關于我國城市污泥處理處置設備的技術經濟分析研究

1、關于我國城市污泥處理處置設備的技術經濟分析研究作者 彭守寧 趙長富 高級工程師一、城市污泥的發(fā)展概況1二、國外污泥處理技術經驗借鑒12.1污泥處置的方法和處理成本12.1.1污泥的集中處理和分散處理的關系22.1.2污泥處理的成本分析2三、污泥熱干化和焚燒技術的比較及其技術經濟分析23.1國內外污泥處理的現(xiàn)狀23.2污泥的熱干化與焚燒處理的技術經濟分析33.3污泥焚燒設備的工作原理及性能比較33.3.1流化床焚燒爐33.3.2單筒回轉污泥焚燒窯33.3.3雙筒回轉污泥焚燒窯33.4污泥的熱干化原理和設備介紹4四、綜述5一、城市污泥的發(fā)展概況污泥是隨著城市發(fā)展而產生的廢物，隨著人們的生活水平的提

2、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。將污水通過生化技術，使污泥和清水分開，清水排入河流改善環(huán)境，污泥則倒入荒山郊外，由其自然風化，據(jù)有關部門統(tǒng)計，目前全國城市污水處理廠每年產生的濕污泥達1200萬噸，并以15%的速度遞增。在我國污泥處置的方法中，污泥農用占44.3%，土地填埋占31%，其他方法處置占10.5%，沒有處置的約占13.7%。由于污泥是由有機物和無機物組成，并含有各種細菌、蟲卵、重金屬等，因此對人類及環(huán)境構成了二次污染和危害。由于國外城市化和工業(yè)化進程較早，污

3、泥處理技術較成熟，因此有一定的經驗可以借鑒。二、國外污泥處理技術經驗借鑒2.1污泥處置的方法和處理成本由于過去污泥是以棄置和填埋為主，污泥處理的成本很少，而隨著城市擴大人口增多，污泥的二次污染隨時威脅著人們的健康，因此迫切要求對污泥進行無害化處理。2.1.1污泥的集中處理和分散處理的關系由于過去對污泥沒有有效的處理，尋找荒地填埋自然風化，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題，采用集中處理污泥，將各污水廠的污泥集中運輸?shù)揭惶幬勰鄨?，集中解決污泥的處置問題。集中處理能減少污染源，但增加了污泥的運輸費用，同時地方政府需要預算一筆相當可觀的建廠資金，因此集中處理需增加污泥的運

4、輸費，建廠投資費用，對地方構成一定經濟壓力。分散處理即在現(xiàn)有的污水處理廠內或附近就地新建一個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輸費用。只要設備符合要求，廢氣廢水達標排放，建廠資金少污泥處置成本低，可減少地方財政的壓力。對于工業(yè)污水污泥建議采用就地處理的方法。因此對于一個城市來講應根據(jù)具體情況合理的選用哪一種處理方式，已達到最佳的效果。2.1.2污泥處理的成本分析目前我國現(xiàn)行水價是由物價局制定的價格，由于過去污泥的處置主要是填埋和棄置成本很低，水價主要包括凈水廠和污水廠的成本和利潤

5、。如果污泥處理技術路線和污泥處理設備選用不合理，勢必提高污泥處置的成本和建廠的投資。在不提高原有水價的基礎上，污泥處理費將擠壓凈水廠和污水廠的利潤，甚至分攤污泥處理費的虧損金額。如果將污泥處理的實際成本加入到水價中，提高水價，勢必將影響工農業(yè)的生產和廣大百姓的利益。因此污泥處理成本涉及到整個供水系統(tǒng)的價格體系。應科學合理的考慮污泥處理技術路線和設備選型。三、污泥熱干化和焚燒技術的比較及其技術經濟分析3.1國內外污泥處理的現(xiàn)狀污泥處理的原則是污泥的無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化，國外在處理污泥處理的技術及設備開發(fā)研究應用較早，具有多項污泥的熱干化和焚燒的成熟設備，并應用多年。歐美國家的污泥熱干化

6、處理較多，再將干化后的干污泥進行填埋處理以節(jié)約土地資源，或將干污泥作鍋爐燃料，低溫發(fā)電。日本因土地資源少，以焚燒污泥較多。由于發(fā)達國家人均GDP是我國的幾十倍，因此無論是設備開發(fā)和污泥處理的成本均有較大的承受能力。而我國是一個人多地少的發(fā)展中國家，北方地區(qū)人均土地為23畝地，南方地區(qū)人均土地僅有幾分地。同時，供水價格處在相對的平穩(wěn)水平上面，因此對污泥的投資及處理成本上不可能提的很高，應根據(jù)我國實際情況進行開發(fā)研究，制定我國的實際污泥處理政策，滿足污泥的無害化、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經濟分析污水處理廠排放的濕污泥由于含有高分子凝聚劑，

7、經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，而實際生產中考慮到熱損失，按每公斤800千卡蒸發(fā)熱計算，每噸污泥蒸發(fā)800公斤水，需消耗64萬千卡蒸發(fā)熱量。按普通煤價計算需70元，如果按天然氣或重油計算需200元左右。因此選擇任何一種污泥處理設備，必須考慮水分蒸發(fā)成本。如果將污泥的預熱干燥，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40萬千卡的熱量，由此可見，如果采用預熱、干燥、焚燒工藝，可節(jié)約50%的熱耗，也就是說可以節(jié)約50%的能源費用，相應降低污泥

8、處理成本。3.3污泥焚燒設備的工作原理及性能比較污泥的焚燒設備有直接焚燒，即直接將污泥進入窯內，進行預熱、干化、焚燒。而間接焚燒是將干化后的干污泥進入窯內焚燒，一般配有余熱利用設備，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在爐底的多孔板上形成流動層，而污泥直接投入到流動層里燃燒。0.51.5毫米的硅沙在靜止時裝填高度為0.51.0米，從爐下部送進風壓為800-1000毫米水柱，溫度約為500度的熱風，在750-850度的條件下，使硅沙形成高度穩(wěn)定的流動層。硅沙在爐內激烈的喘流運動，其運動速度約為0.51.5米/秒。污泥在流動層內均勻的分散開來，并迅速的焚燒

9、，污泥投入量應小于床料硅沙的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域。城市污泥是一種特殊的物質，它是由80%的水分、有機質、無機物、菌類等物質組成的膠團，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內的熱值。因此節(jié)約能耗，開發(fā)污泥內的熱值，比任何一種技術都重要。該設備是優(yōu)點是：占地面積小、自動化程度高。缺點是：1、燃燒的熱量需預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、由于需要強大的流動空氣鼓動硅沙，風能電能的消耗比其它的焚燒爐高。3、一

10、次性投資大，需同時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雜。4、爐渣呈粉狀，不能直接利用，需要密封罐裝車進行運輸。3.3.2單筒回轉污泥焚燒窯把污泥送進傾斜度為13度的直圓筒內。污泥一邊靠爐體旋轉（轉速為0.53轉/分鐘）而回轉，一邊移動，同時進行干燥和燃燒。污泥在普通的回轉式焚燒爐內的停留時間約為6090分鐘。焚燒污泥時，多數(shù)采用高溫氣體與污泥對流接觸的直接燃燒方式。在干燥區(qū)內被干燥的污泥，在燃燒區(qū)內依靠輔助燃料的熱量和污泥的發(fā)熱量而燃燒。產生的燃燒氣體有效的用作干燥區(qū)的熾燃氣體?；剞D式焚燒爐的特點是：1、結構簡單，容易操作。2、適合處理大量污泥。3、容易適應污泥含水率及其處理

11、量的變化。其缺點是：1、占地面積大。2、熱效率低。3.3.3雙筒回轉污泥焚燒窯該設備是由安徽省施潔環(huán)保科技有限公司研制開發(fā)的，具有國家知識產權的專利設備。設備是由可調節(jié)轉速的干燥窯和焚燒窯組成，當濕污泥進入干燥窯時可滿足污泥的預熱、水份蒸發(fā)、干燒自燃，并直接進入焚燒窯進行焚燒。當提高干燥窯的轉速23倍時。則進入焚燒窯的干污泥也增加23倍。有更多的干污泥參加焚燒，產生更多的熱量，因此可以減少輔助燃料，節(jié)約能源降低污泥處理成本。同時對排放的廢氣進行科學合理的處理，廢氣和廢水均可達到國家的排放標準。由于燒成溫度達到1100度，污泥渣變成熔融的硅酸鹽熔渣，可作建材產品。該設備具有結構簡單、操作方便、自

12、動化程度高，同時整套設備造價較低。現(xiàn)有定型設備為：60噸/日、120噸/日、200噸/日，是污泥處理的首選設備。工藝流程：污泥進處理廠堆場鏟土機皮帶輸送機污泥中間倉喂料機窯尾下料器雙筒回轉干燥焚燒窯污泥爐渣出廠煙氣處理煙 囪天然氣鼓風機排風機3.4污泥的熱干化原理和設備介紹根據(jù)熱工基礎原理，熱量的傳遞是由對流、傳導、輻射等方式進行的，目前國內外的污泥熱干化設備多數(shù)以氣體為加熱介質的熱干化設備。由于干熱氣體和濕污泥作熱交換時，熱氣體將水份蒸發(fā)而排出，氣體也帶走大量的自身熱焓，同時干燥污泥的水份不能降的很低，否則會耗用較多的熱量，增加干燥成本。1、氣流式：三通道轉鼓干燥機、回轉窯干燥機、低溫冷風干

13、燥機、流化床干燥機等。2、組合式：渦輪薄層干燥機由氣體對流和傳導方式加熱。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_發(fā)的專利設備。該窯是以對流、傳導、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%。濕污泥在窯內經預熱、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，生產能力為4060噸/日，適合中小型污水處理廠作配套設備。就地處理污泥，減少污泥的運輸量，和污泥陳積發(fā)酵而產生的臭氣。工藝流程污泥進處理廠堆場鏟土機皮帶輸送機窯頭喂料器網(wǎng)帶式連續(xù)烘干窯干燥污泥渣煙氣處理排風機燃燒室煤 場煙 囪四、綜述污泥干熱化及焚燒在我國是一項新型的行業(yè)，它涉及到熱工知識、傳熱方式及窯爐技術。安