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)污水廠的建設和投運伴隨產(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。按照預測，中國人口要在2020年至2025年間達到頂峰，污水處理量也將達到高峰，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存在嚴重的“重水輕泥”現(xiàn)象，導致大量污泥“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；焚燒過程產(chǎn)生的高溫煙氣，需要冷卻塔降溫，同樣熱量被浪費掉。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行干化，該技術(shù)是在太陽能干化污泥的基礎上，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)，在減少能源浪費的同時，還能實現(xiàn)資源的更大價值的利用。該技術(shù)以運行成本低、操作簡單、污泥含水率低、維護保養(yǎng)容易等特點，得到市場的廣泛認可。

好氧堆肥是實現(xiàn)有機廢棄物穩(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廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖土，作為肥料、土壤改良材料進行土地利用，不僅可以利用土壤的自凈能力對有機廢棄物進一步無害化處理，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)，回收利用有機質(zhì)，促進植物生長，是一種較好的土壤改良劑。智能高溫好氧發(fā)酵設備是一個密封發(fā)酵的設備，可實現(xiàn)有機廢棄物的高溫好氧堆肥，物料升溫速度快，可實現(xiàn)連續(xù)的進料、出料、出料的穩(wěn)定化和腐熟度指標均達標。

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；

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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)酵設備是專業(yè)處理生活污泥、餐廚垃圾和畜禽糞便等有機廢棄物的一體化成套，該設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)有機質(zhì)進行分解、腐熟，發(fā)酵后的產(chǎn)物用于制作有機肥，從而實現(xiàn)污泥的資源化利用。智能高溫好氧發(fā)酵設備解決了傳統(tǒng)有機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性，整機的性能穩(wěn)定可靠，達到國際先進水平。該設備在國內(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污泥干化一體機是對污泥進行低溫干化處理的新型設備，該設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)點是：

1、耗能低，運營管理費用低，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、操作維護簡單、使用壽命長；

3、系統(tǒng)運行穩(wěn)定安全，灰塵產(chǎn)生量小；

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：

1、設備占地：該設備機械化、集成化程度高，充分利用空間，占地面積小，單臺設備占地面積不到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)：設備主體采用保溫設計，配置電輔加熱，持續(xù)高溫送氧，實現(xiàn)有機廢棄物高溫快速發(fā)酵，保證低溫環(huán)境下迅速達到發(fā)酵條件，確保低溫環(huán)境下連續(xù)生產(chǎn)；通風攪拌協(xié)同作用，發(fā)酵后的物料含水率低，物料成粉，可直接作有機肥；

4、臭氣處理裝置：設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)氣體的達標排放，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，嚴重影響了周圍居民的生活；

5、出料產(chǎn)物：處理后的有機廢棄物可用于土壤改良、園林綠化，也可用于加工有機肥，實現(xiàn)資源化利用；

6、該工藝符合國家綠色經(jīng)濟生態(tài)化、循環(huán)經(jīng)濟資源化、科學發(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)點是：1、系統(tǒng)自動化程度高、PLC自動優(yōu)化運行，操作簡單；

2、設備采用高效熱回收技術(shù)，密閉循環(huán)利用，運行成本低；

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、采用復合式換熱系統(tǒng)，整機組效率較傳統(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、自動化遠程控制系統(tǒng)

1.3.2智能高溫好氧發(fā)酵設備組成：

1、濕污泥輸送系統(tǒng)

2、攪拌系統(tǒng)

3、自動通風系統(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污泥干化一體機設備組成：

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

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→余熱供熱及地面加熱系統(tǒng)→干料收集系統(tǒng)→干物料外運。

（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、斜皮帶機、布料皮帶輸送機和犁式卸料器將污泥均勻輸送至各攤鋪布料機的中轉(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、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，頂通風為中間兩個尖頂采用蝶型開窗方式。

（3）全自動攤鋪布料機系統(tǒng)由物料攤鋪機、螺旋喂料機、刮板換向系統(tǒng)、物料翻拋系統(tǒng)、濕料強通風系統(tǒng)組成，其原理是通過螺旋喂料機控制物料均勻下料，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，濕料強通風系統(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、干料集中收集皮帶機和干料輸送斜皮帶機組成，通過皮帶機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，產(chǎn)生二氧化碳、水等無害物質(zhì)，實現(xiàn)氣體達標排放。

2.2.2智能高溫好氧發(fā)酵工藝流程說明

將有機廢棄物與回流料、生物質(zhì)按照一定比例混合達到堆肥所需的條件�；旌衔锪辖�(jīng)輸送機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，在送風機提供氧氣的條件下，好氧微生物迅速增殖，物料溫度迅速升高，2-3天進入高溫期。在此階段內(nèi)有機物被分解，水分減少，50℃以上可維持5-7天，最高溫度可達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行勻翻，使整個空間物料進一步混勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)酵處理后的有機廢棄物其中一部分作為回流物料回到發(fā)酵系統(tǒng)前與新進物料混合，大部分經(jīng)過包裝后作為有機肥料出售。系統(tǒng)所產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過收集系統(tǒng)進入除臭裝置，消除了二次污染。

2.2.3污泥干化一體機工藝流程說明

污泥通過皮帶輸送機輸送進入污泥干化一體機濕泥料口，通過設備自帶的攪拌機和成型機將污泥切成條狀，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，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�，送入網(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輸送出干化系統(tǒng)，通過接車、轉(zhuǎn)運，進行后續(xù)焚燒利用；

 

 

4新能源污泥處理處置技術(shù)設備圖示

圖4太陽能與工業(yè)余熱利用系統(tǒng)設備

圖5智能高溫好氧發(fā)酵設備

 

圖6污泥干化一體機設備

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)境嚴重負擔。將工業(yè)余熱資源重復利用，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，運行成本低、安全可靠、工藝運行穩(wěn)定、自動化程度高、維護成本低等特點使其具有較大的推廣應用價值。

近年來我國出臺的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策明確指出，要加強對污泥、畜禽糞便、廚余垃圾等有機廢棄物的處理力度，明確要對新建污水處理廠、養(yǎng)殖企業(yè)等都要有后續(xù)處理設施，同時要求有機廢棄物處理要以資源化為主導，實現(xiàn)變廢為寶的綜合利用。智能高溫好氧發(fā)酵設備作為有機廢棄物處理的先進設備，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，未來應用前景非常廣闊。

污泥干化一體機以其節(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，在原有脫水設施附近增加，無需土建工程，投資少回本快，未來應用前景廣闊。

福航環(huán)保將已改善環(huán)境為己任，堅持科技創(chuàng)新，引領產(chǎn)業(yè)變革，研發(fā)最實用最先進的污泥處理處置技術(shù)，為人類碧水藍天工程貢獻力量。

作者單位：山東福航新能源環(huán)保股份有限公司
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