程俊梅

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽 471012)

石油化工剩余活性污泥干化技術探討

程俊梅

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽471012)

介紹了圓盤干化、渦淪薄層干化、帶式間接干化、槳式干化4種在國內實現(xiàn)工業(yè)應用的污泥干化技術，通過工程實例證明4種技術均具有較好的干化能力和運行穩(wěn)定性，干化效果好，環(huán)境污染較小，設備制造精度高，無明顯缺陷，符合污泥干化要求。從投資和運行費用比較，槳葉式干化技術投資小，運行費用較低，占地面積小，有更好的經濟性。

石油化工 剩余活性污泥 干化技術 探討

1 概述

石油化工企業(yè)污水處理場生化過程中產生的剩余活性污泥是一種半固態(tài)物質，含水率約99%～99.5%，主要含微生物殘體，并吸附污水中的一些污染物質。因其性質復雜而產量較大，貯存時還極易產生惡臭氣味，《國家危險廢物名錄》(2008年)中將其列為危險廢物。洛陽某石化公司生產石油煉制、化工化纖產品，產生的煉油、化工化纖廢水分別通過煉油、化纖兩套污水處理裝置進行處理,兩套污水處理裝置均采用以好氧生化為主的污水處理工藝，年產生剩余活性污泥總量約40 000～50 000 t，污泥經沉降濃縮、離心脫水等常規(guī)處理后，含水率約為85%～90%，質量降到5 000 t左右。如此大量且連續(xù)產生的污泥必須系統(tǒng)安全可靠地處理，避免無序堆放對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境和水環(huán)境造成二次污染。而活性污泥作為危險廢物，其處置費用高，無害化處理難度大，此類危廢在不少地區(qū)規(guī)范化外委處置的費用約為3 000元/t，給企業(yè)增加巨大的成本壓力。石油化工企業(yè)污水處理場生化過程中產生的剩余活性污泥作為危險廢物，其處置費用高，無害化處理難度大，急需減量化、無害化和資源化處理。污泥干化技術可使污泥含水率由85%～90%降低至10%～30%，污泥體積大大減少，外委處置成本可大大降低；由于污泥本身含有一定熱值，可以作為燃料送鍋爐摻燒，從而實現(xiàn)污泥無害化綜合利用。

近幾年，隨著國家和地方對固體廢物規(guī)范化處置環(huán)保要求的不斷提高，一些企業(yè)和市政已嘗試增上污泥干化設施，對離心脫水后的濕污泥進行干化處理，深度濃縮，干化后的污泥含水率很低(10%～30%)，污泥體積大大縮小，可大幅降低外委處置成本。

2 污泥干化技術分類

污泥干化是指污泥經機械脫水后，利用熱能將污泥中的水分變?yōu)樗魵舛⑹?，得到含水?0%～50%的干化污泥，干化形式主要有熱干化、太陽能干化、微波加熱干化、超聲波干化以及熱泵干化等，目前應用最廣泛的是熱干化技術。

目前污泥干化市場的干燥器主流技術多為間接熱干化技術，主要有：圓盤干化技術、渦淪薄層干化技術、帶式間接干化技術、槳式干化技術。本文重點探討這4種污泥干化技術。

3 污泥干化工藝技術比選

3.1 圓盤干化

圓盤干燥機主體由一個圓筒形的外殼、一根中空軸及一組焊接在軸上的中空圓盤組成，采用蒸汽間接換熱方式，通過攪拌污泥使水分快速蒸發(fā)。熱介質從中空軸把熱量通過圓盤間接傳輸給污泥，污泥在圓盤與外殼之間通過，接收圓盤傳遞的熱，蒸發(fā)水分。產生的水蒸氣聚集在圓盤上方的穹頂里，被少量的通風帶出干燥機。原理見圖1。

圖1 圓盤干燥機原理示意

蘇州工業(yè)園區(qū)某熱電公司采用日本三菱公司的圓盤式干燥活性污泥設施處理市政污水場產生的污泥，經干化處理后污泥含水率小于30%。其工作流程是：將濕污泥運送入儲存料倉，由污泥泵送至圓盤干燥機內，利用飽和蒸汽作加熱介質，間接加熱污泥。污泥干化過程產生的蒸汽經尾氣引風機排出，維持干燥機及輔助設備、系統(tǒng)管路微負壓運行。被抽出的氣體(蒸汽和空氣混合物)經除塵和冷凝兩級處理，廢氣冷凝液納入污水收集管網。干化系統(tǒng)不凝尾氣、濕污泥接收和儲存系統(tǒng)產生的臭氣由尾氣引風機抽引至除臭系統(tǒng)降解達標排放。干化后的干污泥經污泥冷卻機冷卻后送入干污泥儲存?zhèn)}暫存，隨煤進電廠鍋爐摻燒。設施運行穩(wěn)定性好，現(xiàn)場無污染無惡臭，無設備泄漏等情況。

3.2 渦輪薄層污泥干化

渦輪薄層干燥器由水平放置的封閉圓柱形干燥鼓和在中心的水平軸轉子組成，水平軸轉子上裝有特殊設計形狀和角度的槳葉，工作時轉子和槳葉在電機驅動下轉動。干燥鼓的夾層內注入飽和蒸汽，內壁形成高溫的熱壁為污泥干燥提供熱源。污泥進入干燥器內部后，在轉動的槳葉作用下很快被打散成小顆粒，并在轉子轉動離心力作用下甩到周圍高溫的圓柱形干燥鼓內壁上，表面水分迅速蒸發(fā)為氣態(tài)，同時在機械碰撞力作用下污泥分散成更小的顆粒。干燥器內部的氣體在特定形狀和角度安裝的槳葉旋轉和固定的干燥鼓內壁的共同作用下，形成渦輪狀的高溫氣流，帶動松散的小污泥顆粒移動從而形成渦輪干燥薄層。原理見圖2。

圖2 渦輪薄層干燥機結構原理示意

天津某石化公司污泥干化裝置采用意大利 WOMM公司的薄層干化技術處理該公司污水場污泥，裝置設計處理能力10 000 t/a。處理后的干化污泥含水率達25%～30%，呈顆粒狀，具有一定的熱值[2]。其工作流程是：渦輪薄層干燥器在入口處接收污泥，這里也是工藝氣體的入口。氣體與污泥在干燥器內同向運動。干化處理后的污泥顆粒由氣流帶動離干燥器，與水蒸氣一起進入分離段。在旋風分離器內固形物和氣體被分離，干燥的產品收集在底部，氣體從頂部離開。干燥產品落入冷卻螺旋輸送機中，冷卻螺旋輸送機為帶有外層冷卻襯套的螺旋輸送機，襯套內注入流動的冷卻水，干化污泥在輸送過程中與襯套內壁不斷接觸得以冷卻，然后進入干污泥料倉，干泥交由有危廢處置資質的單位處置。產生的臭氣送污水場原有除臭裝置處理。

3.3 帶式間接干化

該工藝為帶式環(huán)風間接加熱干化，采用中壓蒸汽作為熱源，來加熱循環(huán)風到135～155 ℃，熱風把干燥腔室內緩慢移動的濕泥中水分升溫到100 ℃以上，形成水蒸氣帶出干燥腔室，攜帶蒸汽熱風進到換熱器后，被循環(huán)水冷卻到40 ℃，蒸汽形成冷凝水排出干化系統(tǒng)外，空氣繼續(xù)回干化腔室循環(huán)，濕泥經過約40 min的烘干后形成干泥被輸送至系統(tǒng)外。在系統(tǒng)中，物料可分為泥、氣，彼此間交換熱量、水，使得濕泥中水分經蒸發(fā)、冷凝而脫出，形成干泥。原理見圖3。

圖3 帶式干化腔室原理

鎮(zhèn)海某煉化公司污泥干化裝置選用德國SEVAR帶式干化工藝，處理污水場污泥，生成含水率約10%的顆粒狀泥渣。裝置設計處理能力8 000 t/a。

3.4 槳葉式干化

槳葉式干燥機主要由帶夾套的筒體、空心槳葉軸及驅動裝置組成，采用蒸汽或導熱油作為熱介質，加熱介質從軸端的旋轉接頭導入導出，分別進入干燥機殼體夾套和槳葉軸內腔，加熱干燥機內壁、中空葉片、空心軸，然后通過熱傳導的方式對物料進行干化，污泥連續(xù)送入干燥機內，在空心槳葉連續(xù)轉動作用下不停地翻轉，充分均勻地受熱而干化，轉動的槳葉將干化后的物料輸送至出料口排出。原理見圖4。

圖4 槳葉式干燥機工作原理示意

利用槳葉式干化機試驗處理洛陽某石化公司污水處理場剩余活性污泥，為時6 h，采用人工加料方式，原料為污水場離心脫水后的污泥，累計加入量約140 kg，干化前污泥含水率約85%，干化后達到18%，干化效果良好。

3.5 四種污泥干化技術比選

對4種污泥干化技術進行綜合比較，調研結果見表1(表中占地面積、運行費用、投資均按8 000 t/a污泥處理規(guī)模、原污泥含水率85%～90%處理量估算)。

表1 污泥干化技術對比

續(xù)表1

由表1對比可見，4種污泥干化技術在實際應用中均有較好的運行穩(wěn)定性，干化效果好，環(huán)境污染較小，制造精度高，無明顯缺陷，符合污泥干化要求。但從投資和運行費用比較，槳葉式干化技術投資小，運行費用低，占地面積小，有更好的經濟性。

4 結語

圓盤干化、渦輪薄層干化、帶式污泥干化、槳葉式干化4種技術均能夠較好地達到干化效果，實現(xiàn)降低污泥量的目的。其中槳葉式干化投資和運行成本低，占地面積小，更為經濟可行，但要做好配套環(huán)境空氣的除臭治理，防止次生惡臭污染。

在目前污水“生化處理”的主流方式不變的情況下，大量污泥的產生是不可避免的。污泥的減量化是未來若干年內污泥處置的一個重要原則。國內外污泥資源化處理處置的方法雖然很多，但不管采用何種處置方法，成本高、能耗巨大的污泥干化都是污泥資源化利用必須經過的過程[3]。各種污泥干化處理方法都有各自的優(yōu)缺點，選擇時應結合生產的具體情況及要求，堅持實用性和經濟性原則，綜合考慮。

由于污泥干化各種主流技術均存在投資大、能耗高、運行費用巨大的問題，因此如何優(yōu)化污泥干化工藝、降低污泥干化設備成本和運行成本，是現(xiàn)今污泥干化技術推廣應用的重大瓶頸，也是政府和工業(yè)企業(yè)在4固體廢物處理整治工作中的一項迫切任務。污泥干化市場亟待開發(fā)出一種低成本、小能耗的經濟適用型污泥干化處理技術，解決目前國內大量污泥合規(guī)合理處置利用的問題。

[1] 丘錦榮,吳啟堂,衛(wèi)澤斌,等.城市污泥干燥研究進展[J].生態(tài)環(huán)境,2007,16(2):667-671.

[2] 時永前.天津石化污泥干化裝置運行分析[J].石油化工安全環(huán)保技術,2014,30(4):45-47.

[3] 顏欣,楊偉,唐建平.東方電機污泥處理技術研發(fā)及應用[J].東方電機,2014,42(3):67-70.

DiscussionsintoPetrochemicalResidualActivatedSludgeDryingTechnology

Cheng Junmei

(SINOPEC Luoyang Branch，Henan，Luoyang，471012)

This paper focuses on the four kinds of sludge drying technology, which are disc drying, turbine thin layer drying, belt type indirect drying, and paddle drying. The result shows that the four technologies have better drying capacity and operational stability, good drying effect, less environmental pollution, high accuracy of equipment and of no significant defects by engineering examples. They meet the demand of sludge dying. Compare from investment and operation cost, paddle drying technology is of small investment, low operation cost, less occupying area. So it has better economical efficiency.

petrochemical industry; residual activated sludge; drying technology; discuss

2016-01-07

程俊梅，高級工程師，1995年畢業(yè)于四川大學環(huán)境工程專業(yè)，2008年獲鄭州大學材料工程專業(yè)工程碩士學位，在中國石化洛陽分公司一直從事環(huán)保工作，任安全環(huán)保主任師。