泥在干化装置内的停留时间。试验显示，污泥固体温度超过 70 °C之后才干化装置内的温度超过 30 分钟，因此能够充分满足EPA Part 503所要求时间-温度规则。 图 5: 中温带式干化装置内的空气温度，污泥温度和粪便大肠杆菌的数量 试验期间还对中温带式污泥干化装置内污泥固含量，沙门氏菌和粪便大肠杆菌的数量进行了检测: 进料污泥固含量为 26.4 %DS, 含有沙门氏菌和大量粪便大肠杆菌(> 6000 粪便大肠杆菌/每克污泥)。在上下带之间的转料箱内，污泥固含量已经到达 80.8 %DS, 但仍然含有一些沙门氏菌和每克30个粪便大肠杆菌。污泥离开干化装置时固含量已经超过 90 % DS，在干化产品内已经无法检测出沙门氏菌和粪便大肠杆菌 。 6．采用石化燃料加热或进行废热利用 在采用初级燃料进行污泥干化时，可以采用一些高温污泥干化处理工艺。这些污泥干化装置结构紧凑，同时在高温情况下污泥十分容易达到消毒等级 A。 但在使用废热情况下，例如采用来自沼气发电机的冷却热水时, 干化温度只能被限制在 80 °C 左右。但如图表所示，污泥在中温带式干化装置内也能到达消毒等级 A。与高温干化装置相比较，带式干化装置虽然装置体积稍微大一些，但操作和保养工作要容易的多。 采用石化燃料进行污泥干化不仅浪费能源，而且同时排放大量没有必要的 CO2 有害气体。 在不存在中温废热的地方，可以安装热电联产系统，在发电的同时可以提供这些中温热能。 SHAPE \* MERGEFORMAT 图 6: 干化热能采用来自热电联产系统的中温废热和直接采用天燃气时的情况比较 图 6 对污泥干化热能来自热电联产装置的中温废热和直接采用天燃气时的二种情况进行了能耗比较。我们考虑将1吨生物污泥从固含量 25 %DS 干化至 90 %DS，此时干泥重量降低至278 kg。这里假定热电联产系统(CPH system)的产电效率为 35 %，产生中温热能的效率是 55 % (剩下 10 % 为能耗损失)。我们进一步假定，采用天燃气发电时的效率为40 %。 热电联产系统可以提供 650 kWh 热能进行污泥干化 (0.9 kWh 热能/kg 蒸发水份)。在消耗118 m³ 天燃气的过程中，一方面向干化装置提供650 kWh 热能，同时通过热电联产系统产生414 kWh 电能。在产生的414 kWh 电能中，其中108 kWh 用于干化装置本身 (0.15 kWh 电能/kg 蒸发水量)，剩余的306 kWh 电能可以输入电网或者污水厂其他地方。 用于热干化装置的650 kWh 热能相当于65 m³ 的天燃气 。而如果在燃气电厂产生414 kWh等量电能时还必须额外消耗104 m³ 天燃气 (49%产电效率)。因此，所消耗的天燃气总量是169 m³。与前面热电联产系统相比较，天燃气消耗量多出43%。这一消耗量差值 51 m³ 天燃气可以导致 CO2 排放量降低100 kg。当采用煤炭或燃油进行发电时，这一差异情况将更加明显。 7．带式干化装置的工程实例 表 1 列出了欧洲主要供货商近20年来的一些工程实例和主要处理参数。德国 HUBER 公司早期的一些项目主要是低温干化项目，目前则主要进行中温带式干化装置。在此 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 内没有列出世界上所有投入生产的中温带式干化装置，例如德国 KRÜGER 公司和德国西门子公司的项目没有列入其中。 多数带式干化系统是处理厌氧消化之后的市政污泥，污泥相对均匀，粘度低，一般污泥脱水程度较高，臭味较少。大多数带式干化装置 产生的污泥固含量大约为 90 %DS。 在一些运转温度高于 100 °C的工程实例中，既有装置采用燃料加热或输入热空气进行直接加热，也有装置采用导热油或蒸气进行间接加热。所有采用来自热电联产装置废热的干化装置几乎都是间接加热方式。不管干化气体采用那些温度，新建带式干化装置的单位热耗基本都是在 0.8 – 0.9 kWh/kg 蒸发水量范围内。 几乎所有带式干化产生的干泥都能到达消毒等级 A。停留时间和污泥干化温度之间呈现相反线性关系。 表 1: 低中温带式污泥干化装置的部分工程实例 地点 调试启动 时间 污泥类型 热源 出泥固含量 %DS 蒸发水量 t/h 空气温度 °C 停留时间 德国Weinheim 1991 消化污泥 沼气燃烧 (直接加热) 80 – 92 1.6 120 45 瑞士Uttingen 1993 消化污泥 填埋气体 (间接加热) 90 -95 2.1 120 45 英国Colchester 2002 消化污泥. 燃油 + 沼气 (直接加热) 85 - 90 1.5 120 45 瑞士 Schwyz 2003 消化污泥 沼气发电废热 (间接加热) 90 0.24 50 500 瑞士 Wohlen 2004 消化污泥 天燃气 (直接加热) 90 0.75 140 ? 奥地利Frohnleiten 2004 消化污泥 沼气发电废热 (间接加热) 90 1.2 110 30 德国Ingolstadt 2005 消化污泥 垃圾焚烧厂 (间接加热) 90 1.1 50 500 德国水泥厂 2005 各种 市政污泥 水泥窑废气 (间接加热) 90 7.8 140 30 西班牙Molerussa 2005 消化污泥 + Fruit Pulp 沼气发电废热 (间接加热) 90 3.2 110 30 比利时IDELUX 2006 市政污泥 + 工业污泥 沼气发电废热 (间接加热) 90 0.9 50 500 瑞士Altenrhein 2006 消化污泥 污水热泵 (间接加热) 90 2.3 50 500 法国Posidonia 2006 消化污泥 天燃气 (直接加热) 90 2.15 140 30 波兰Grudziadz 2007 消化污泥 沼气发电废热 (间接加热) 90 1.05 80 150 德国Pfattertal 2007 消化污泥 沼气发电废热 (间接加热.) 90 0.6 80 150 德国Göttingen 2008 消化污泥 热电联产废气 (直接加热) 60 - 80 2.25 120 40 土耳其Antalya 2008 原生污泥 热电联产 废气加热 90 4.9 130 30 阿联酋Dubai 2009 消化污泥 燃油 + 沼气 (直接加热) 90 10.5 130 50 中国 深南电 2009 混合污泥 热电联产废热 (间接加热) 65 - 90 12 90 150 德国Straubing 2009 消化污泥 干泥焚烧 (间接加热) 70 1.2 80 150 中石化 镇海炼化 2009 炼油厂污泥 高温蒸气 (间接加热) 65 0.77 130 45 8．总结 以前多数带式干化装置都被设计为低温运转，而目前愈来愈多的项目都趋向采用中温带式干化装置。带式干化装置采用较高温度运转时，不仅装置占地较小，同时还能增加污泥干化处理能力,降低排气量，便于臭气控制。中温干化装置即使采用来自热电联产的废热(85 °C) 进行干化处理，污泥仍然能被卫生消毒，到达等级A。 目前在中国投入生产运转的中温带式干化装置有深南电和中石化镇海炼化二个项目,分别处理市政污泥和炼油厂污泥。其中深南电项目是目前全世界运转规模最大的带式污泥干化项目，四套干化装置运转十分稳定，每天干化处理400吨以上含水率为80%的市政污泥(表1)。这些中温带式干化装置的主要技术特点可以总结如下: 相对其他高温干化工艺来说，干化技术较为简单 与高温干化工艺比较占地较大; 但和太阳能干化工艺或其他低温干化工艺比较占地很小 污泥干化过程及其结果和周围环境气候无关 由于干化温度较低和带速慢，装置内磨损部件很少 可以全自动连续运转 操作十分简单容易，可以快速启动装置和停机检查 干化装置内粉尘含量低 - 粉尘燃烧和爆炸的危险程度极低 废气排放量小，通过化学洗涤塔 + 生物滤床可以稳定除臭 干化温度较低，适合采用工业废热，例如来自热电联产的冷却热水 出料干泥的固含量可以在 65 和大于90 %DS范围内调节设置 产生的干泥满足消毒等级A的要求 参考文献 [1] Haible C. “Hygienisch mikrobiologische Untersuchungen über das Langzeitverhalten von Klärschlamm” (hygienic micro-biological investigation of long-term storage of sewage sludge); Vet. med. dissertation at the Justus Liebig University Giessen, Germany (1989) [2] US Environmental Protection Agency “A Plain English Guide to the EPA Part 503 Biosolids Rule”, EPA/832/R-93/003 (1994) [3] Water Industry News 6/3/2004 (http://waterindustry.org/New%20Projects/usfilter-34.htm) [4] Bullard C.M., Bonne R., Martin C., Russell A., Rorrer T. “Lessons Learned from the Town of Cary’s Dewatering and Thermal Drying Facility”, Residuals and Bioslids Conference, Baltimore (2008) [5] Horn S., Barr K., McLellan J., Bux M. “Accelerated Air-Drying of Sewage Sludge using a Climate-Controlled Solar Drying Hall” (2008) (www.lgp.qld.gov.au/Docs/local_govt/ grants_subsidies/funding/awtt/solar_drying_hall_project_results_pt2.pdf) atmospheric air 冷却水�10 – 25 °C 干化污泥�65 - 90% DS 带式干化机 水洗塔 生物滤床filter 80-130 °C 供热�90 – 150 °C 冷凝液体 30 – 40 °C 废气处理后排放 30 –40 °C 环境空气 冷却水�10 – 25 °C 热水温度: 90 °C 污泥固体停留时间: 160 min 68 °C / 47 °C 72 °C / 51 °C 53 °C 80.8 %DS 30 f.c./g 78 °C / 57 °C 83 °C / 70 °C > 90 %DS 没有粪便大肠杆菌 26.4 %DS, > 6000 粪便大肠杆菌 /g 306 kWh 供电上网 热电联产系统 118 m³ 天燃气 1182 kWh 污泥干化装置 t 25 %DS 0.278 t 90 %DS 650 kWh 热能 414 kWh 总产电 108 kWh 自用电耗 118 kWh 损失废热 燃气发电厂 1035 kWh 污泥干化装置 t 25 %DS 0.278 t 90 %DS 414 kWh 总产电 108 kWh 自用电耗 621 kWh 损失废热 169 m³ 天燃气 1685 kWh 650 kWh 306 kWh 供电上网 _1234567890.xls Diagramm1 Diagramm1 25 65 47 68 51 72 53 75 57 78 70 83 73 84 污泥固体的停留时间 [min] 温度 [°C] 污泥固体温度和空气温度 Tabelle1 Verweilzeit im Trockner [min] 0 18.75 56.25 75 93.75 131.25 150 165 Temperature der Feststoffe [°C] 25 47 51 53 57 70 73 74 Temperature der Luft [°C] 65 68 72 75 78 83 84 85 污泥 空气 Tabelle2 Tabelle3