“重水轻泥”到“泥水并重”的转变与分析(2)

   日期:2021-05-17     浏览:12    
核心提示:1、污水厂内污泥脱水干化减量化技术的开发应用已成为行业主流方向现阶段,国内城镇和工业等各类污水处理厂产生的污泥含水率普遍偏高,多数污泥尚未得到妥善处置

1、污水厂内污泥脱水干化减量化技术的开发应用已成为行业主流方向现阶段,国内城镇和工业等各类污水处理厂产生的污泥含水率普遍偏高,多数污泥尚未得到妥善处置,由此引起的二次污染问题已不容忽视,在一定程度上甚至抵消了污水处理过程的污染减排成果。


其主要原因在于目前在污水厂污泥处理工段传统的技术装备多为单独的污泥浓缩脱水设备,包括重力浓缩、机械浓缩、离心脱水、带式脱水和板框压滤脱水等,污泥脱水后含水率较高,与减量化和无害化要求相差较大。


由于在机械脱水过程中污泥的压密方向和水的排出方向一致,压力愈大,压密越甚,水分流动的通路将逐渐被堵塞,因此传统的机械脱水技术较难进一步降低污泥的含水率。一般情况下,常规机械脱水设备,污泥脱水后的含水率只能达到 80%左右,而通过添加大量无机混凝剂的方式,含水率可降至 60%左右,但会带来增加污泥干基量、降低热值、限制污泥出路等诸多弊端。


由于采用机械方式对污泥进行脱水存在极限,因此如果需要进一步降低污泥含水率,进而实现污泥无害化,仅靠脱水设备是不够的,需要增加污泥干化设备。计算可知,含水率 80%的污泥干化到含水率 40%,其重量和体积可缩减为原来的 1/3,减量幅度显著。由此可见,无论污泥最终采用何种处置途径,是进行卫生填埋、焚烧、建材利用还是园林绿化,干化减量都是其必然之路。


污泥干化设备一般采用热干化方式,即通过对污泥进行加热来使污泥中的水分蒸发,将污泥内部的含水量降到传统的脱水工艺所无法达到的程度。其优点是处理量大、可有效杀灭病原体,实现无害化,采用的热源包括天然气、蒸汽、燃油、燃煤、沼气、烟气、余热、热水等,一般可分为直接干化和间接干化两大类别:


(1)直接干化,将热源直接引入干化设备,通过高温气体与湿物料的接触、对流进行换热。该方式的特点是热交换效率高,但尾气排放量大,如不对其循环使用,将造成热效率的大幅降低;如对其循环利用,则需增加一套循环系统,排放尾气中粉尘量大、臭气含量高,增加后续处理难度,热能回收困难。代表性设备类型有转鼓干化机、带式干化机等。

 

(2)间接干化,将热量通过热交换器,传给某种介质,这些介质可以是导热油、蒸汽、热水或空气。热介质在一个封闭的回路中循环,与被干化的物料不直接接触,污泥中的有机物不易于分解,能大大改善生产环境,且废气处理量小。虽然其热交换效率相对直接加热稍低,但其排放风量小,热量回收率高。代表性设备类型有桨叶干化机、圆盘干化机、流化床干化机、低温真空脱水干化一体机等。



近年来,针对我国污水处理厂污泥脱水干化和源头减量的现实需求,各类企业积极开展了技术优化及系统集成,因地制宜,开发了具有自主知识产权、适合我国国情、运行管理简便、安全、高效、经济、绿色的新型污泥脱水干化成套技术和装备,并分别得到了一定范围的应用,已逐渐成为我国污泥处理处置行业技术装备发展的主流趋势。


2、脱水干化“一体化”工艺是当前和未来国内外污泥脱水干化技术装备的重点创新发展方向之一。


为了实现污泥在污水处理厂内的高效深度减量,脱水干化技术是必要步骤和重要基础,而传统的脱水+干化两段式工艺存在流程长、成本高、污染大等一系列技术困难,成为制约污泥处理处置水平提高的瓶颈环节。


为此,20 世纪 90 年代以来,国外不少发达国家对污泥脱水干化一体化工艺及技术装备开展了创新研发,尝试依托离心脱水机、带式压滤机、板框压滤机等传统机械脱水设备为主体,创新集成热干化工艺,以实现在一台设备中完成脱水与干化两种功能,最大限度地提升污泥减量的效率。


部分欧洲污泥装备企业以离心机为基础,尝试研究污泥离心脱水干化一体化设备,但由于受到离心机固有的螺杆结构特点及其机械脱水能力的限制,无法满足污泥脱水干化技术设备工业化制造和低成本运行的实际需求。


此外,部分国内外企业依托带式压滤机为主体,集成真空系统,开发了带式真空脱水设备,但基于带式压滤机连续运行的固有特点,该设备需要持续开启真空系统,导致运行能耗居高不下,环保条件差,且设备真空度低,脱水效果差,无法满足污泥干化含水率的要求,限制了该技术装备在污泥脱水干化领域的推广应用。


与离心机、带式机相比,板框压滤机是常规机械脱水工艺技术中具有最大化机械脱水能力的设备,因此多年以来,国内外行业内多家知名企业均尝试依托板框压滤机,开发集脱水与干化功能于一体的先进固液分离装备,但由于该装备在板框压滤机核心部件的材料选择、生产工艺、生产装备、质量控制等方面具有苛刻要求,并且脱水干化一体化的工艺技术难度较大,目前市场上仅有复洁环保自主研发成功了基于板框压滤机的低温真空脱水干化一体化技术装备,并且实现了大规模推广应用和长期连续稳定运行,取得了重大技术突破和显著的综合效益。


未来,在行业政策、地方规划的持续驱动下,污水厂内污泥深度减量的需求将不断释放,以脱水干化一体化技术为代表的先进技术装备仍将成为本领域的技术创新的重点方向之一,继续引领高效脱水干化减量技术装备水平的持续提升,为国家污泥处理处置事业的发展提供有力支撑。


(3)污泥处理处置技术体系和政策标准体系初步形成


十二五”以来,随着国家水体污染控制与治理科技重大专项的实施,污泥处理处置及资源化技术和装备得到了快速发展,符合我国国情的污泥处理处置技术体系和政策标准体系初具雏形,污泥脱水干化技术领域国产化核心设备的创新能力显著提高,一批适合中国国情的污泥处理装备崭露头角,得到广泛应用,并已接近或达到国际先进水平。


污泥处理先进技术装备在持续大规模推广应用的同时,进一步提高技术装备与污水污泥性质的适应性和匹配性,提高脱水干化效率、降低设备投资及运行成本,加强污泥处理单元技术装备与上下游工艺技术的整合对接,拓展污泥处理产物的出路,探索污泥中有价资源回收与利用等方面,将成为污泥处理处置领域工艺技术研究和发展的主要方向。


(4)废气的收集与预处理技术日益受到重视,末端治理技术日益规范。


近年来,挥发性有机污染物的污染防治工作逐渐向精细化、规范化的方向发展,废气的收集和预处理技术越来越受到重视,末端治理技术也越来越规范。


废气收集技术:随着《挥发性有机物无组织排放标准》和《重点行业挥发性有机物综合治理方案》的发布,加强生产工艺过程控制、强化废气收集以降低无组织排放成为实现 VOCs 减排的一个重要方面。企业越来越重视废气收集技术的 研发积累,包括集风方式、收集系统设计、集气罩选型等。


废气预处理技术:废气预处理的好坏将直接影响到末端治理的效果。多级干式过滤技术、喷淋吸收技术、冷凝降温除湿技术等废气预处理技术不断发展,其它如除漆雾、除焦油等净化技术成为企业发展的核心技术之一。


末端治理技术:吸附、焚烧、催化燃烧和生物净化等传统的治理技术依然是VOCs 治理的主流技术。为克服单一技术的局限性,针对不同条件一般需采用多技术耦合工艺。不论何种技术,均有一定的适用条件,需要根据技术经济可行性合理选择,并重视各类技术的科学规范应用。


(5)面向更严排放标准,高效复合废气净化技术成为主流方向。

 

当前和今后一段时期,随着国家大气及恶臭污染物排放标准的继续提高,在实际工程实践中,针对不同领域、不同区域污染物浓度分布特点,采用不同的复 合式处理工艺,提供整体解决方案,将是废气净化领域工艺技术研究和发展的主要方向。


同时,由于长期以来重水轻泥的客观情况,污水处理厂内尤其是污泥处理处置环节的废气和臭气处理总体水平相对较低。随着当前和今后对污泥处理处置技术水平和治理力度的不断提高,该环节将成为污水处理厂废气净化技术需求的又一重要来源。

 
 
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