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污泥干化机和污泥干化设备的工艺流程及分类

产品分类 干燥机械设备 混合机械设备 制粒机械设备 粉碎机械设备 其他辅助设备 干燥设备配件

  世界上最早将热干燥技术用于污泥处理的是英国的Bradford公司。1910年,该公司首次开发了转窑式污泥干化机并将其应用于污泥干化实践,进入80年代末期,污泥干化技术逐渐为人们所重视,污泥干燥技术的应用和推广,促进了污泥处理处置手段的改变,这种改变主要体现在:污泥填埋处置前,要将污泥进行干燥处理;污泥焚烧处置比例得到了较大提高;干污泥产品作为土地回用的肥源出售,产业规模不断扩大等。如今,污泥干化处理也得到了越来越多包括发展中国家环境工程界的重视。
  在我国,随着国家经济实力的增强,国民环保意识的提高,城市污水处理行业得到迅速发展,城市污泥的产量与日俱增,污泥的处置和开发利用问题日益为人们所关注。污泥的干化处理,使污泥农用、作为燃料使用、焚烧乃至为减少填埋场地等处理方法成为可能。污泥干燥技术的完善与革新,直接推动了污泥处置手段的发展,拓展了污泥处置手段的选择范围,使之在安全性、可靠性、可持续性等方面得到越来越可靠的保证。但污泥的干化处理需要消耗大量的热源,提高了污泥的处置成本。因此,寻求一套技术成熟的设备和价格低廉的热源,是城市污泥进行综合处置和利用的关键。
  自20世纪80年代末期以来,污泥干化技术在欧、美等发达国家应用广泛。例如欧盟在20世纪80年代初只有数家污水处理厂采用污泥热干化设备处理污泥,但到1994年底已有约180家污泥干化处理厂,并且还在逐年增加;在欧洲未来十年内,采用热处理的污泥量将翻一番;英联邦在未来十年内污泥热处理厂的数量将增加10倍;美国自1995年来,设计或安装了至少28座新的污泥干化装置。
  污泥干化技术同时也得到了越来越多发展中国家环境工程界的重视,为我国污泥处置提供了宝贵的经验。
  1、污泥干化设备的分类
  按热介质和污泥接触方式可分为:
  (1)直接加热式:将燃烧室产生的热气与污泥直接进行接触混合,使污泥得以加热,水分得以蒸发并最终得到干污泥产品,是对流干化技术的应用;
  (2)间接加热式:将燃烧炉产生的热气通过蒸气、热油介质传递,加热器壁,从而使器壁另一侧的湿污泥受热、水分蒸发,是传导干化技术的应用;
  (3)“直接2间接”联合式干化:即“对流2传导”技术的结合。
  按设备形式分可分为:转鼓式、转盘式、带式、螺旋式、离心式干化机、喷淋式多效蒸发器、流化床、多重盘管式、薄膜式、浆板式等多种形式。
  按干化设备进料方式和产品形态分可分:
  (1)干料返混系统:湿污泥在进料前先与一定比例的干泥混合,然后才进入干燥机,产品为球状颗粒,是干化、造粒结合为一体的工艺;
  (2)湿污泥直接进料,产品多为粉末状。
  2、污泥干化设备工作原理和工艺流程
  直接加热转鼓干化技术
  自20世纪40年代以来,日本、欧洲和美国就采用直接加热式转鼓干燥机来干化污泥。目前主要有四家设备供应商:澳大利亚的AndritzAG,美国的BioGro,英国的SwissCombi和日本的Okawara。除了Okawara工艺之外,其余各厂家的工艺在干化前,均需用干物料与污泥混合形成含固率达60%~70%的小球状物,这样可产生在转鼓里随意转动的小球颗粒;Okawara公司生产的干燥机,则用转鼓里的高速刮削刀刮泥饼,以形成随意移动的产物。
  最初所有转鼓式干燥机都使用一次性通过空气系统,能量利用效率低,且产生大量需要除臭的气体。后来大部分供应商采用密闭循环式干燥机,节省了能源,减少了剩余空气排放量。
  Andritz开发的新一代密闭式、带返料、直接加热转鼓式干化系统流程:脱水后的污泥从污泥漏斗进入混合器,按比例充分混合部分已经被干化的污泥,使干湿混合污泥的含固率达60%~70%,然后经螺旋输送机运到三通道转鼓式干燥机中。在转鼓内与同一端进入的流速为112~113m/s,温度为700℃左右的热气流接触混合集中加热,经25min左右的处理,烘干后的污泥被带计量装置的螺旋输送机送到分离器,在分离器中干燥机排出的湿热气体被收集进行热力回用,带污染的恶臭气体则被送到生物过滤器处理以达到符合环保要求的排放标准;从分离器中排出的干污泥其颗粒度可以被控制,再经过筛选器将满足要求的污泥颗粒送到贮藏仓等候处理。干化的污泥干度达92%以上或更高。干化的污泥颗粒直径可控制在1~4mm,这主要考虑了把干化的污泥用作肥料或园林绿化的可能性。细小的干化污泥被送到混合器中与湿污泥混合后,送入转鼓式干燥机(可使用沼气、天然气或热油等为燃料)。分离器将干化的污泥和水汽进行分离,水汽几乎携带了污泥干化时所耗用的全部热量,需要充分回收利用。水汽要经过冷凝器(冷凝器冷却水入口温度为20℃,出口温度为55℃),被冷却的气体送到生物过滤器中处理,完全达到排放标准后排放。
  该污泥干化系统特点是:在无氧环境中操作,不产生灰尘,干化污泥呈颗粒状,粒径可以控制,采用气体循环回用设计减少了尾气的排放和处理成本。
  间接加热转鼓干化技术
  美国某公司开发的湿污泥直接进料、间接加热转鼓干化系统工艺流程:脱水后的污泥输送至干化机的进料斗,经过螺旋输送器送至干化机内,螺旋输送器可变频控制定量输送。干化机由转鼓和翼片螺杆组成,转鼓通过燃烧炉加热,转鼓最大转速为115r/min。翼片螺杆通过循环热油传热,最大转速为015r/min。转鼓和翼片螺杆同向或反向旋转,污泥可连续前移进行干化,转鼓沿长度方向分布为三个燃烧炉温度区域,分别为370℃,340℃和85℃。
  翼片螺杆内的热油温度为315℃。转鼓经抽风控制其内部为负压,水汽和尘埃无法外逸。污泥经转鼓和翼片螺杆推移和加热被逐步烘干并磨成粉末状,在转鼓后端低温区经过S形空气止回阀由干泥螺杆输送器送至储存仓。污泥蒸发出的水汽通过系统抽风机送至冷凝和洗涤吸附系统。
  该污泥干化系统的特点是:流程简单,污泥的干度可控制,干化器终端产物为粉末状。
  离心干化技术即脱水干化一体技术
  Humboldt公司开发的离心干化机系统工艺流程:稀污泥自浓缩池或消化池进入离心干化机,干化机内的离心机对污泥进行脱水,经机械离心脱水后的污泥呈细粉状从离心机卸料口高速排出,高热空气以适当的方式引入到离心干化机的内部,遇到细粉状的污泥并以最短的时间将其干化到含固率80%左右。干化后的污泥颗粒经气动方式以70℃的温度从干化机排出,并与湿废气一起进入旋流分离器进行分离。一部分湿废气进入洗涤塔中冷凝析出大部分水分,净化后的废气以40℃的温度离开洗涤塔。因为污泥不需要储存,整个系统可以迅速的启动和关闭,而且干化和运输在几秒钟内即可完成,故在污泥进入系统后不久干化污泥颗粒就可从排料阀排出。与循环气体混在一起的燃料废气和低氧含量的干燥废气需要连续不断地通过洗涤塔排气立管排出。
  其特点是:流程简单,省去了污泥脱水机及从脱水机至干化机的存储、输送、运输装置。
  间接式多盘干燥技术(珍珠工艺)
  20世纪70年代以来,间接加热圆盘式干燥机被应用于污泥干燥,主要设备供应商有StordInternationalBussAG,Bepex,KomlineSanderson和Seghers等公司。Seghers公司开发的新一代间接式多盘干燥工艺的流程,又称珍珠工艺。机械脱水后的污泥(含固率25%~30%)送入污泥缓冲料仓,然后通过污泥泵输送至涂层机,在涂层机中再循环的干污泥颗粒核与输入的脱水污泥混合,干颗粒核的外层涂上一层湿污泥后形成颗粒,这个涂敷过程非常重要,内核是干的(含固率>90%),外层是一层湿污泥,涂覆了湿污泥的颗粒被送入硬颗粒造粒机(多盘干燥机),然后倒入造粒机上部,均匀地散在顶层圆盘上。通过与中央旋转主轴相连的耙臂上的耙子的作用,污泥颗粒在上层圆盘上做圆周运动。污泥颗粒从造粒机的上部圆盘由重力作用直至造粒机底部圆盘,颗粒在圆盘上运动时直接和加热表面接触干化。污泥颗粒逐盘增大,最终形成坚实的颗粒。干燥后的污泥颗粒温度90℃,粒径1~4mm,离开干燥机后由斗式提升机向上送至分离料斗,一部分被分离出再循环回涂层机,同时剩余的颗粒进入冷却器冷却至40℃送入颗粒储料仓。污泥干化过程所需的能量由热油传递,温度介于260~230℃的热油在干燥机内中空的圆盘内循环,从干燥机排出的接近115℃的蒸汽冷凝,经热交换器冷凝后的热水温度为50~60℃。间接式多盘干燥机也叫造粒机,立式布置多级分布,间接加热。
  其特点是:干燥和造粒过程氧气浓度<2%,避免了着火和爆炸的危险性。颗粒呈圆形,坚实、无灰尘且颗粒均匀,具有较高的热值,可作为燃料,尾气经冷凝、水洗后送回燃烧炉,将产生臭味的化合物彻底分解,所以其尾气能满足很严格的排放标准。
  流化床污泥干化技术
  维奥技术瓦巴格德国有限公司开发的流化床污泥干化系统工艺流程:脱水污泥送至污泥计量储存仓,然后用污泥泵将污泥送至流化床污泥干燥机中的进料口并将污泥进行分配。流化床污泥干燥机从底部到顶部基本由三部分组成,在干燥机的最下面是风箱,用于将循环气体分送到流化床装置的不同区域,其底部装有一块特殊的气体分布板,用来分送惰性流化气体。在中间段,用于蒸发水的热量将通过加热热油送入流化床内。最上部为抽吸罩,用来使流化的干颗粒脱离循环气体,而循环气体带着污泥细粒和蒸发的水分离开干燥机。在干燥机内干燥温度85℃,产生的污泥颗粒被循环气体流化并产生激烈的混合。由于流化床内依靠其自身的热容量,滞留时间长和产品数量大,因此,即使供料的质量或水分有些波动也能确保干燥均匀,用循环的气体将污泥细粒和灰尘带出流化层,污泥颗粒通过旋转气锁阀送至冷却器,冷凝到低于40℃,通过输送机送至产品料仓。灰尘、污泥细粒与流化气体在旋风分离器分离,灰尘、污泥细粒通过计量螺旋输送机,从灰仓输送到螺旋混合器。在那里灰尘与脱水污泥混合并通过螺旋输送机再送回到流化床干燥机。干燥机系统和冷却器系统的流化气体均保持在一个封闭气体回路内。循环气体将污泥细粒和蒸发的水分带离流化床干燥机。污泥细粒在旋风分离器内分离,而蒸发的水分在一个冷凝洗涤器内采用直接逆流喷水方式进行冷凝。蒸发的水分以及其它循环气体从85℃左右冷却为60℃,然后冷凝,冷凝下来的水离开循环气体回流到污水处理区,冷凝器中干净而冷却的流化气体又回到干燥机,干化污泥由冷却回路气体冷却到低于40℃。
  该污泥干化系统的特点是:无返料系统,间接加热,污泥干燥机本身无动部件,故几乎无需维修,但干化颗粒的粒径无法控制。

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