張麥奎（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司， 甘肅　蘭州 730060）

油性污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)

張麥奎（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司， 甘肅蘭州 730060）

本文根據(jù)石化環(huán)保的要求，針對(duì)石化行業(yè)污泥處置存在的問題，為使污泥做到減量化、穩(wěn)定化、無害化處理，提出了一種新型、節(jié)能的污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)以及此技術(shù)對(duì)石化環(huán)保的意義。

環(huán)保；節(jié)能；自惰式循環(huán)；脫水與焚燒

0 引言

對(duì)石化污（廢）水處理廠而言，污泥主要以油性污泥和廢活性污泥為主，因其含有重金屬、有機(jī)物病原體以及有毒物質(zhì)，而蒸發(fā)出來的揮發(fā)份由有機(jī)、無機(jī)、水分、NOx、SO2等氣體組成。石化行業(yè)因污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)的缺陷、引進(jìn)國外技術(shù)價(jià)格昂貴、經(jīng)濟(jì)效益不明顯等原因，一般采用掩埋、露天涼化脫水的處理方法。近幾年，隨著石化行業(yè)工業(yè)化步伐的加快，污水的排放量在不斷增長，污水處理的副產(chǎn)品——污泥也隨之增長，若再采用掩埋、露天涼化脫水的處理方法，不僅傾占了大量土地，而且有潛在的土壤污染和地下水污染，不能做到污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化處理。并且黨中央、國務(wù)院非常重視城市環(huán)境質(zhì)量問題，把污水和垃圾的綜合治理工作納入了國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十五”計(jì)劃綱要，而污泥是一種特殊的垃圾，如果不及時(shí)處理將造成嚴(yán)重的二次污染。

圖1 污泥脫水及尾氣焚燒的工藝流程圖

天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院（以下簡稱天華院）響應(yīng)國家號(hào)召和石化行業(yè)污泥處置要求，為防止污泥以及污泥中的毒害氣體對(duì)人體和環(huán)境質(zhì)量的影響，經(jīng)過多年研發(fā)，提出一種以污泥脫水機(jī)和蓄熱式氧化器為核心設(shè)備的污泥脫水及自惰式尾氣循環(huán)焚燒處理技術(shù)。對(duì)石化行業(yè)的污泥來說，不僅做到了減量化、穩(wěn)定化、無害化處理，而且脫水和尾氣焚燒過程高效節(jié)能，降低了裝置的運(yùn)行成本。

1 技術(shù)介紹

1.1 工藝流程

工藝流程見附圖1，流程介紹如下：

需要脫水的污泥通過螺桿式泥漿泵1增壓后，打入污泥脫水機(jī)2內(nèi)。污泥脫水機(jī)2機(jī)身保持一定傾角，熱軸與槳葉片中空，內(nèi)部通有飽和蒸汽，兩根熱軸互相嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，污泥受到擠壓和松弛的交替作用，一邊脫水一邊向前運(yùn)動(dòng)。隨著污泥揮發(fā)份的逐漸蒸發(fā)，污泥從濾餅狀逐漸成為松散的物料，脫水后的物料翻過溢流板從污泥脫水機(jī)2中排出，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料器3后，進(jìn)入到后續(xù)工段。

從污泥脫水機(jī)2蒸發(fā)出來的揮發(fā)份含有機(jī)、無機(jī)、水分、NOx、SO2等氣體，并夾帶少量的污泥粉塵，首先進(jìn)入脈沖布袋除塵器5進(jìn)行除塵，收集下來的污泥微粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料器4返回到污泥脫水機(jī)2中。除塵后的氣體進(jìn)入氣體吸收塔6用堿液（酸液）對(duì)除塵氣體中的酸性（堿性）氣體進(jìn)行吸收，吸收液自氣體吸收塔6底部通過吸收液循環(huán)泵7噴入氣體吸收塔6頂部，與酸性（堿性）氣體接觸吸收，循環(huán)使用。吸收凈化后的氣體由于夾帶水霧、液滴，再進(jìn)入氣體除霧器8對(duì)氣體中的水霧、液滴進(jìn)行分離，凈化、分離后的氣體經(jīng)循環(huán)一次風(fēng)機(jī)10增壓后，進(jìn)入熱管換熱器11換熱后，最后進(jìn)入蓄熱式氧化器12A.12B（兩臺(tái)互換使用，一臺(tái)焚燒，另一臺(tái)對(duì)焚燒后的氣體在蓄熱室冷卻，回收熱量）和氣體燃燒室14對(duì)氣體中的有機(jī)廢氣等焚燒，焚燒需要的熱量大部分來自蓄熱式氧化器12A.12B儲(chǔ)存的熱量，不足熱量通過氣體燃燒室14的燃燒器來補(bǔ)充，燃燒需要的空氣通過助燃風(fēng)機(jī)13來供給。焚燒后的氣體中含有大量的熱量，需要回收利用，因此進(jìn)入熱管換熱器11與焚燒前的氣體進(jìn)行熱量交換。凈化后的氣體經(jīng)循環(huán)二次風(fēng)機(jī)15增壓后，一部分排放，另一部分進(jìn)入污泥脫水機(jī)2，做為污泥揮發(fā)份的載氣。

1.2 工藝特點(diǎn)

新開發(fā)污泥脫水及尾氣焚燒工藝具有以下特點(diǎn)：

⑴對(duì)流程中的每臺(tái)設(shè)備而言，都采用常規(guī)設(shè)備，但對(duì)每臺(tái)設(shè)備重新設(shè)計(jì)，并優(yōu)化組合，開發(fā)出適合于污泥脫水及尾氣焚燒的新型工藝。

⑵脫水、焚燒采用連續(xù)化操作，并在同一系統(tǒng)中完成，相互獨(dú)立、互不干擾。

⑶熱量利用率高，脫水采用傳導(dǎo)型污泥脫水機(jī)，熱效率可達(dá)90%以上，而尾氣焚燒熱量可通過換熱器進(jìn)行熱量交換，對(duì)余熱回收利用，焚燒的熱量來自尾氣中可燃?xì)怏w產(chǎn)生的熱量，需要補(bǔ)充燃料量少（油性污泥幾乎不需要補(bǔ)充）。

⑷操作彈性大，在一定的溫度、壓力范圍內(nèi)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，便于操作，同時(shí)可針對(duì)尾氣濕份性質(zhì)的不同，尾氣吸收調(diào)節(jié)的余量大，吸收介質(zhì)選擇靈活。

⑸脫水后的污泥，體積減小，重金屬活性降低，油性污泥可用于工業(yè)鍋爐的燃料，并且燃燒后的灰燼可以筑路、混凝土填料、陶瓷等；廢活性污泥保證重金屬含量、可降解物含量的條件下，可堆肥農(nóng)用。

⑹從污泥中蒸發(fā)出來的有機(jī)氣體、有毒氣體經(jīng)焚燒使有機(jī)氣體碳化，有毒氣體氧化，產(chǎn)生的熱量回收利用后，凈化后尾氣大部分循環(huán)，少部分排出，對(duì)環(huán)境沒有二次污染。

1.3 設(shè)備介紹

⑴污泥脫水機(jī)

污泥脫水機(jī)是螺旋式擠壓脫水設(shè)備，屬常規(guī)設(shè)備，主要由熱軸、機(jī)身、端板、上蓋及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成；工作原理是：采用飽和蒸汽、導(dǎo)熱油等作為熱源，工作時(shí)脫水機(jī)的兩根空心熱軸和空心夾套都通入蒸汽或?qū)嵊停ㄟ^器壁對(duì)污泥間接加熱進(jìn)行加熱脫水，同時(shí)熱軸的螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)污泥直接擠壓進(jìn)行機(jī)械脫水。

污泥脫水機(jī)有以下特點(diǎn)：

①攪拌均勻，脫水效果好：污泥脫水機(jī)在工作中兩根熱軸不僅是主要加熱面，而且不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料得到最大限度的混合，物料的脫水效果優(yōu)于盤式脫水。

②熱軸可相互嚙合，具有自清及擠壓脫水作用，可防止物料粘壁：經(jīng)驗(yàn)表明，濾餅狀物料粘結(jié)性很強(qiáng)，極易粘附在傳熱面上從而影響傳熱及脫水效果。污泥脫水機(jī)的兩根熱軸相互嚙合，當(dāng)物料粘附到一定程度后可自動(dòng)清除，從而避免了脫水過程中傳熱與脫水的惡化。

③能耗低，操作費(fèi)用?。何勰嗝撍畽C(jī)的熱效率高達(dá)90%，操作費(fèi)用僅為熱風(fēng)型脫水器的30%。

④粉塵夾帶小，物料損耗少：污泥脫水機(jī)的排風(fēng)主要為揮發(fā)份及少量載氣，其排風(fēng)量僅為熱風(fēng)型脫水排風(fēng)量的1/8，并且夾帶的粉塵容易回收，并且回收裝置小，設(shè)備簡單。

⑤設(shè)備占地小，總投資少：雖然熱風(fēng)型脫水設(shè)備的投資小，但其附屬設(shè)備較多，有空氣加熱器、旋風(fēng)除塵、袋式除塵等多臺(tái)設(shè)備，占地面積大，基建投資高于螺旋脫水的投資，且操作維護(hù)費(fèi)用高。

⑥設(shè)備操作彈性大，運(yùn)行平穩(wěn)可靠：采用螺旋脫水有多種手段控制脫水程度，而且由于附屬設(shè)備少，因此操作簡單。

⑵蓄熱式熱氧化器（RTO）

蓄熱式熱氧化器（RTO）是在熱氧化裝置中加入蓄熱式熱交換器，預(yù)熱有機(jī)廢氣，在進(jìn)行氧化反應(yīng)，屬常規(guī)設(shè)備。閥門切換式是最常見的一種蓄熱式熱氧化器。由兩個(gè)或多個(gè)陶瓷填充床，通過閥門的切換，改變氣流的方向，從而達(dá)到預(yù)熱有機(jī)廢氣的目的。下面以典型的兩床式蓄熱式熱氧化器為例，說明其工作原理：

圖2 蓄熱式換熱器工作原理圖

兩床式蓄熱式熱氧化器主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、兩個(gè)陶瓷填料蓄熱床和兩個(gè)切換閥組成。當(dāng)有機(jī)廢氣由風(fēng)機(jī)送入填料床1后，該床放熱，有機(jī)廢氣被加熱，在燃燒室氧化燃燒，氣體通過填料床2，該床吸熱，燃燒后的潔凈氣被冷卻，通過切換閥后排放。在達(dá)到規(guī)定的切換時(shí)間后，閥切換，有機(jī)廢氣從填料床2進(jìn)入，填料床2放熱，有機(jī)廢氣被氧化燃燒，氣體通過填料床1，該床吸熱，燃燒后的潔凈氣被冷卻，通過切換閥后排放。如此周期性切換，就可連續(xù)處理有機(jī)廢氣。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

以茂名石化乙烯工業(yè)公司污水處理廠全套引進(jìn)了的污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)——美國CALLIDUS技術(shù)公司的污泥脫水及焚燒系統(tǒng)，以10萬噸/年污泥處理量為例，與天華院自主開發(fā)的污泥脫水及自惰式尾氣循環(huán)焚燒處理工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析，具體見表1。

表1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析表

2.2 效益分析

利用表1中數(shù)據(jù)，進(jìn)行公用工程消耗的計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益分析見表2。

表2　經(jīng)濟(jì)效益分析表

從表2可以看出：采用自主開發(fā)的工藝后，每年可節(jié)約資金13，200.0萬元，效益顯著。

3 結(jié)語

從環(huán)境質(zhì)量和安全意識(shí)考慮，污泥脫水及尾氣焚燒、再利用將是污泥處置的發(fā)展方向之一，對(duì)以油性污泥為主的石化污水處理廠的污泥來說，脫水后再焚燒將是最根本、最徹底的解決方法。若長期依賴國外進(jìn)口脫水焚燒技術(shù)與裝備，不僅價(jià)格昂貴，一次性投入大，而且不利于我國污泥脫水及尾氣焚燒技術(shù)的發(fā)展。而此技術(shù)的研發(fā)成功，將能形成適合我國國情的污泥脫水及尾氣焚燒成套技術(shù)，對(duì)提高國內(nèi)污泥脫水及尾氣焚燒技術(shù)水平和提高環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義。

［1］倪春林，張富茂.污泥干燥工藝介紹［J］.干燥技術(shù)與設(shè)備，2010，8（2）：74-78.

［2］張宗宇，李捷.城市污泥干燥焚燒一體化處理工藝的研究［J］.中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，20（4）：58-60，65.

［3］丘錦榮，吳啟堂.城市污泥干燥研究進(jìn)展［J］.生態(tài)環(huán)境，2007，16（2）：667-671.