陸崢嶸

（上海城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠，上海市　201201）

1　工程概述

白龍港污水處理廠位于上海市浦東新區(qū)合慶鎮(zhèn)，總占地面積200 hm2，服務(wù)面積1 255 km2。污水日處理規(guī)模為280×104m3/d，污水生物處理采用多模式厭氧/缺氧/好氧（AAO）的工藝，出水經(jīng)過紫外線消毒后排入長江[1]。污水生物處理過程中產(chǎn)生的污泥經(jīng)過重力與機(jī)械濃縮后，進(jìn)入污泥厭氧消化系統(tǒng)，部分消化后的污泥經(jīng)過離心脫水后，進(jìn)入污泥熱干化系統(tǒng)，另一部分則進(jìn)入深度脫水環(huán)節(jié)進(jìn)行處理[2]。

上海市白龍港污泥熱干化系統(tǒng)采用流化床干化工藝，利用污泥消化處理產(chǎn)生的經(jīng)脫硫處理的沼氣，對脫水污泥進(jìn)行干化處理。整個污泥熱干化系統(tǒng)設(shè)置3條污泥干化線，單條線處理能力約為2 800 kg蒸發(fā)水量/h，設(shè)計處理規(guī)模約為60 t DS/d[3]。其處理流程如圖1所示。

2　工藝運行控制

2.1　供熱系統(tǒng)控制

供熱系統(tǒng)與干燥器的干燥效果及流化狀況息息相關(guān)，干化系統(tǒng)使用燃?xì)鈱?dǎo)熱油載體爐，燃燒沼氣或天然氣加熱導(dǎo)熱油,與干燥器內(nèi)部的濕污泥熱交換。主要是控制鍋爐的燃燒工況，即燃?xì)赓|(zhì)量及導(dǎo)熱油油溫。鍋爐使用的燃料是污泥厭氧消化所產(chǎn)沼氣，沼氣的甲烷含量并不像天然氣那樣穩(wěn)定，會有波動，并且沼氣會夾帶些許不利于燃燒的物質(zhì)，特別是冷凝水會大大影響到燃燒器的工作狀態(tài)，繼而影響導(dǎo)熱油油溫。油溫一旦不穩(wěn)定波動，得不到好的控制，會大大影響干燥器的處理效果，使得流化床內(nèi)部堵塞，受熱不均，局部超溫保護(hù)而停機(jī)。

圖1　污泥熱干化系統(tǒng)處理流程圖

2.2　含氧量控制

干化處理后的污泥含水率很低（＜10%），由干顆粒和少量灰分組成，其在高溫條件下是可以燃燒的。為了防止生產(chǎn)過程中干燥系統(tǒng)內(nèi)部干污泥顆粒內(nèi)燃，甚至爆炸事故的發(fā)生，必須在控制干燥器內(nèi)部溫度的同時，也進(jìn)一步降低系統(tǒng)內(nèi)部的含氧量。系統(tǒng)內(nèi)部的氣體是循環(huán)使用的，啟動時系統(tǒng)內(nèi)部的含氧量較高。燃?xì)鈱?dǎo)熱油載體鍋爐燃燒產(chǎn)生的低含氧量煙氣送入系統(tǒng)內(nèi)部，從而增大系統(tǒng)內(nèi)部的壓力。當(dāng)壓力達(dá)到一設(shè)定值時，連接干燥機(jī)和除臭系統(tǒng)的閥門會打開，將混合后的過量氣體處理后排放，循環(huán)往復(fù)，以此來降低干化內(nèi)部的含氧量?？刂坪萌紵刂械臏囟燃昂趿窟@兩點，可以大大地保證干化系統(tǒng)的安全可靠性。

2.3　干化系統(tǒng)控制

流化床干化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行主要通過控制給料分配器轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量及頂部出氣溫度3個方面。流化床干燥器內(nèi)充滿干顆粒物料，物料在床內(nèi)浮動運動，形成流化層[4]，與內(nèi)部導(dǎo)熱油管熱交換。一部分脫水污泥被泵送入干燥器的上部，被進(jìn)泥口下方的給料分配器打碎為小塊污泥，與干燥器內(nèi)部已干燥的污泥顆粒相混合；另一部分脫水污泥輸送至灰濕混合器與干燥器排出的粉塵相混合，重新造粒，再次進(jìn)入流化床干燥器。在鼓風(fēng)機(jī)的吹動下，流化床干燥器內(nèi)的物料不停地翻滾，因良好的熱傳輸效果，濕污泥顆粒中的水分立即被蒸發(fā)，濕污泥顆粒在流化層內(nèi)成形，產(chǎn)生1～4 mm的干污泥顆粒[4]。根據(jù)現(xiàn)場所取樣品的顆粒度大小及灰濕混合器的啟停時間長短，調(diào)整給料分配器轉(zhuǎn)速快慢和風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小，在控制干燥器內(nèi)部灰分的產(chǎn)生速度的同時，提高污泥干顆粒的質(zhì)量，使得流化床干燥器內(nèi)部的流化狀態(tài)更穩(wěn)定。干燥器頂部出氣溫度的控制可以通過進(jìn)泥的速度來調(diào)整，即濕污泥在干燥器內(nèi)部的干燥時間可以更均勻地處理濕污泥，使得干燥器內(nèi)部流化狀態(tài)更好。

3　熱干化系統(tǒng)運行情況

污泥熱干化系統(tǒng)處理量及運行時間見圖2。

圖2　污泥熱干化系統(tǒng)處理量及運行時間

3條污泥熱干化線為兩用一備的模式運行。由于污泥熱干化系統(tǒng)處理的是污水系統(tǒng)所排放的初沉和剩余污泥，處理污泥總量與性質(zhì)均隨污泥活性、季節(jié)變化等因素波動，且設(shè)備、設(shè)施問題也對處理量產(chǎn)生了較大的影響。經(jīng)統(tǒng)計，2016年污泥熱干化系統(tǒng)日均處理量波動范圍為31～48 t DS/d，月均有效運行時間約1 350 h，總體運行情況良好。其中，由于冬季泥性變化，并配合年度計劃檢修干化系統(tǒng)的主關(guān)鍵設(shè)備，使得11月、12月、1月較其余各月的處理量偏小。但是，顯而易見的是，干化系統(tǒng)的月運行時間與日處理量波動基本一致，穩(wěn)定連續(xù)運行的干化系統(tǒng)處理污泥也會更加高效。

4　問題及對策

目前，國內(nèi)熱干化系統(tǒng)較多都無法穩(wěn)定連續(xù)運行，其原因通常是進(jìn)泥泥質(zhì)情況較差、設(shè)備損耗及故障率較高、安全管理要求高等，白龍港污水處理廠污泥熱干化系統(tǒng)自調(diào)試運行至今，也存在一些難以解決的問題。

4.1　干燥器易淤結(jié)

由于污水廠進(jìn)水中含有浮渣、垃圾及纖維物，雖然污水處理前端都有攔截裝置，但還是有大量纖維物會轉(zhuǎn)移至污泥中。流化床干燥器的附屬設(shè)備有較多轉(zhuǎn)動部位與死角，纖維物易纏繞污泥后結(jié)塊，堆積于干燥器內(nèi)部，嚴(yán)重時會影響流化狀態(tài)及熱傳導(dǎo)，甚至造成干燥器內(nèi)部超溫停機(jī)。同時，由于國內(nèi)城市排水系統(tǒng)多為雨污合流制，導(dǎo)致污泥中含砂量較大。污泥熱干化投入運行后，各類設(shè)備多次因污泥含砂量大而提前更換磨損備件，造成熱干化系統(tǒng)不能連續(xù)運行。目前采取的主要措施是定期停機(jī)對流化床干燥器及管道等部件進(jìn)行人工清淤疏通和清理積渣，同時對設(shè)備設(shè)施的磨損情況及剩余使用壽命進(jìn)行評估，及時進(jìn)行更換。但是，為減輕和避免此類現(xiàn)象對熱干化設(shè)備的影響，仍需在系統(tǒng)前端進(jìn)行截留，后期工程中新增初沉污泥雜質(zhì)分離裝置進(jìn)行分離截留，大大減少粗砂和纖維物進(jìn)入系統(tǒng)。

4.2　進(jìn)口設(shè)備采購及維護(hù)周期長

流化床干化設(shè)備系統(tǒng)性強(qiáng)且維護(hù)保養(yǎng)要求高，任何一個設(shè)備與測點出現(xiàn)故障會導(dǎo)致整條干化線停運，主關(guān)鍵設(shè)備更是整個干化系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運行的最重要保障。由于大部分主體設(shè)備設(shè)施采用進(jìn)口，采購及維修周期過長，降低了處理效率。可采取的措施有：

（1）定期停機(jī)進(jìn)行人工清淤，同步對設(shè)備設(shè)施進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對已磨損的部件進(jìn)行評估與更換，確保其使用壽命能維持至下一個停機(jī)周期，減少受迫停機(jī)的次數(shù)。

（2）對故障率較高的設(shè)備進(jìn)行全面研究分析，對其進(jìn)行國產(chǎn)化改造與替換，解決運行中遇到的“疑難雜癥”。

（3）加強(qiáng)運行管控，通過對工藝、操作的優(yōu)化，提高設(shè)備的使用壽命。

4.3　循環(huán)氣體系統(tǒng)內(nèi)含氧量超標(biāo)

流化床污泥干燥系統(tǒng)的安全性要求極高，正常運行的系統(tǒng)要求在密封狀態(tài)下低氧運行，其含氧量控制在體積分?jǐn)?shù)8%以下，防止運行過程中干燥系統(tǒng)內(nèi)部干污泥顆粒內(nèi)燃，甚至爆炸事故的發(fā)生。但是，隨著干燥系統(tǒng)運行時間逐步增加，各個轉(zhuǎn)動機(jī)械部分的密封必然有不同程度的失效，導(dǎo)致系統(tǒng)含氧量的持續(xù)增高[3]。并且，由于干燥系統(tǒng)長期高負(fù)荷運行，系統(tǒng)氣體管路的管壁及各連接處泄漏情況時有發(fā)生，只要有一處滲漏就會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的含氧量升高，超過預(yù)設(shè)安全運行值而緊急停機(jī)。目前采取的主要措施為：

（1）查看并聯(lián)在氣體管路上的在線氧分析儀表及其附屬件是否運行正常，對其進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)，排除誤報警的情況。

（2）增設(shè)制氮機(jī)，向系統(tǒng)中補(bǔ)充氮氣，降低含氧量，并對設(shè)備的軸向密封使用氮氣進(jìn)行氣封。

（3）細(xì)查各設(shè)備與循環(huán)氣體系統(tǒng)管路及法蘭連接處等部位，找到漏點進(jìn)行修復(fù)或者更換破損管道。

5　結(jié)論

白龍港污水處理廠污泥熱干化系統(tǒng)自調(diào)試運行以來運行情況良好，但運行中也遇到較為突出的問題，如干燥器易淤結(jié)、進(jìn)口設(shè)備采購及維護(hù)周期長、循環(huán)氣體系統(tǒng)內(nèi)含氧量超標(biāo)等。需從污泥性質(zhì)、工藝調(diào)整、操作優(yōu)化、設(shè)備改造等多方面著手，采取有效措施，確保熱干化系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運行。白龍港污水處理廠污泥熱干化系統(tǒng)，其工程多年的運行經(jīng)驗可為國內(nèi)類似工程的運行提供參考。