污泥及危废的低温干化/气化技术原理

作者:本站 来源:本站 时间:2018/9/14 16:33:26 次数:

以有机物为主要成分的污泥可称为有机污泥,其主要特性是有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒较细,密度较小,含水率高且不易脱水,呈胶状结构的亲水性物质,便于用管道输送。生活污水处理产生的混合污泥和工业废水产生的生物处理污泥是典型的有机污泥,其特性是有机物含量高(60%~80%),颗粒细(0.02~0.2mm),密度小(1002~ 1006kg/m3),呈胶体结构,是一种亲水性污泥,容易管道送,但脱水性能差。

工艺路线 

在自主研发的技术基础上,通过系统集成和优化耦合,形成了有机固体废弃物资源化利用工艺。低温干化装置、热解析装置、气化装置属核心单元。目的将有机组份转化为油、气、电、蒸汽等高附加值产品,无机组分全都减量化后变成了性质稳定的炉渣,重金属含量低的炉渣可以作为建材原料使用,重金属含量高的炉渣直接进行固化封存做到无害化。  

低温干化技术 

◆ 高含水率有机污泥的干燥减量化

◆ 小规模、分散式有机污泥减量化,解决终端处置的运输问题

技术原理 

利用了热泵原理,通过利用干热空气在污泥表面上的流速形成和创造蒸发条件,使干燥物料内的水分挥发到空气中,使空气中的相对湿度增加形成湿空气。

然后湿空气进入系统的蒸发器中,利用制冷剂吸热,使空气冷却析出冷凝水,冷凝水收集后统一处理。含有热量的制冷剂经过热泵压缩机做功后,转变为高品质热源,为冷却后的低温饱和湿空气进行加热,将湿空气变为干热空气。干热空气再通过风机作用重复进行下一个循环干化过程。

工艺系统 

空气循环系统 

空气带走污泥中的水分后在蒸发器处将携带的水分冷凝下来,冷凝脱水后的空气经过加热器升温再进入污泥中,依次循环。

热泵系统 

湿空气进入系统的蒸发器中,利用制冷剂吸热,使空气冷却析出冷凝水,冷凝水收集后统一处理。含有热量的制冷剂经过热泵压缩机做功后,转变为高品质热源,为冷却后的低温饱和湿空气进行加热,将湿空气变为干热空气。

输送系统 

设备内设置有物料分布器在输送履带上均匀分布,物料在履带上行走的同时被循环风机提供的流动空气带走水分,后边实现干化的出料

技术特点 

直接将80%含水率污泥干化至10%,热源可以采用电或蒸汽。

低温干化系统整个干化过程中空气含尘量极低,干化温度控制在40℃左右,无爆炸危险。

采用低温(40-50℃)全封闭干化模式,无臭气外溢,无需安装复杂的除臭装置。

干化过程有机份无损失,干料热值高,适合后期资源化利用。

占地面积小,平均每吨占地约1.5m2 。

设备模块化设计,安装、运行简单方便。

气化技术 

◆ 有机污泥废的绿色资源化利用

◆ 有机污泥集中式、大规模的处置

技术原理 

利用气化剂(空气和水蒸汽)将有机固(危)废中的有害物质有机质分解成为H2 、CO、CH4 等没有污染的小分子气体,这些气体组成的燃气净化后与T然气一样洁净,可作为T然气的替代燃料污泥处理后产生的灰渣性质稳定,可作为建筑原料。

C+CO2 ? 2CO

C+H2O ? CO+H2

C+2H2 ? CH4

CO+H2O ? CO2+H2

CH4+H2O ? CO+3H2

工艺系统 

干燥系统 

利用余热回收产生的蒸汽将有机固(危)废干燥到气化要求,干燥冷凝水作为装置补充用水。干燥过程产生的臭气进入气化炉进行无害化处理,无需增加新的处理设备。

气化系统 

气化炉内,通过高温将有机固(危)废中的有机质都分解成H2 、CO、CH4 等组成的燃气,燃气从气化炉的顶部进入旋风分离器,分离下来的飞灰强制返回到气化炉内,将残炭进一步气化;气化炉排出的灰渣性质稳定,降温余热回收后可以作为建筑原料使用。

余热回收系统 

气化系统产生的高温燃气通过由过热器、蒸发器、省煤器组成的余热回收系统回收热量副产蒸汽,蒸汽除部分自用外,其余对外输送,产生经济价值。

净化系统 

燃气经除尘和脱硫净化后,含尘量≤10mg/Nm3 、硫化氢≤20mg/Nm3 ,与T然气一样清洁。

技术特点与优势 

原料来广:85%以下含水率的污泥和其他有机固废都可以作为处理原料

操作灵活、处理量大:模块化布局,操作负荷变动灵活,污泥处理量变动系数50%-110%;单体规模可到500吨/天

运行无危险可靠:生产过程全封闭操作,五“跑、冒、滴、漏”现象,anquan连锁智能化程度高

绿色环保:整个过程无臭气排放,避免了燃烧法带来的二噁英等次生污染,无废水排放

无害化和减量化:污泥转化为与T然气一样洁净的燃气和性质稳定的灰渣,减量90%以上;灰渣可以作为建材原料

实现资源化:污泥处理产生的可燃气可以作为T然气的替代燃料。

下述几种污泥处理的办法分析:

一、污泥的卫生填埋

  污泥卫生填埋始于20世纪60年代,是一项比较成熟的污泥处置技术。污泥既可单独填埋也可与生活垃圾和工业废物一起填埋。这种处置方法简单、易行、成本低,污泥又不需要高度脱水,适应性强。填埋场一般为废弃的矿坑或T然的低洼地。但是污泥填埋也存在一些问题,尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体,如果填埋场选址或运行不当,这种液体就会进入地下水层,污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷,若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。另外,适合污泥填埋的场所也因城市污泥的大量产出而越来越有限,这也限制了该法的进一步发展。

二、污泥的直接土地利用

 污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点,被认为是很有发展潜力的一种处置方式,这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地复原与重建等。科学合理的土地利用,可减少污泥带来的不好效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用于严重扰动的土地(如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地)的复原与重建,减少了污泥对人类生活的潜在威胁,既处置了污泥又恢复了生态环境。污泥农用正在成为世界各国主要的污泥处置方式,污泥农用的比例很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制情况,同时也与每个国的领土的大小和农业发展情况有关。如英、美、法等许多国的城市污泥的农用率可达70%,有的高达80%以上。

三、污泥的焚烧

湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍,没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难,而且在能耗上也是极不经济的。

以焚烧为核心的污泥处理方法是好的污泥处理方法,它能使有机物全部碳化,消灭病原体,可大限度地减少污泥体积;但是其缺点在于处理设施投资大,处理费用高。

四、污泥的低温热解处理

污泥热化学处理因其无害化和减量化,地位已逐渐增强。但传统的热化学处理(焚烧法)通常需加入辅助燃料,费用较高。城市污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至温度(<500℃),由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭4种可燃产物,大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类,正常产率为200~300L(油)/吨(干泥),其性质与柴油相似。低温热解是能量净输出过程,成本低于直接焚烧。

从发达国污泥处理处置的发展趋势分析,今后污泥处理处置的方向将会是土地利用和热能利用,污泥填埋的比例将大幅度降低。污泥土地利用将会向更an全、更经济的利用方向发展;污泥焚烧和热能利用将是污泥处理处置的发展方向之一,今后焚烧的比例将会进一步增加。另外,随着科学技术的发展,一些新的污泥处理处置技术(如污泥的低温热处理技术等)也在研究和试验中,该技术的应用前景十分看好。

可以看出,经济发达国污泥处理处置技术的发展经历是卫生填埋、土地利用、焚烧(热能利用),并正向低温热解等高技术含量的处理方法发展,目前应用得普遍和成熟的处理处置方式是土地利用和焚烧。无论是传统的处理处置方法,还是新的处理处置方法,污泥的热干化处理技术皆因其操作灵活,可根据污泥的后期处置需求来调节干污泥的含固率等特点,愈来愈受到人们的重视,尤其是应用太阳能等新能源引入到污泥干化处理之中,大幅降低处理成本,环保低碳,这些新工艺在行业中正发挥着越来越重要的作用。

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