利用微波和進(jìn)紫外線的污泥干燥技術(shù)

微波和近紫外線相組合的污泥干燥技術(shù)

(TEDS-2000)環(huán)境部新技術(shù)認(rèn)證第277號

技術(shù)鑒定第122號第一頁，共三十一頁。1.技術(shù)概要2.技術(shù)特點(diǎn)3.運(yùn)行檢測結(jié)果4.結(jié)論TableofContents第二頁，共三十一頁。1.技術(shù)概要1-1.技術(shù)開發(fā)的背景1-2.技術(shù)開發(fā)的歷史沿革1-3.知識產(chǎn)權(quán)情況1-4.技術(shù)原理1-5.工藝和設(shè)備的組成第三頁，共三十一頁。1-1.技術(shù)開發(fā)的背景

分階段逐步減少污泥海洋傾倒處置的數(shù)量

2007年至今，海洋傾倒(68.5%)；再利用(18.5%)；焚燒(10.9%)替代海洋傾倒處置技術(shù)的開發(fā)必要性顯現(xiàn)

污水處理廠污泥產(chǎn)生量持續(xù)增加2007年在韓國347個(gè)城市生活污水處理廠共產(chǎn)生7631噸/日污泥2011年在韓國460個(gè)城市生活污水處理廠共產(chǎn)生10259噸/日污泥

有必要開發(fā)和普及經(jīng)濟(jì)而能夠長久使用的處理設(shè)備

能源價(jià)格上升導(dǎo)致的污泥處理費(fèi)用的增加廢棄物能源化等新再生能源技術(shù)的開發(fā)經(jīng)濟(jì)而環(huán)境友好型的污泥處理技術(shù)的開發(fā)MW-NIR污泥干燥技術(shù)(TEDS-2000)1第四頁，共三十一頁。1-2.技術(shù)開發(fā)的歷史沿革2008年2008.02:

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，進(jìn)一步研究裝置結(jié)構(gòu)和優(yōu)化性能2008.07:

實(shí)施10噸/日裝置的性能實(shí)測評價(jià)2009年2009.01:提高10噸/日裝置運(yùn)行效率的運(yùn)行方法研究

2009.03:獲得環(huán)境新技術(shù)認(rèn)證和鑒定報(bào)告書2007年2007.06:

獲得韓國土地公社實(shí)用新技術(shù)認(rèn)證2006年2006.01:GS集團(tuán)COSMO化學(xué)溫山工廠三期施工

20噸/日(一期）；30噸/日(二期)2006.03:KG化學(xué)一期施工2005年2005.01:

小試試驗(yàn)及基礎(chǔ)研究

-

進(jìn)行理論研究和初步應(yīng)用研究2005.08:

中試裝置(120kg/h)的制作和基礎(chǔ)研究

-

產(chǎn)學(xué)共同研發(fā)(新羅大學(xué))2第五頁，共三十一頁。1-3.知識產(chǎn)權(quán)情況區(qū)分技術(shù)名稱登錄日備注專利污泥干燥方法和裝置2005.12.21第0539413號實(shí)用新技術(shù)利用微波和近紫外線的干燥技術(shù)2007.06.18韓國土地公社環(huán)境新技術(shù)認(rèn)證和技術(shù)鑒定微波和近紫外線相結(jié)合的污泥（脫水）干燥技術(shù)2009.03.25新技術(shù)認(rèn)證第277號技術(shù)鑒定書第122號3專利證書實(shí)用新技術(shù)認(rèn)證環(huán)境新技術(shù)認(rèn)證技術(shù)鑒定書第六頁，共三十一頁。1-4.技術(shù)原理

近紫外線燈微波區(qū)分微波(Microwave)近紫外線(NearInfraredRay)波長1mm~1m(300MHz~300GHz)0.75~3?發(fā)熱原理極性分子兩極的極矩和離子電導(dǎo)電光源加熱電解質(zhì)材料(容積式加熱)多種

(表面加熱)特點(diǎn)選擇性加熱、高速加熱、快速的熱回應(yīng)穩(wěn)定的出力、耐久性和強(qiáng)熱沖擊燈絲（Filament)鎢蒸發(fā)區(qū)域(ZONE1)鹵素化合物解離和化合區(qū)域(ZONE2)鹵素化合物(ZONE3)石英管(鹵素氣體的運(yùn)動(dòng)原理)鎢(W)鹵素(X)鹵素化和物(WX2)第七頁，共三十一頁。1-5.工藝和設(shè)備的組成離心脫水機(jī)脫水污泥輸送帶污泥儲(chǔ)存池供料裝置干燥裝置干燥污泥外部空氣吸風(fēng)用風(fēng)機(jī)排氣冷凝器

設(shè)備概要除臭塔(生物除臭)原有設(shè)施新增設(shè)施

位置

:江陵污水處理廠

性質(zhì)

:實(shí)測驗(yàn)證

處理規(guī)模:10噸/日

處理對象:脫水污泥5第八頁，共三十一頁。排氣口一段二段污泥投料口干燥污泥排放口磁控（電子）管近紫外線燈污泥流向61-5.工藝和設(shè)備的組成第九頁，共三十一頁。2.技術(shù)特點(diǎn)2-1.技術(shù)的新穎性2-2.技術(shù)的先進(jìn)性第十頁，共三十一頁。2-1.

技術(shù)的新穎性7MW投料口排放口NIRMWMWMWMWMWMWMWNIRNIRNIRNIRNIRNIRNIR

根據(jù)污水處理廠污泥的最終處理目標(biāo)，利用微波和近紫外線的電加熱干燥技術(shù)

(TEDS-2000)，將污泥的含水率控制在處理目標(biāo)以內(nèi)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)TSK自測KEITI鑒定投料污泥含水率(%)80.0080.9579.72干燥污泥含水率(%)30.0035.2429.25蒸發(fā)量(kg/h)297.9312.1304.76蒸發(fā)所需能源實(shí)際消耗量(kcal/kg)840782.8754.3蒸發(fā)所需能源消耗理論值(kcal/kg水分)629629627.1蒸發(fā)效率(%)74.980.483.3

設(shè)計(jì)和評價(jià)注1)蒸發(fā)效率

=蒸發(fā)所需能源消耗理論值/蒸發(fā)所需能源實(shí)際消耗量注2)評價(jià)機(jī)構(gòu)

:韓國環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)院(KEITI)、韓國產(chǎn)業(yè)試驗(yàn)研究院(KTL)TEDS-2000:TaeyoungElectricalDryerSystem20001)新技術(shù)的范圍第十一頁，共三十一頁。

利用不同特性的微波和近紫外線干燥污水處理廠污泥的世界上首創(chuàng)的干燥技術(shù)(韓國專利信

息院調(diào)查結(jié)果)；

攻克了在微波范圍內(nèi)不能利用近紫外線燈的技術(shù)難題；

安裝有根據(jù)微波和近紫外線滲透深度特別設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)和多螺桿的干燥技術(shù)；

不使用化石燃料，因此不產(chǎn)生二次污染的環(huán)境友好型處理技術(shù)；

只使用成本相對低廉的電能；

通過近紫外線的瞬間高溫干燥(輻射熱溫度約600~900℃)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)除臭；

根據(jù)處理規(guī)模，可以實(shí)現(xiàn)組件式組合安裝(降低投資費(fèi)用)。2-1.

技術(shù)的新穎性2)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)8第十二頁，共三十一頁。2-1.

技術(shù)的新穎性3)安裝有攪拌機(jī)和多螺桿，實(shí)現(xiàn)高溫干燥9

提高對傳統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)處理較難的塊狀污泥的干燥效果；

螺桿相互咬合，因此適合于粘性大的城市污水處理廠污泥的攪拌和輸送；

在多螺桿中安裝攪拌機(jī)，提高對非多孔性干燥目標(biāo)物的粉碎效果；

根據(jù)進(jìn)料污泥含水率的不同，可在150~350℃的溫度范圍內(nèi)選擇性可調(diào)式運(yùn)行，盡可能降低

運(yùn)行成本；

根據(jù)處理后含水率的目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)多段組合式安裝，盡可能降低占地面積。污泥微波近紫外線燈螺桿水分干燥污泥第十三頁，共三十一頁。abcda.內(nèi)部水分

b.表面附著的水c.毛細(xì)管水

d.縫隙水

通過供料分配器投加到干燥裝置的污泥，在多螺桿的攪拌作用下與微波和近紫外線均勻地接

觸，在約300℃的高溫下實(shí)現(xiàn)表面加熱；

安裝在多螺桿上的攪拌機(jī)，可以粉碎非多孔性污泥，提高污泥的干燥效率；

近紫外線對表面加熱非常有效，因此可以保持啟動(dòng)初期的加熱和高溫下的熱平衡狀態(tài)，并可

以加速干燥污泥的毛細(xì)管現(xiàn)象和擴(kuò)散現(xiàn)象，提高蒸發(fā)效率；

在恒率干燥期后半段和降速干燥期內(nèi)，由于微波的容積式加熱的特性，隨著污泥內(nèi)部水分

的蒸發(fā)，在被蒸發(fā)的水分的壓力下，污泥中形成縫隙，水蒸氣沿縫隙排出，此時(shí)污泥表面龜烈度增大，由此提高干燥效率；

為了提高對產(chǎn)生的微波和近紫外線能源的利用率，對干燥裝置進(jìn)行了嚴(yán)格的絕緣隔熱，而且在頂部安裝了電子波反射器，并可以調(diào)整水分輸送的空氣量。4)技術(shù)的特點(diǎn)2-1.

技術(shù)的新穎性10第十四頁，共三十一頁。2-2.

技術(shù)的先進(jìn)性1)干燥裝置的性能

(污泥減量率和發(fā)熱量變化)

對平均含水率為79.72%的城市生活污水廠污泥427.6kg/h進(jìn)行干燥，干燥污泥的目標(biāo)含水率

為臨近30%的29.25%，干燥污泥的產(chǎn)生量為106kg/h，污泥減量目標(biāo)由預(yù)計(jì)的71.4%增加到

75.2%（平均）。小時(shí)處理量(Kg/h)427.6106減量

:75.2%<投料污泥><干燥污泥>LHV148kcal/kgLHV2240kcal/kgLHV：低位熱值第十五頁，共三十一頁。2)

干燥裝置的性能

(蒸發(fā)所需能量和蒸發(fā)效率比較)區(qū)分A公司（電+熱風(fēng)）B公司(熱風(fēng))C公司(熱媒)TEDS-2000(電)TSK測試KEITI鑒定蒸發(fā)效率(%)4174.370.780.483.3蒸發(fā)所需能源消耗量(Kcal/kg)1533847890782.8754.3能源種類電+化石燃料化石燃料化石燃料(蒸汽)電

利用微波和近紫外線的干燥技術(shù)，蒸發(fā)所需能源消耗量平均為754.3kcal/kg,

蒸發(fā)

效率平均為83.3%

。83.3%41%電+熱風(fēng)近紫外線+微波

與其它技術(shù)的蒸發(fā)效率比較提高蒸發(fā)效率熱風(fēng)式熱媒式70.7%74.3%2-2.

技術(shù)的先進(jìn)性12注)評價(jià)機(jī)構(gòu):韓國環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)院(KEITI)、韓國產(chǎn)業(yè)試驗(yàn)研究院(KTL)第十六頁，共三十一頁。3)技術(shù)比較

區(qū)分TEDS-2000電+熱風(fēng)(A公司)熱風(fēng)式

(B公司)熱媒式(C公司)工藝流程工藝概要通過以電力運(yùn)行的微波和近紫外線燈，對濕潤的污泥照射電子波，使物質(zhì)本身發(fā)熱并實(shí)現(xiàn)干燥的技術(shù)污泥中混合添加劑（活性炭）和循環(huán)干燥污泥，以微波和熱風(fēng)（3:1的比例）作為能源的干燥技術(shù)通過燃燒化石燃料、副產(chǎn)燃料或固體燃料產(chǎn)生的高溫?zé)犸L(fēng)

(400～600℃)與濕潤的污泥直接接觸的方式進(jìn)行干燥的技術(shù)通過燃燒化石燃料、副產(chǎn)燃料或固體燃料，提升熱媒（水、油）的溫度（150~50℃)，與濕潤的污泥以間接接觸的方式進(jìn)行干燥的技術(shù)蒸發(fā)效率(%)83.341.074.370.7蒸發(fā)所需實(shí)際能源消耗量(kcal/kg)754.31533847890操作溫度(℃)150~350120~150400~600150~400二次污染不使用燃料產(chǎn)生CO、CO2,NOx、SOx和粉塵等

產(chǎn)生CO、CO2,NOx、SOx和粉塵等產(chǎn)生CO、CO2,NOx、SOx和粉塵等能源種類電電+化石燃料化石燃料化石燃料(蒸汽)占地面積小中中大運(yùn)行費(fèi)用少高中高2-2.

技術(shù)的先進(jìn)性13第十七頁，共三十一頁。2-2.

技術(shù)的先進(jìn)性

水蒸氣4)連續(xù)運(yùn)行時(shí)的性能和蒸發(fā)效率水分1KG區(qū)分投料污泥量(kg/h)蒸發(fā)量(kg/h)電力消耗(kWh)干燥熱源(kcal/h)蒸發(fā)效率(%)平均427.6304.7626722959483.3627.1kcal/kg

754.3kcal/kg=83.3%

將18.4℃的進(jìn)料污泥

中的1公斤水分進(jìn)行蒸

發(fā)時(shí)所需的能源消耗理

論值為627.1kcal/kg

實(shí)際的蒸發(fā)所需能源

消耗量為754.3kcal/kg

環(huán)境技術(shù)振興院超過二十次的現(xiàn)場鑒定結(jié)果顯示，在連續(xù)運(yùn)行中保持設(shè)定的性能的同時(shí)，沒有出現(xiàn)任何機(jī)械和電氣方面的問題。14第十八頁，共三十一頁。5)干燥裝置的性能穩(wěn)定性檢測

11月6日~1月7日期間實(shí)施的20次現(xiàn)場鑒定結(jié)果顯示，性能穩(wěn)定性優(yōu)良。區(qū)分性能(平均)蒸發(fā)量(kg/h)281.0~332.4(304.76)電力消耗(kw/h)249.6~284.3(267)蒸發(fā)效率(%)78.81~88.62(83.3)污泥減量率(%)71.26~80.06(75.23)152-2.

技術(shù)的先進(jìn)性第十九頁，共三十一頁。區(qū)分周波數(shù)

(2.45GHz)電場強(qiáng)度

(V/m)磁場強(qiáng)度

(A/m)電力密度

(W/m2)限制值61(155.7dBuV/m)0.1610.0TSK測試36.11(151dBuV/m)0.0953.59KEITI鑒定22.25(146.3dBuV/m)0.061.53測試場所

:裝置現(xiàn)場測試距離:距保護(hù)網(wǎng)距離1.0m和0.3m，高度1.6m測試場所

:共六個(gè)點(diǎn)測試周波數(shù):2.45GHz測試方法:線狀光譜評價(jià)法（Linespectrumevaluation）

注)限制值為BSEN50366-2003標(biāo)準(zhǔn)6)電子波的安全性162-2.

技術(shù)的先進(jìn)性第二十頁，共三十一頁。7)電氣和機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全性

絕緣電阻、內(nèi)電壓、運(yùn)行電流等的測試結(jié)果顯示，電氣結(jié)構(gòu)安全。

機(jī)械配件的耐久性、安全性和連續(xù)工作性等的評價(jià)結(jié)果顯示，機(jī)械結(jié)構(gòu)安全。

利用ANSYSWORK-BEN軟件測算的外殼和軸的拉伸偏差值與實(shí)際測試結(jié)果基本相同，在拉伸

時(shí)對其它構(gòu)件沒有產(chǎn)生影響，而且在冷運(yùn)行時(shí)能夠復(fù)原，能夠確保安全(模擬試驗(yàn)結(jié)果，

偏差值為5.34mm，實(shí)際檢測值為4~5mm)。[mm]橫向區(qū)間最大拉伸37.5mm外殼和軸的拉伸偏差值

:26.71–21.37=

5.34mm注)建國大學(xué)產(chǎn)學(xué)協(xié)作團(tuán)分析資料172-2.

技術(shù)的先進(jìn)性第二十一頁，共三十一頁。8)熱穩(wěn)定性

利用紫外線表面溫度計(jì)，在6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測。

表面溫度檢測方法遵循廢棄物處理設(shè)施的詳細(xì)測試方法(環(huán)境部告示第2004-161號)，

將溫度控制在焚燒設(shè)施外表面溫度允許值80℃以下。MW-NIR污泥干燥裝置P141℃P338℃P250℃P547℃P638℃P448℃表面溫度檢測182-2.

技術(shù)的先進(jìn)性第二十二頁，共三十一頁。項(xiàng)目國家標(biāo)準(zhǔn)(2010.1.1~)TSK自測KEITI

鑒定冷凝器出口NH3(ppm)500.080.67Dust（mg/Sm3)1002.456.823HCl(ppm)60.003.84SOx(ppm)4000.000.95H2S(ppm)101.050.66CO(ppm)-1.01.27

污泥干燥時(shí)產(chǎn)生的大氣污染物的濃度很低，但為了創(chuàng)造

舒適的周邊環(huán)境和考慮到進(jìn)料污泥性狀有可能產(chǎn)生變化，因此產(chǎn)生的廢氣通過排氣冷凝器（洗滌塔）處理后再排放。9)大氣污染物評價(jià)192-2.

技術(shù)的先進(jìn)性第二十三頁，共三十一頁。檢測位置國家標(biāo)準(zhǔn)TSK自測KEITI鑒定裝置周邊8575.874.26紅線外70-53.35

機(jī)械噪音檢測

在干燥裝置的周邊檢測結(jié)果，平均噪音值為74.26dB(A)，紅線外平均噪音值為53.35dB(A]，不需要增設(shè)額外的防噪音設(shè)施。機(jī)械噪音檢測注)國家標(biāo)準(zhǔn)為根據(jù)產(chǎn)業(yè)安全保健法規(guī)定的8小時(shí)工作時(shí)間為基準(zhǔn)10)機(jī)械噪音評價(jià)202-2.

技術(shù)的先進(jìn)性第二十四頁，共三十一頁。3.

運(yùn)行結(jié)果3-1.設(shè)施概要3-2.運(yùn)行條件3-3.運(yùn)行結(jié)果第二十五頁，共三十一頁。離心脫水機(jī)污泥輸送裝置儲(chǔ)存池污泥供料泵干燥機(jī)干燥物處理廢氣處理設(shè)施操作面板[MW-NIR干燥機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)]

①運(yùn)行方式

:連續(xù)運(yùn)行②輸送方式

:多螺桿（Multi-screw）

③處理規(guī)模:417kg/hr

④蒸發(fā)量

:297.9kg/hr⑤一次干燥

:80.0wt%?67.2wt%⑥二次干燥

:67.2wt%?30.0wt%⑦電力消耗

:291kw/hr場所

:江陵污水處理廠性質(zhì)

:實(shí)際驗(yàn)證(商用)規(guī)模

:10噸/日

設(shè)施概要3-1.

設(shè)施概要21第二十六頁，共三十一頁。運(yùn)行要素運(yùn)行條件影響的因素供料負(fù)荷污泥投料量:392～475kg/h（平均427.6kg/h)污泥投料壓力:4.8～5.7kg/cm2-干燥污泥的含水率污泥停留時(shí)間124min~136min(平均130min)-

調(diào)整螺桿輸送帶周波數(shù)干燥污泥含水率處理量干燥溫度各段溫度在175～274℃-調(diào)整MW-NIR的能源消耗量干燥污泥含水率蒸發(fā)速度廢氣產(chǎn)生量15.0～18.0m3/min-

調(diào)整擋板-

干燥污泥含水率蒸發(fā)效率清洗用水的pH和流量pH:7.6～8.5流量:1.08～2.3m3/h(平均

1.56m3/h)-大氣污染物濃度區(qū)分干燥裝置內(nèi)部溫度(℃)含水率(%)變化(投料→干燥)污泥溫度(℃)排氣溫度(℃)大氣溫度(℃)備注1段進(jìn)口1段出口2段進(jìn)口2段出口投料排出現(xiàn)場檢測(平均)270.7269.2274.917579.72→29.2518.492.625.38

干燥裝置的運(yùn)行狀態(tài)3-2.

運(yùn)行概要22第二十七頁，共三十一頁。3-3.

運(yùn)行結(jié)果區(qū)分設(shè)計(jì)值

(保證值)TSK自測KEITI鑒定投料污泥投加量(kg/h)417.0(417~)426.7427.6含水量

(kg/h)333.6345.4340.9含水率

(%)80.0(75~85)80.9579.72干燥污泥產(chǎn)生量

(kg/h)119.194.4106.0含水量

(kg/h)35.733.331.0含水率

(%)30.035.2429.25蒸發(fā)量

(kg/h)297.9(297.9~)312.1304.76減量率

(%)71.473.175.23消耗電力

(kwh)291.0(29