幾種新型污泥處理處置工藝技術(shù)研究
孫紅波，魏青亮
（山東福航新能源環(huán)保股份有限公司 Tel: 400 0534 995）
摘 要：近年來國內(nèi)污水廠的建設(shè)和投運(yùn)伴隨產(chǎn)生大量的污泥，以含水率80%計，全國年污泥總產(chǎn)生量將很快突破3000萬噸。按照預(yù)測，中國人口要在2020年至2025年間達(dá)到頂峰，污水處理量也將達(dá)到高峰，屆時污水污泥產(chǎn)量也將突破年6000萬噸。由于我國污水廠建設(shè)存在嚴(yán)重的“重水輕泥”現(xiàn)象，導(dǎo)致大量污泥“積壓”，未得到合理安全的處理處置，形成全國關(guān)注的“污泥問題”，存在二次污染的隱患。如不及時采取措施，這一狀況將進(jìn)一步加劇惡化，帶來二次污染。污泥長期不經(jīng)處理隨意堆放，經(jīng)雨水浸淋，滲出液和濾瀝中會帶出一部分氮磷以及一些重金屬和有害化學(xué)物質(zhì)，這些都會污染土地、河川、湖泊和地下水。長時間堆放，污泥會進(jìn)行消化，產(chǎn)生沼氣，污染大氣。污泥及其滲出液和濾瀝所含的有害物質(zhì)會改變土質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)，影響土壤中微生物的活動，有礙植物根系生長，或在植物機(jī)體內(nèi)積蓄。污泥作為世界性處理難題，一直未到有效處理，福航環(huán)保作為國內(nèi)新能源污泥處理行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，為國內(nèi)市政、造紙、化工、冶金等行業(yè)提供專業(yè)化、一站式解決方案。公司自成立以來，一直致力于研究最新最先進(jìn)的新能源污泥處理處置技術(shù)，形成了以太陽能與工業(yè)余熱綜合利用技術(shù)、智能高溫好氧發(fā)酵技術(shù)和污泥干化一體機(jī)技術(shù)為代表的多項污泥處理處置技術(shù)。目前這些技術(shù)已形成覆蓋全國的產(chǎn)業(yè)鏈，持續(xù)保持新能源污泥處理第一品牌的優(yōu)勢地位。
太陽能是永久免費(fèi)的自然資源，工業(yè)余熱像電廠熱水，需要冷卻塔降溫，熱量被無端的浪費(fèi)；焚燒過程產(chǎn)生的高溫?zé)煔�，需要冷卻塔降溫，同樣熱量被浪費(fèi)掉。在工業(yè)余熱可接入的地方可以采用太陽能與工業(yè)余熱綜合利用對污泥進(jìn)行干化，該技術(shù)是在太陽能干化污泥的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)工業(yè)余熱，熱水、蒸汽、煙氣等廢熱共同加速污泥內(nèi)水分的蒸發(fā)，在減少能源浪費(fèi)的同時，還能實現(xiàn)資源的更大價值的利用。該技術(shù)以運(yùn)行成本低、操作簡單、污泥含水率低、維護(hù)保養(yǎng)容易等特點(diǎn)，得到市場的廣泛認(rèn)可。
好氧堆肥是實現(xiàn)有機(jī)廢棄物穩(wěn)定化、減量化及土地利用的重要方法。通過高溫好氧堆肥可將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖土，作為肥料、土壤改良材料進(jìn)行土地利用，不僅可以利用土壤的自凈能力對有機(jī)廢棄物進(jìn)一步無害化處理，而且發(fā)酵后物料中的有效成分還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，回收利用有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)植物生長，是一種較好的土壤改良劑。智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備是一個密封發(fā)酵的設(shè)備，可實現(xiàn)有機(jī)廢棄物的高溫好氧堆肥，物料升溫速度快，可實現(xiàn)連續(xù)的進(jìn)料、出料、出料的穩(wěn)定化和腐熟度指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。
低溫干化是新型污泥干化處理技術(shù)，以其占地面積小，不受外界溫度和濕度因素干擾，無廢氣排放等優(yōu)勢，應(yīng)用前景非常好。該工藝技術(shù)采用密閉熱泵烘干除濕技術(shù)，可直接處理含水率80%的污泥，不產(chǎn)生任何廢熱、廢氣，熱泵烘干高效節(jié)能，同時結(jié)合自動化控制技術(shù)，可充分實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化處理，處理后的污泥含水率可低至10%-20%。
關(guān)鍵詞：污泥；干化；太陽能；好氧發(fā)酵；低溫干化；
交流電話：400-0534-995
1概述
1.1新能源污泥處理處置技術(shù)介紹
1.1.1太陽能與工業(yè)余熱綜合利用是利用太陽能與工業(yè)余熱為熱源，對污泥進(jìn)行低溫干化。該工藝主要利用太陽能為主要熱源，并開發(fā)利用工業(yè)余熱、廢熱，對污泥進(jìn)行干化。該工藝借助傳統(tǒng)太陽能溫室技術(shù)，結(jié)合自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實現(xiàn)對污泥的干化處理。該污泥處理工藝是一種創(chuàng)新的處理技術(shù)，可實現(xiàn)對污泥的無害化、減量化、資源化及穩(wěn)定化處理。
1.1.2智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備是專業(yè)處理生活污泥、餐廚垃圾和畜禽糞便等有機(jī)廢棄物的一體化成套，該設(shè)備是將市政污泥與發(fā)酵菌、生物質(zhì)混合后，利用微生物的活性，對市政污泥內(nèi)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解、腐熟，發(fā)酵后的產(chǎn)物用于制作有機(jī)肥，從而實現(xiàn)污泥的資源化利用。智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備解決了傳統(tǒng)有機(jī)廢棄物好氧堆肥存在的占地面積大、臭味無法完全控制、工作環(huán)境差、無法連續(xù)生產(chǎn)的問題；在技術(shù)參數(shù)上更加合理實用，在自動控制技術(shù)、翻料結(jié)構(gòu)形式、液壓驅(qū)動技術(shù)等方面具有更高的可靠性和先進(jìn)性，整機(jī)的性能穩(wěn)定可靠，達(dá)到國際先進(jìn)水平。該設(shè)備在國內(nèi)多地已投放使用，處理效果非常好，收到較好的市場反響。
1.1.3污泥干化一體機(jī)是對污泥進(jìn)行低溫干化處理的新型設(shè)備，該設(shè)備利用熱泵烘干除濕技術(shù)為污泥干化提供能量，同時帶走污泥中的水分，熱泵烘干高效節(jié)能，同時結(jié)合自動化控制技術(shù)，可充分實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化處理，處理后的污泥可用于電廠焚燒，制作建筑材料等。
1.2新能源污泥處理處置技術(shù)優(yōu)勢
1.2.1太陽能與工業(yè)余熱綜合利用技術(shù)與傳統(tǒng)的熱干化處理工藝相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：
1、耗能低，運(yùn)營管理費(fèi)用低，蒸發(fā)1噸水耗電量僅為20-100kW·h，而傳統(tǒng)的熱干化技術(shù)需耗電量為800-1060 kW·h；
2、系統(tǒng)自動化程度高、操作維護(hù)簡單、使用壽命長；
3、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定安全，灰塵產(chǎn)生量��；
4、整個干化過程始終為低溫干化，不產(chǎn)生二噁英等有害氣體；
5、系統(tǒng)運(yùn)行透明度高，封閉性好，無二次污染；
6、利用可再生能源太陽能為主要能源，工業(yè)余熱為輔助熱源滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.2.2智能高溫好氧發(fā)酵技術(shù)與傳統(tǒng)堆肥技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)：
1、設(shè)備占地：該設(shè)備機(jī)械化、集成化程度高，充分利用空間，占地面積小，單臺設(shè)備占地面積不到50㎡，有效的解決了傳統(tǒng)工藝占地面積大的問題；
2、自動化程序控制：設(shè)備自動化程度高，一人操控即可完成整個發(fā)酵處理過程，避免了人與物料的直接接觸，工作環(huán)境得到有效改善；
3、發(fā)酵系統(tǒng)：設(shè)備主體采用保溫設(shè)計，配置電輔加熱，持續(xù)高溫送氧，實現(xiàn)有機(jī)廢棄物高溫快速發(fā)酵，保證低溫環(huán)境下迅速達(dá)到發(fā)酵條件，確保低溫環(huán)境下連續(xù)生產(chǎn)；通風(fēng)攪拌協(xié)同作用，發(fā)酵后的物料含水率低，物料成粉，可直接作有機(jī)肥；
4、臭氣處理裝置：設(shè)備配有生物除臭裝置，發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的臭氣通過集中收集處理，實現(xiàn)氣體的達(dá)標(biāo)排放，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵過程產(chǎn)生的臭氣不能得到有效的處理，嚴(yán)重影響了周圍居民的生活；
5、出料產(chǎn)物：處理后的有機(jī)廢棄物可用于土壤改良、園林綠化，也可用于加工有機(jī)肥，實現(xiàn)資源化利用；
6、該工藝符合國家綠色經(jīng)濟(jì)生態(tài)化、循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源化、科學(xué)發(fā)展、節(jié)能減排等產(chǎn)業(yè)政策；
1.2.3污泥低溫干化工藝與傳統(tǒng)的熱干化處理工藝相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：1、系統(tǒng)自動化程度高、PLC自動優(yōu)化運(yùn)行，操作簡單；
2、設(shè)備采用高效熱回收技術(shù)，密閉循環(huán)利用，運(yùn)行成本低；
3、采用密閉式低溫干化工藝，安全可靠，處理過程無廢氣產(chǎn)生；
4、分層布置、占地面積小，安裝簡單無需配套土建工程；
5、整機(jī)采用不銹鋼等防腐材料，使用壽命高，試用于多種污泥處理；
6、采用復(fù)合式換熱系統(tǒng)，整機(jī)組效率較傳統(tǒng)熱泵烘干系統(tǒng)提高20%以上。
1.3新能源污泥處理處置技術(shù)工藝組成
1.3.1太陽能與工業(yè)余熱技術(shù)工藝組成：
1、濕污泥輸送系統(tǒng)
2、主動式太陽能溫室系統(tǒng)
3、余熱供熱及地面加熱系統(tǒng)
4、全自動翻拋布料系統(tǒng)
5、干料收集輸送系統(tǒng)
6、等離子除臭系統(tǒng)
7、自動化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
1.3.2智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備組成：
1、濕污泥輸送系統(tǒng)
2、攪拌系統(tǒng)
3、自動通風(fēng)系統(tǒng)
4、出料系統(tǒng)
5、液壓驅(qū)動系統(tǒng)
6、生物除臭系統(tǒng)
7、自動化控制系統(tǒng)
1.3.3污泥干化一體機(jī)設(shè)備組成：
1、濕污泥輸送系統(tǒng)
2、攪拌成型系統(tǒng)
3、熱泵烘干除濕系統(tǒng)
4、網(wǎng)帶傳動系統(tǒng)
5、干料收集輸送系統(tǒng)
6、自動化控制系統(tǒng)
2新能源污泥處理處置技術(shù)工藝流程
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2.1.1太陽能與工業(yè)余熱綜合利用工藝流程圖
圖1 太陽能與工業(yè)余熱綜合利用污泥干化工藝流程圖
2.1.2智能高溫好氧發(fā)酵工藝流程
圖2智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備工藝流程圖
2.1.3污泥低溫干化工藝流程
圖3污泥低溫干化工藝流程圖
2.2.1太陽能與工業(yè)余熱工藝流程說明
濕污泥→濕污泥輸送系統(tǒng)→主動式太陽能溫室系統(tǒng)→全自動攤鋪布料機(jī)→余熱供熱及地面加熱系統(tǒng)→干料收集系統(tǒng)→干物料外運(yùn)。
（1）濕污泥輸送部分主要由濕污泥料倉及污泥輸送皮帶系統(tǒng)組成，污泥通過螺旋輸送機(jī)、斜皮帶機(jī)、布料皮帶輸送機(jī)和犁式卸料器將污泥均勻輸送至各攤鋪布料機(jī)的中轉(zhuǎn)料倉。
（2）主動式太陽能溫室系統(tǒng)由溫室主體、冷凝水收集、頂通風(fēng)、氣象站組成。溫室為四頂尖主動式太陽能溫室，主骨架、各構(gòu)件及連接件均為熱鍍鋅材料，頂部及四周覆蓋8mm厚陽光板，透光率≥80%，密封件采用專用鋁型材和橡膠密封條，頂通風(fēng)為中間兩個尖頂采用蝶型開窗方式。
（3）全自動攤鋪布料機(jī)系統(tǒng)由物料攤鋪機(jī)、螺旋喂料機(jī)、刮板換向系統(tǒng)、物料翻拋系統(tǒng)、濕料強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)組成，其原理是通過螺旋喂料機(jī)控制物料均勻下料，通過刮板使物料逐漸向一側(cè)移動，將物料均勻得攤鋪到干化平臺上；通過翻拋系統(tǒng)不斷翻新物料上表面，濕料強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)增大污泥表面的空氣流動，從而不斷提高濕物料干化速度。
（4）余熱供熱及地面加熱部分由工業(yè)余熱供熱、熱源輸送管路、地面加熱管道組成。工業(yè)余熱可根據(jù)實際熱源進(jìn)行確定，熱源輸送管路、地面加熱管道是實現(xiàn)熱源的傳輸和散發(fā)，熱源在平臺下方加熱管道內(nèi)流動，通過熱傳導(dǎo)為平臺上方攤鋪的污泥干化提供能量，增加水分蒸發(fā)速率，以熱水為例，熱水由熱水循環(huán)水泵輸送至污泥干化平臺，平臺由鋼制散熱器鋪設(shè)而成，鋼制散熱器縱橫交叉布置，熱源交叉流動，使得污泥獲得均勻的熱量，從而加速水分的蒸發(fā)。
（5）干料收集輸送系統(tǒng)是由室內(nèi)干料收集皮帶機(jī)、干料集中收集皮帶機(jī)和干料輸送斜皮帶機(jī)組成，通過皮帶機(jī)將處理后的污泥集中收集裝車，以便后續(xù)使用。
（6）自動化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用組態(tài)王+PLC的基本控制方式，操作人員可通過現(xiàn)場監(jiān)控攝像頭實時掌握現(xiàn)場情況，實現(xiàn)了上料—攤鋪布料—干料收集全自動化作業(yè)。一人操控即可實現(xiàn)整個污泥干化生產(chǎn)過程，降低干化生產(chǎn)人力投入。
（7）等離子除臭系統(tǒng)，干化過程產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過等離子除臭系統(tǒng)一系列氧化、還原反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳、水等無害物質(zhì)，實現(xiàn)氣體達(dá)標(biāo)排放。
2.2.2智能高溫好氧發(fā)酵工藝流程說明
將有機(jī)廢棄物與回流料、生物質(zhì)按照一定比例混合達(dá)到堆肥所需的條件�；旌衔锪辖�(jīng)輸送機(jī)械直接輸送至立體好氧發(fā)酵倉料斗，自動提升至發(fā)酵倉內(nèi)。發(fā)酵過程開始后，在送風(fēng)機(jī)提供氧氣的條件下，好氧微生物迅速增殖，物料溫度迅速升高，2-3天進(jìn)入高溫期。在此階段內(nèi)有機(jī)物被分解，水分減少，50℃以上可維持5-7天，最高溫度可達(dá)80℃，可有效殺滅病原菌和雜草種子，從而實現(xiàn)物料的無害化和穩(wěn)定化。一次發(fā)酵過程持續(xù)7-9天，整個發(fā)酵過程高溫期結(jié)束后，內(nèi)部勻翻裝置對物料進(jìn)行勻翻，使整個空間物料進(jìn)一步混勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)酵處理后的有機(jī)廢棄物其中一部分作為回流物料回到發(fā)酵系統(tǒng)前與新進(jìn)物料混合，大部分經(jīng)過包裝后作為有機(jī)肥料出售。系統(tǒng)所產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過收集系統(tǒng)進(jìn)入除臭裝置，消除了二次污染。
2.2.3污泥干化一體機(jī)工藝流程說明
污泥通過皮帶輸送機(jī)輸送進(jìn)入污泥干化一體機(jī)濕泥料口，通過設(shè)備自帶的攪拌機(jī)和成型機(jī)將污泥切成條狀，依靠重力落入緩慢行走的網(wǎng)帶上，熱干風(fēng)由網(wǎng)帶底部以較快速度上升，與污泥接觸的過程中將污泥干化，濕空氣則進(jìn)入除濕熱泵系統(tǒng)，通過降溫的方式使得濕空氣溫度低于露點(diǎn)，水汽得以冷凝并排出系統(tǒng)至廠區(qū)污水管道，通過泠凝器使得“脫水”后的空氣升溫變?yōu)闊岣煽諝猓腿刖W(wǎng)帶干化系統(tǒng)繼續(xù)干化污泥，全過程中空氣循環(huán)利用，故無尾氣產(chǎn)生。該系統(tǒng)可將污泥含水率降低至35%，干化后污泥采用全密閉式螺旋輸送機(jī)輸送出干化系統(tǒng)，通過接車、轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)行后續(xù)焚燒利用；
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4新能源污泥處理處置技術(shù)設(shè)備圖示
圖4太陽能與工業(yè)余熱利用系統(tǒng)設(shè)備
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圖5智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備
圖6污泥干化一體機(jī)設(shè)備
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5結(jié)束語
隨著科技的發(fā)展，太陽能作為可再生清潔能源越來越成為人們開發(fā)和利用的重要資源，工業(yè)的余熱被排放到大氣中，造成環(huán)境嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。將工業(yè)余熱資源重復(fù)利用，即解決了單一熱源受限的問題，同時也減輕了資源的浪費(fèi)和對環(huán)境的壓力。太陽能與工業(yè)余熱綜合利用污泥干化技術(shù)開發(fā)和利用太陽能與工業(yè)余熱資源，運(yùn)行成本低、安全可靠、工藝運(yùn)行穩(wěn)定、自動化程度高、維護(hù)成本低等特點(diǎn)使其具有較大的推廣應(yīng)用價值。
近年來我國出臺的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策明確指出，要加強(qiáng)對污泥、畜禽糞便、廚余垃圾等有機(jī)廢棄物的處理力度，明確要對新建污水處理廠、養(yǎng)殖企業(yè)等都要有后續(xù)處理設(shè)施，同時要求有機(jī)廢棄物處理要以資源化為主導(dǎo)，實現(xiàn)變廢為寶的綜合利用。智能高溫好氧發(fā)酵設(shè)備作為有機(jī)廢棄物處理的先進(jìn)設(shè)備，在無害化、穩(wěn)定化和資源化處置等方面占有較大的優(yōu)勢，目前在行業(yè)內(nèi)已得到推廣使用，收到良好的效果，未來應(yīng)用前景非常廣闊。
污泥干化一體機(jī)以其節(jié)能、占地小、干化效率高等優(yōu)勢，特別適合中小企業(yè)的污水處理廠，在原有脫水設(shè)施附近增加，無需土建工程，投資少回本快，未來應(yīng)用前景廣闊。
福航環(huán)保將已改善環(huán)境為己任，堅持科技創(chuàng)新，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革，研發(fā)最實用最先進(jìn)的污泥處理處置技術(shù)，為人類碧水藍(lán)天工程貢獻(xiàn)力量。
作者單位：山東福航新能源環(huán)保股份有限公司
地址：山東省德州市（禹城）高新技術(shù)開發(fā)區(qū)
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