文_章華熔 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

近年來(lái)我國(guó)對(duì)污泥處理不斷重視，污泥處理處置水平得到不斷提高。目前干化處理是污泥減量化最好的一種工藝，其中最常見(jiàn)的是熱干化。熱干化過(guò)程分為直接接觸式和間接接觸式兩種方式。間接接觸式干化用得較多的干化設(shè)備為圓盤式、槳葉式。而采用這種污泥干化方式，在干化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣中會(huì)挾帶有一定濃度的粉塵廢氣，同時(shí)廢氣中粉塵濃度與污泥干化程度有關(guān)，污泥干化后含水率越低，廢氣中粉塵濃度越高。目前，污泥干化后廢氣中粉塵的收集主要采用旋風(fēng)除塵器，特殊場(chǎng)合下會(huì)在旋風(fēng)除塵器后端增加噴淋設(shè)備，以進(jìn)一步進(jìn)行噴淋除塵。但從實(shí)際工況運(yùn)行情況反饋，采用旋風(fēng)除塵技術(shù)除塵效果往往不理想，一般除塵效率在50%～60%，最差的連10%都難以達(dá)到。

電除塵技術(shù)雖然在燃煤電廠等其他工業(yè)領(lǐng)域成功應(yīng)用多年，但是在污泥干化系統(tǒng)的應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道。本文針對(duì)電除塵技術(shù)特點(diǎn)及污泥干化過(guò)程中廢氣成分進(jìn)行分析，探討其對(duì)污泥干化廢氣中粉塵荷電與收集以及廢氣中其他組分對(duì)放電性能的影響，彌補(bǔ)現(xiàn)有干化工藝技術(shù)的不足，以期為電除塵技術(shù)在污泥干化廢氣處理的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 污泥干化廢氣成分特征分析

1.1 粉塵顆粒物釋放特征

污泥干化過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵量往往受干化方式的影響，如圓盤干化技術(shù)、槳葉干化技術(shù)等粉塵產(chǎn)生量存在差異。一般而言，各種污泥干化過(guò)程產(chǎn)生的粉塵濃度小于60mg/m3。

1.2 無(wú)機(jī)氣體釋放特征

污泥干化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，廢氣中含有水蒸汽、逃逸粉塵、惡臭氣體等。其中惡臭氣體主要由NH3、H2S 等無(wú)機(jī)氣體組成。這些氣體的釋放量受多種因素影響，其中溫度是最重要的影響因素。當(dāng)污泥干化溫度在120 ～320℃，干化時(shí)間為30min 時(shí)，污泥釋放氨氣量分別為42.5 ～780mg/kg，220℃下氨氣的釋放量為120℃下氨氣釋放量的12 倍，隨著溫度的進(jìn)一步升高，釋放量進(jìn)一步增加，這是由于在相對(duì)較低的溫度下，污泥中的銨鹽發(fā)生分解，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，污泥中的蛋白質(zhì)也會(huì)發(fā)生分解生成氨氣。當(dāng)污泥干化溫度在200℃時(shí)，只有少量SO2和NO2排放。當(dāng)干化溫度在120℃時(shí)，H2S 釋放量較小，隨著溫度上升釋放量極劇增加。當(dāng)干化溫度小于150℃時(shí)，NH3、NO2、NO、HCN 的釋放量幾乎為零。

所以，在工藝上控制污泥的干化溫度是減少無(wú)機(jī)氣體污染物排放的重要措施。從無(wú)機(jī)污染物排放角度考慮，干化溫度一般控制在150℃以下。

1.3 有機(jī)氣體的釋放特征

廢氣中的有機(jī)氣體有兩種來(lái)源：一種是污泥中含有的有機(jī)成分經(jīng)高溫干化過(guò)程得到釋放；另一種是在高溫條件下污泥的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的有機(jī)氣體。污泥干化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種有機(jī)氣體。相關(guān)資料顯示，污泥中含有一定量的PAHs，其含量為3.21～15.77mg/kg，因此污泥干化過(guò)程中會(huì)釋放出一定量的PAHs。另有研究表明，當(dāng)干化溫度高于150℃時(shí)，污泥中的苯系物開(kāi)始大量釋放。楊真樂(lè)研究表明，在150℃下空氣、N2、CO2氣體下的C2H6S2的釋放量為1.55 ～11.65mg/kg，COS 的釋放量為2.03 ～17.47mg/kg。污泥干化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生BTEX，且BETX 的排放量與溫度有很大關(guān)系，當(dāng)干化溫度小于200℃時(shí)，釋放量一般較小。

綜合上述內(nèi)容分析，當(dāng)污泥干化溫度超過(guò)150℃時(shí)，污泥干化廢氣中的有機(jī)氣體會(huì)快速增加。從控制有機(jī)污染物排放角度考慮，可以將干化溫度控制在150℃以下。

2 廢氣電除塵器凈化效果分析

2.1 粉塵顆粒去除分析

常規(guī)電除塵器對(duì)于粒徑為0.1～1μm 的顆粒物的存在穿透窗口，污泥干化粉塵粒徑一般在1～150μm 之間，跨過(guò)了顆粒物的穿透窗口，電除塵器對(duì)污泥干化廢氣中的粉塵的捕獲能力較強(qiáng)。

2.2 無(wú)機(jī)氣體去除分析

目前工程應(yīng)用中，污泥干化系統(tǒng)中污泥的干化溫度一般都超過(guò)了150℃，甚至更高，因此干化系統(tǒng)末端廢氣的治理相當(dāng)重要。目前廢氣處理工藝通常采用“旋風(fēng)除塵+冷凝技術(shù)”的方式，對(duì)廢氣中的顆粒物及可凝氣體進(jìn)行處理，實(shí)際工程應(yīng)用中存在諸多問(wèn)題。由于NH3、H2S 等氣體的可溶性，濕式電除塵器對(duì)于這類氣體具有很好的去除效果。對(duì)于電除塵器而言，由于在較高的高壓直流電電場(chǎng)強(qiáng)度下，在其內(nèi)部會(huì)形成氧負(fù)離子和羥基自由基強(qiáng)氧化性基團(tuán)，可以將其中的惡臭氣體進(jìn)行氧化，進(jìn)而達(dá)到很好的處理效果。有研究表明，實(shí)驗(yàn)條件下，高壓交流電在11kV 時(shí)，對(duì)NH3去除效率可以達(dá)到100%。利用脈沖電壓放電，當(dāng)電壓達(dá)到65kV 時(shí)，H2S 可以100%被去除。

2.3 有機(jī)氣體的去除分析

等離子體與電除塵技術(shù)有著異曲同工之處，其共同點(diǎn)都是利用電暈放電的原理使氣體在電離作用下產(chǎn)生粒子（電子或離子）。很多研究表明，等離子體技術(shù)無(wú)論是對(duì)NH3、H2S 等無(wú)機(jī)氣體，還是對(duì)有機(jī)氣體等氣體組分，都有一定的去除效果。污泥干化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種有機(jī)氣體污染物，其中部分有機(jī)氣體易燃爆，另外，部分有機(jī)氣體也是廢氣臭味的來(lái)源。污泥在干化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣成分受多種因素影響。

電除塵技術(shù)除了在除塵方面具有優(yōu)越性，同時(shí)在脫除有機(jī)氣體方面也有一定效果。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在300MW 和600MW 機(jī)組燃煤發(fā)電廠，煙氣中會(huì)存在2.04 ～14.51μg/m3的PAHs，該有機(jī)物在電除塵進(jìn)出口存在濃度差，表明電除塵器對(duì)有機(jī)氣體有一定的處理能力。Li 等人研究表明，低低溫電除塵器能將廢氣中氣相和固相（顆粒）的PAHs 從27.52μg/m3、14.36μg/m3分別降低至3.38μg/m3和0.34μg/m3，脫除效率分別為88%和98%。但由于電廠煙氣中可能存在未完全燃燒的碳與產(chǎn)生的VOCs 發(fā)生二次反應(yīng)，經(jīng)普通電除塵器后，氣體中的有機(jī)烴濃度會(huì)升高，且對(duì)PAHs 的脫除有選擇性。電除塵器對(duì)多環(huán)芳烴的脫除一般包括兩種機(jī)理：其一，粉塵中含有PAHs或PAHs 粘附于粉塵表面，隨著粉塵的脫除而脫除，這是PAHs脫除的主要原因；其二，電除塵器放電過(guò)程中陰極線的電暈作用對(duì)PAHs 有解離作用。由于污泥干化過(guò)程中釋放的有機(jī)污染物具有多樣化，在實(shí)際工程中，電除塵器對(duì)于污泥干化廢氣中不同有機(jī)氣體的脫除效果仍有待進(jìn)一步研究。

3 廢氣粉塵參數(shù)對(duì)電除塵器的影響

3.1 廢氣量

在實(shí)際污泥圓盤干化工程應(yīng)用中，以日處理規(guī)模80%含水率的污泥100t 為例，將污泥含水率從80% 降至約35%，污泥干化過(guò)程產(chǎn)生的廢氣量約為7200m3/h，遠(yuǎn)低于電除塵器在電廠中的煙氣處理量（105 ～106m3/h）。電除塵技術(shù)在污泥圓盤干化工藝應(yīng)用中，設(shè)計(jì)成1 ～2 個(gè)電場(chǎng)，斷面風(fēng)速在1.2 ～1.5m/s 完成可以滿足98%以上除塵效率要求。

3.2 溫度、濕度與粉塵比電阻

目前，靜電除塵器處理的煙氣入口溫度范圍從環(huán)境除塵的常規(guī)環(huán)境溫度至燃燒鍋爐，再至冶金行業(yè)的高溫，一般在20 ～350℃均可滿足要求。而污泥干化后的廢氣溫度一般在90 ～110℃左右，同時(shí)廢氣中的濕度很大，干化后產(chǎn)生的粉塵其表面吸附水汽及其他導(dǎo)電性物質(zhì)后，可降低粉塵的比電阻值，增強(qiáng)粉塵荷電能力。

3.3 粉塵濃度

從工程應(yīng)用情況分析，當(dāng)污泥干化至含水率40%左右時(shí)，從圓盤干燥機(jī)廢氣出口檢測(cè)到的粉塵量極少，甚至沒(méi)有粉塵量。一般干化至含水率30%～35%時(shí)，廢氣中粉塵濃度在10g/m3左右，含水率越低，由于圓盤干燥機(jī)內(nèi)的攪動(dòng)產(chǎn)生的粉塵量越大，干化至10%含水率時(shí)，粉塵濃度在25 ～40g/m3，與圓盤干燥機(jī)內(nèi)抽吸壓力、中軸轉(zhuǎn)速、圓盤上的推進(jìn)/攪拌片有關(guān)。控制粉塵濃度主要是避免電除塵器在放電過(guò)程中產(chǎn)生爆炸。一般認(rèn)為，污泥粉塵濃度在60g/m3以內(nèi)，工藝系統(tǒng)是安全的。

4 結(jié)語(yǔ)

污泥在干化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生粉塵和NH3、H2S、BTEX、PAHs 等污染物，這些污染物釋放量受污泥的性狀、干化溫度和干化程度等影響，在工藝上應(yīng)通過(guò)控制干化條件盡可能減少這些污染物的產(chǎn)生。

溫度是污泥釋放有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分廢氣的重要因素，隨著溫度的升高，釋放量增加，當(dāng)干化溫度在150℃以上時(shí)，釋放的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物等氣體量快速增加。因此，研究更低溫度、干化效率更高的低溫干燥設(shè)備至關(guān)重要。

從電除塵器電暈放電的特點(diǎn)來(lái)看，電除塵不僅對(duì)于粉塵有很好的捕集效果，而且對(duì)于無(wú)機(jī)氣體（NH3、H2S 等）和有機(jī)氣體（BTEX、PAHs 等）都有一定的脫除效果，可以在保證脫除粉塵的同時(shí)協(xié)同處理其他氣體。由于旋風(fēng)除塵器除塵效率受氣體體積變化影響很大，而電除塵器適應(yīng)范圍更廣，效率更高，電除塵器完全可以替代圓盤干化工藝中的旋風(fēng)除塵器應(yīng)用于污泥干化工藝的廢氣除塵中。