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污泥环保处理:太阳能干化工艺


  近年来,随着我国城市发展和环境污染的加剧,城镇污水处理厂的建设速度和规模也不断加大。随着大量污水处理厂投入运行,所产生的污泥处置问题迫在眉睫,已成为水处理行业同时也是社会环境所面临的一个棘手的难题。为了降低污泥处置成本,必须首先对污泥进行脱水干化,减小体积,而在达到机械脱水的极限(50%~60%干物质)后,只有使用热干化技术才能进一步减小污泥的体积,而这就给太阳能污泥干化技术带来了极大的空间和市场。
  一、污泥干化处理的主要方法
  污泥干化的目的是为了:(1)减小污泥体积,方便运输和处理;(2)降低污泥运输和最终处置成本;(3)改善污泥的外观,使其达到卫生稳定化处理;(4)增加最终处置的可能性和便利性等。根据污泥干化所用的能源不同,目前主要运用的干化模式有:传统热能污泥干化和太阳能污泥干化。
  太阳能污泥干化是指利用太阳能为主要能源对污泥进行干化处理。该工艺借助传统温室干燥技术,结合当代自动化控制技术的发展,将其应用于污泥处理领域,主要目的是利用太阳能这种清洁能源作为污泥干化的主要能量来源。山东福航新能源环保科技有限公司近年来在太阳能污泥干化技术上倾注了大量的研究,同时结合国内以及国际先进技术,由多位相关专业的专家一起,研究出了一套环保、经济、高效、稳定的太阳能污泥干化解决方案。
  二、太阳能污泥干化处理
  1、工作原理和工艺流程
  污泥在温室内主要存在有以下三种干化过程:①辐射干化,当温室内的污泥接受外部太阳光线有效辐射后温度升高,使其内部水分得以向周围空气加速蒸发,从而增加了污泥表面的空气湿度,甚至于达到饱和;②通过自然循环或通风,将温室内的湿空气排出,使污泥表面的湿度由原先的饱和状态进入非饱和状态,从而促使污泥内部水分进一步向周围空气蒸发。实验证明,后者污泥干化过程中占据更重要的位置;③当污泥中的含水率减至近40%~60%时,污泥中有机物会在有氧的条件下进行发酵,从而可以观察到污泥堆的内部温度的进一步升高,起到加速干化作用,同时也使污泥得到稳定化处理。
  为了进一步加速污泥中的水分(包括污泥中的自由水分和间隙水分)蒸发,一些温室附属设备如太阳干燥房也得到了相应的开发和利用,其中包括:①大流量强制通风系统并附加气体收集和除臭装置,满足大面积温室处理污泥的需要;②半自动化甚至全自动化的翻泥系统,使污泥得到经常性的翻动并混合均一,从而不断翻新蒸发面积,同时也起到供氧作用,避免污泥堆内部出现局部厌氧而释放恶臭气体;③暖气系统,用于减小温室的设计面积,使其适应在不同天气和不同季节条件下干化作业的需求,缩短处理周期。我们公司设计的暖气系统主要由太阳能空气集热器组成,辅以热泵系统,可以满足阴雨天气的运行。太阳能热泵干燥系统初期投入大,但是运行费用相当低,在所有干燥系统中是最节能,也是最环保的。
  2、太阳污泥干化工艺设计
  太阳能污泥干化一般的工艺设计参数包括:①需要处理的污泥总量;②进入温室的初始含固率;③需要达到的含固率;④现场的气候条件;⑤干化效果的季节性变化;⑥翻泥设备的类型和工作效率;⑦温室的管理。
温室尺寸的计算步骤主要有三步:①初始计算,通过核算一年需要蒸发的水量和光线总量来计算初始面积;②将一年的周期根据不同气候变化划分为几个阶段;③根据每个阶段不同的污泥接收量和相应气候条件来核实干化处理效果,并对初始计算面积进行校正。实验表明,影响温室内水分蒸发效率的主要因素有室外的太阳辐射、室外温度以及空气流通速度。
  3、太阳能污泥干化特点
  太阳能污泥干化与传统的热干化技术相比,其优点主要在于:①能耗小,运行管理费用低(在无附加除臭系统的条件下,蒸发1t水耗电量仅为25~30kWh,而传统的热干化技术需耗电为800~1060kWh);②处理后污泥体积减少可达3~5倍,实现稳定化并仍保留其原有的农业再利用价值(低温干化);③系统运行稳定安全,温度低,灰尘产生量小;④操作维护简单、使用寿命长;⑤系统透明程度高,环境协调性好;⑥可同时解决污泥存储的需要;⑦利用可再生能源太阳能作为主要能源来源,满足可持续发展的需求。
  4、太阳能污泥干化的运用
  太阳能污泥干化处理是污泥处理工艺的一种创新方法,但它不是以污泥的最终处置为目的,而是通过太阳能干化处理,使干化后的污泥实现资源利用。此外,该工艺可以与不同的污泥处置途径相结合,使其成为通往不同污泥处置途径的一个中转平台,从而达到降低污泥处置费用,提高处置手段的灵活性。
  三、实用的太阳能污泥干化处理工艺
  市场上现有的不同工艺系统都基于以下相同的自然现象:
  (1)表面干化:通过污泥的翻动来不停更新污泥的表面,使污泥表层水分蒸发,同时利用通风系统将含湿气体排出。
  (2)好氧干化:利用翻泥系统对污泥进行通风,使其在好氧条件下实现稳定化处理,避免厌氧条件下不良气味的产生。
  但是,这些工艺使用的技术并不完全相同,主要体现在以下几点:
  (1)翻泥设备:①廊道式翻泥机,常用于堆肥场,自动化程度较高,无需现场操作人员;②机器人装置,可实现全自动化操作控制,集污泥运输和翻动功能为一体;③跨越式翻泥机,自动化程度较高的移动设备,适用于大面积操作;④由农用拖拉机和翻泥机组成,需现场操作人员,适用大面积操作。
  (2)通风设备:①排风机,可以将温室的湿气排除,引入外界的非饱和干空气;②分层扇,可以温室内的空气在垂直方向实现均匀分布。
  (3)温室管理:①污泥的放置方式,有平摊方置和三角形堆放两种方式;②在进泥方式上分为批次式和连续式。
  (4)产生不良性气味风险的控制:①开放式,场地周围的环境扩散性较好时,可以采用开放式,同时也要考虑污泥类型和大气污染物的排放限制;②密闭式,温室内的湿气将被排出和收集,并根据污泥类型,选择适当的气味处理方式。
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