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污泥噴霧干燥技術(shù)應用前景可觀

瀏覽次數(shù):10712018/07/10  

污泥噴霧干燥技術(shù)應用前景可觀

污泥焚燒技術(shù)有很長的時間并不被人們認可為一項環(huán)保技術(shù),甚至一度被認為是污染制造的技術(shù),而后經(jīng)過不斷探索與實踐,其優(yōu)勢才逐漸被挖掘出來,并被廣泛應用,從長遠角度來看,污泥焚燒技術(shù)具有很大的改進空間,應用前景十分可觀。

污泥焚燒已成污泥處理處置主流技術(shù)

我國污泥處理技術(shù)政策法規(guī)

1999年我國首次制訂污泥處理的政策,經(jīng)過不斷發(fā)展,住建部承建司與環(huán)保部進一步完善污泥處理技術(shù)政策,該技術(shù)政策明確強調(diào)了有關(guān)污泥焚燒的各種方法:對于經(jīng)濟較為發(fā)達的大中城市,可采用污泥焚燒工藝,鼓勵采用干化焚燒的聯(lián)用方式,提高污泥的熱能利用效率;鼓勵污泥焚燒廠與垃圾焚燒廠合建;在有條件的地區(qū),鼓勵污泥作為低質(zhì)燃料在火力發(fā)電廠焚燒爐、水泥窯或磚窯中混合焚燒。

之后,環(huán)保部出臺《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可性技術(shù)指南》,提出了污泥焚燒的典型方案,最佳可性工藝流程、工藝參數(shù)、污染物消減及污染防控措施,技術(shù)經(jīng)濟適應性及最佳環(huán)境管理經(jīng)驗等。2011年,建設部、發(fā)改委、科技部共同出臺一個技術(shù)指南,對處理技術(shù)提出了相應的原則與要求。

國際污泥處理技術(shù)發(fā)展歷程

從國際上來看,1973年美國在聯(lián)邦法典60章,首次對污泥焚燒裝置提出排放氣體顆粒物含量要求;1993年聯(lián)邦法典503法案對焚燒提出了具體要求;2011年又針對流化床,多爐膛都提出了技術(shù)路徑,并對焚燒產(chǎn)生的污染物提出了指標要求。

污泥焚燒一直是日本污泥處理的主導技術(shù)工藝,由于日本土地非常集中,80%的污泥處理都是采用污泥焚燒技術(shù),從1960s開始運行使用,其后流化床焚燒爐成為主流,90年代以后,開始采用污泥熔融爐,燃料化及作為水泥原料等。

污泥焚燒也是歐盟的主流技術(shù)之一。自1962年德國率先建議并開始運行了歐洲第一座污泥焚燒廠以來,污泥焚燒在英國、法國、盧森堡、丹麥、德國、奧地利、荷蘭等國不斷增加,所占比例均超過了20%,尤其是荷蘭、奧地利及德國已經(jīng)達到了40%甚至更高。

歐洲污泥處理最新動態(tài)

兩周前德國慕尼黑的展覽會上,德國明確提出2029年完全廢止污泥進入土地,而且必須強制進行磷的回收,國外的填埋標準必須不能超過5%,由于禁止農(nóng)用,焚燒成為唯一的污泥處理方案。

從焚燒的角度來說,磷無法焚燒,所以必須進行單獨的回收。而荷蘭、瑞士,都存在類似的情況,農(nóng)用和不能農(nóng)用都有規(guī)定,而且瑞士率先提出污泥處置標準,因此經(jīng)過液氧消化之后的焚燒和提取磷是未來的主要工作動向。

污泥焚燒成為污泥處理主流技術(shù)原因

土地利用存在弊端

從污泥土地利用角度來看,如果想作為肥料的話,要解決后續(xù)的物流鏈條問題,這對適合的時間和空間都有較高的要求。轉(zhuǎn)運是一個較為復雜的過程,需要考慮物流成本,設計一條可以盈利的產(chǎn)業(yè)鏈,在實踐中發(fā)現(xiàn),由于產(chǎn)品的出口問題這條路線是不可行的。

土地利用在這樣一個產(chǎn)業(yè)鏈的情況下,是擔負不起主流的路線的,如果有企業(yè)致力于解決這樣的問題的話未來也許會成為主導方向,但是能否成為主導的工藝,這與實際應用和農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)。美國、加拿大是大農(nóng)業(yè)國家,我國主要是小農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)應用播種的方式,污泥作為肥料其體積與質(zhì)量龐大,其便利性暫時無法取代肥料。

在上海、長江三角洲、珠江三角洲、京津冀以及各省會城市,這些地區(qū)人口密集、土地稀缺、經(jīng)濟發(fā)達,焚燒必然成為解決污泥處理的主要技術(shù)路徑。

國人對焚燒工藝存在誤解

誤讀一:普遍認為是高能耗的工藝。通常污泥的脫水率普遍認為是80%,但是實際上還能突破再高。歐洲的厭氧消化過程,污泥最低可以達到74%、76%,可以實現(xiàn)自行燃燒。我國目前還需要添加輔助燃料,焚燒一噸污泥配電設置是小于一百千瓦,而對于堆肥工藝,兩百噸、三百噸以上是需要超過一百千瓦電量,所以比較來看,焚燒工藝耗電量是不高于堆肥的。此外,焚燒能夠?qū)崿F(xiàn)徹底處理和處置,而堆肥后續(xù)需要考慮儲存、運輸?shù)饶芎摹?/p>

誤讀二:污泥焚燒是一種高碳排放的工藝。污泥焚燒只不過由于集中了焚燒的煙氣而造成了污染,但是在碳的角度來說,污泥中的有機質(zhì)焚燒是碳中性的。污水處理大部分是來自于食物,90%是碳中性的。

誤讀三:污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。日本曾經(jīng)做了一個研究,將垃圾焚燒產(chǎn)生的二噁英量與污泥焚燒產(chǎn)生量和汽車尾氣產(chǎn)生的二噁英量進行比較,從汽車排氣的發(fā)生量角度來看跟污泥焚燒產(chǎn)生量是同一數(shù)量級的。

噴霧干燥——回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)開發(fā)著力提升污染控制水平和安全

噴霧干燥是化工、食品、建材等行業(yè)廣泛應用單元技術(shù),將需干燥的物料噴成霧狀,形成分散微粒(10-200um),與熱空氣接觸,水分迅速汽化干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥器的底部排出。國際上大部分干燥的技術(shù)都是間接加熱,污泥干燥涉及到間接干燥和直接干燥的問題,主要的污染來自于焚燒過程,因此對除塵和脫硝有較高要求,臭氣的問題主要集中在車間。直接干燥的問題在于污泥在進行除塵、脫銷脫硫等過程中由于污泥跟熱空氣直接接觸,導致氣體直接排放,此外最重要的一點是除臭問題。

揮發(fā)性有機物排放量

只要能夠解決這兩個污染問題?就可以采用這項技術(shù),前期有一些專家因為高溫和煙氣直接接觸的問題,認為該技術(shù)難以實現(xiàn)。實際上通過實驗,實測的溫度曲線如下。在這樣一個溫度的曲線下,二噁英臭氣的產(chǎn)生自然就避免了。

噴霧干燥之所以能夠?qū)崿F(xiàn)在高溫狀態(tài)下不產(chǎn)生VOC,原理在于盡管表面溫度能夠達到500℃,但是由于內(nèi)部含有水分,污泥的表面濕度達到50%到60%,這樣即使溫度高也不會破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過實測排放煙道里面的VOC的總量,結(jié)果表明與室內(nèi)空氣的質(zhì)量差距很大,遠低于室內(nèi)空氣標準,有機組分不會進入尾氣。

焚燒可能會引起人們對于干燥塔內(nèi)爆炸的擔憂,曾經(jīng)有一些污泥處理廠發(fā)生過爆炸事件,但是其原因是在突然停電的情況下,間接干燥是采用熱導流換熱,斷電之后機器停止運轉(zhuǎn),但是熱導流300℃的溫度還在,表面的溫度過熱導致起火,有時出現(xiàn)過熱盡管采取防護措施,但由于粉塵堆積在邊角上,仍然會發(fā)生爆炸。

噴霧干燥裝置是一個塔型的結(jié)構(gòu),其實質(zhì)在于熱空氣和低溫的變流。在設計上通過常規(guī)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對粉塵濃度、氧濃度、煙塵溫度及有機氣體揮發(fā)的控制,從而使噴霧干燥系統(tǒng)達到安全性高的效果。

干化焚燒工程測試評估

對于環(huán)保項目,要了解污染物排放特征,每一個環(huán)節(jié)都要測定不同的污染物濃度。通過測定,結(jié)果表明二噁英含量相對較低,控制二燃室溫度>850℃,且煙氣停留時間2.5秒,這些措施破壞了二噁英的形成環(huán)境。此外,干燥室煙氣溫度500℃降到200℃,時間穩(wěn)定在0.6秒;二噁英要防止冷卻的過程產(chǎn)生,二噁英會在尾氣由500冷卻到200℃過程中再次形成,而實際冷卻到200 ℃時間<1.0s。

污泥噴霧干燥——焚燒技術(shù)升級與推廣

 

從整體來說,這個技術(shù)是完全能夠達到標準的,但是原來除塵基本上是采用旋風除塵與布袋除塵法進行除塵,有時大顆粒COD和粉塵的去除以后會產(chǎn)生新的問題,如除霧脫白以及臭氧等問題,按照下一步將要實行的新的標準,就需要對焚燒技術(shù)不斷進行思考與改進,針對技術(shù)推廣和解決直接干燥系統(tǒng)特有的問題,將提升噴霧干燥焚燒系統(tǒng)的研究集中在以下幾個方面:1)除塵系統(tǒng);2) 除臭系統(tǒng);3)除霧脫白系統(tǒng)。4) 系列化、標準化。

通過兩級濕式、洗滌+活性碳的方法,開發(fā)高效園柱式布袋除塵器,打破旋風+傳統(tǒng)箱式布袋除塵器模式,設備除塵能力高可達到700kg/h,將除塵方法進行改進以后,從原則上可以達到超低排放的要求,除臭能夠滿足國家的標準,脫白也能達到更高的要求。

目前我國已經(jīng)建立十余個大型污泥噴霧干化-焚燒技術(shù)應用工程,總計處理量超過5000t/d(80%含水率),建立1200t/d最大的噴霧干燥單體工程,是我國自主開發(fā)的一個獨創(chuàng)的技術(shù)。

在精細化工等行業(yè)濃縮廢水(液)干化設備產(chǎn)業(yè)化課題中,北方藥業(yè)的800t/d廢物、濃縮液分離噴霧干化焚燒項目得到了國家水專項的支持,該項目是國內(nèi)首次將MVR-噴霧干燥焚燒技術(shù)應用于濃縮廢液的工程,同時也是“國家水體污染控制與治理科技重大專項”的示范工程之一。

水專項綠色助力“一帶一路,孟加拉DASHERKANDI污水處理廠污泥處置項目,也應用了這項技術(shù)。

生態(tài)文明大會和2018年兩院院士大會習總書記指出關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的,關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、 現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)要以創(chuàng)新為突破口,敢于走前人沒走過的路,努力實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控,把創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。要充分利用改革開放40年來積累的堅實的物質(zhì)基礎(chǔ),加大力度推進生態(tài)文明建設,解決生態(tài)環(huán)境的問題。

噴霧干燥技術(shù)是污泥焚燒中的關(guān)鍵的技術(shù),這是屬于共性的技術(shù),也屬于現(xiàn)代的工程技術(shù),與國家現(xiàn)在的政策是高度吻合的。

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