張秀云,李成,朱德漢,肖杰

(國能新疆化工有限公司,新疆 烏魯木齊 831404)

眾所周知,國內(nèi)煤化工項目方興未艾,成為國家重要的能源技術(shù)儲備。煤制烯烴項目作為煤化工的一個重要分支,也越來越被重視和推廣。煤制烯烴項目產(chǎn)生的氣化污水、MTO污水等可生化性較高,采用生化方法進行處理,生化系統(tǒng)運行中需要定期排放剩余污泥,這部分剩余污泥含有多種重金屬、微生物、難降解有機物等物質(zhì),組分復(fù)雜,暫屬于危險廢棄物,處理和處置方案技術(shù)復(fù)雜[1]。

某煤化項目污水處理廠MTO污水預(yù)處理單元的沉泥、生化處理剩余污泥進入污泥濃縮池,通過重力濃縮,提高池底污泥的濃度。池底的濃縮污泥靠靜壓經(jīng)管道流至污泥貯槽,而后由污泥輸送泵輸送至污泥脫水機,污泥脫水機將污泥含水率降低至85%后,通過污泥輸送泵輸送至原有污泥干燥設(shè)備,進而將污泥含水率降至28%以下,污泥脫水機分離出的過濾水,排放至生活污水池同生活污水一并進入生化系統(tǒng)進行處理,干化后的污泥送至汽化爐進行摻燒。原有污泥干化采用進口SMS的薄層干化機,熱源采用廠內(nèi)1.1 MPa蒸汽。因每年大檢修無熱源污泥處理系統(tǒng)停運檢修,產(chǎn)生約2 000 t的生化濕污泥和罐底濕污泥因干化機停運而無法干化。另生化系統(tǒng)每天產(chǎn)生離心脫水后的濕污泥約60 t,由于產(chǎn)生的污泥量超出設(shè)計污泥量,造成系統(tǒng)設(shè)備無法將污泥全部干燥,多余污泥沒有進行離心脫水而是從濃縮池溢流,回到生化進料罐。造成系統(tǒng)內(nèi)污泥在污水生化處理系統(tǒng)循環(huán),進而形成“死泥”,嚴重影響生化系統(tǒng)的正常運行。現(xiàn)針對大檢修期間無蒸汽熱源生化污泥及大檢修產(chǎn)生的罐底污泥無法進行干燥處理,需要采用電(熱泵)代替蒸汽熱源,解決大檢修期間污泥無法處理及污泥系統(tǒng)不平衡問題。

1 污泥干燥擴容改造實施

1.1 工作原理

低溫熱泵機組由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四大主要部件構(gòu)成封閉系統(tǒng),內(nèi)充注有適量的工質(zhì)。機組運行基本原理依據(jù)是逆卡循環(huán)原理:液態(tài)工質(zhì)首先在蒸發(fā)器內(nèi)吸收空氣中的熱量而蒸發(fā)形成蒸汽(汽化),汽化潛熱即為所回收熱量,而后經(jīng)壓縮機壓縮成高溫高壓氣體,進入冷凝器內(nèi)冷凝成液態(tài)(液化)把吸收的熱量發(fā)給需要的加熱的水中,液態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹閥降壓膨脹后重新回到膨脹閥內(nèi),吸收熱量蒸發(fā)而完成一個循環(huán),如此往復(fù),不斷吸收低溫源的熱而輸出所加熱的水中,直接達到預(yù)定溫度,圖1為低溫熱泵干化工藝原理圖[2]。

圖1 低溫熱泵干化工藝原理圖

1.2 工藝流程

該工藝主要包括三個系統(tǒng),分別為污泥干化系統(tǒng)、風循環(huán)系統(tǒng),熱回收轉(zhuǎn)化系統(tǒng),工藝流程簡圖見圖2,工藝簡述具體如下。

圖2 低溫熱泵干化工藝流程簡圖

1.2.1 污泥干化系統(tǒng)

濕污泥經(jīng)污泥料斗儲存,通過上料機提升至污泥切條基料斗內(nèi),切條機對污泥進行切條預(yù)處理后均勻平鋪到網(wǎng)帶上;在污泥烘干過程中,通過3～4層網(wǎng)帶緩慢的往復(fù)運動,帶動污泥由上往下運動,最后通過出料輸送機出料得到干泥。

1.2.2 風循環(huán)系統(tǒng)

熱泵低溫干化設(shè)備主機產(chǎn)生的熱風由下往上穿過網(wǎng)帶,對污泥進行加熱;干燥的熱風帶走污泥蒸發(fā)的水分從頂部回到加熱除濕機主機,通過除濕加熱后再次進入干化室。

1.2.3 熱回收轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

熱泵低溫干化設(shè)備主機對濕熱控制進行降溫除濕排出水分,并回收冷凝潛熱重新送回干化室加熱污泥,實現(xiàn)能量的最大利用。

1.3 污泥干化機配置

污泥干化機配置參數(shù)見表1。

表1 污泥干化機配置參數(shù)表

1.4 污泥干化系統(tǒng)工作特點[3]

(1)密閉保溫設(shè)計,無尾氣外排、無臭味外泄、無熱量損失;

(2)能量回收利用,運營能耗低;

(3)主機體、框架機等主體設(shè)備材料由防腐性能好的材質(zhì)制成;

(4)干化系統(tǒng)配套完善,自動化程度高、易清洗維護、不易堵塞;

(5)污泥輸送設(shè)備應(yīng)為密封設(shè)計、防止灑漏和臭氣外逸,同時方便檢修維護;

(6)在整個污泥干化過程中,沒有添加任何調(diào)理藥劑,較少投資費用;

(7)污泥可從含水率80%左右減量至30%左右,全過程工藝流程簡單;

(8)系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性強,含水率在10%～40%之間可調(diào);

(9)干污泥呈“顆粒狀”,運輸過程中,粉塵飄逸較少,無靜電,遠低于爆炸極限;

(10)干化過程有機物無損失,干料熱值高,可適用于后期焚燒處理;

(11)出料溫度低(<50 ℃),無需冷卻,直接儲存;

(12)高度集成化、自控程度高、故障率低、穩(wěn)定性高;

(13)無復(fù)雜的土建結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)建設(shè),節(jié)約土建成本。

2 改造效果

該污泥干化技術(shù)的應(yīng)用有效降低了污泥綜合處理成本,做到了減量化,外送危廢中心處理,也實現(xiàn)了無害化,符合國家環(huán)保要求。

該項目污水生化裝置產(chǎn)生含水率99%的污泥為30 t/h,經(jīng)過重力濃縮+均質(zhì)調(diào)配+離心脫水+污泥干燥進行綜合處理,最后產(chǎn)生含水率30%的污泥0.3 t/h,質(zhì)量減少了約100倍。原來只做到離心脫水的產(chǎn)生的污泥為1.5 t/h,相比之下污泥量減少了1.2 t/h,該地區(qū)危廢處理中心的處理費用較高,每噸污泥收費2 100元,那么每小時可節(jié)約費用為2 520元,減掉污泥干燥的處理成本每小時211.26元,每小時節(jié)省2 308.74元,一年運行8 400 h可節(jié)省費用1 939.3萬元。該裝置建設(shè)投資為450萬元,運行三個月后將完全收回投資成本,該污泥干化系統(tǒng)實際運行數(shù)據(jù)見表2。

表2 污泥干化系統(tǒng)實際運行數(shù)據(jù)表

表2(續(xù))

3 結(jié)束語

該煤化工項目引進的成套污泥干燥設(shè)備高效、節(jié)能、環(huán)保、安全、可靠、自動化程度高,達國內(nèi)領(lǐng)先水平,填補國內(nèi)污泥處理領(lǐng)域空白,具有極高的推廣應(yīng)用價值,具有相當高的經(jīng)濟性。

工業(yè)污水所產(chǎn)生的污泥處理問題已經(jīng)成為我國亟待解決的重要環(huán)境問題之一,目前傳統(tǒng)污泥脫水仍然是當前污泥處理的主要手段。隨著科技的發(fā)展,將會有更多的新技術(shù)應(yīng)用于污泥干燥上,新型污泥干燥手段的發(fā)展,拓寬了污泥處理手段的選擇范圍,使污泥干燥能耗進一步降低,在安全性、穩(wěn)定性、效率、環(huán)保等方面逐步走向成熟[4]。