水處理設(shè)備知識(shí)：火力發(fā)電廠污泥改造方案探索
污泥處理概述
污泥是污水處理后的必然產(chǎn)物無(wú)錫純水設(shè)備，污泥是一種高含水率的多孔介質(zhì)材料，含水率高，未經(jīng)處理的污泥含水率可達(dá)75% ~ 99%，主要由吸附水、內(nèi)水、毛細(xì)水和間隙水組成。污泥還含有潛在的利用價(jià)值有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等多種微量元素，還含有寄生蟲卵、病原微生物等病原物質(zhì)，以及銅、鋅、鉻等重金屬。還含有多氯聯(lián)苯、二惡英等。由于污泥的特殊結(jié)構(gòu)和組成不同，污泥的處理和處置方法也因此不同，有些處理困難，如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
大連夏家河污泥處理廠于2009年建成投產(chǎn)，是BOT在中國(guó)建設(shè)的第一座濃縮城市污泥處理廠。本項(xiàng)目采用德國(guó)立普公司厭氧發(fā)酵/工業(yè)用氣生產(chǎn)技術(shù)，通過(guò)污泥厭氧罐對(duì)污泥進(jìn)行厭氧消化分解，達(dá)到污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化的目的。系統(tǒng)產(chǎn)生的甲烷經(jīng)脫硫脫碳后，供給城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，首次實(shí)現(xiàn)污泥資源的綜合利用。
2. 污泥處理方法
污水處理產(chǎn)生的污泥一般采用重力法、氣浮法或機(jī)械法進(jìn)行預(yù)處理無(wú)錫水處理設(shè)備。同時(shí)，根據(jù)污泥的不同成分，加入PAM和石灰，促進(jìn)污泥沉降，然后送入壓濾機(jī)。常用的壓濾機(jī)有離心式脫水器、板框式壓濾機(jī)、箱式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)，濾后污泥含水率為60% ~ 85%，體積可減少到原來(lái)的1/10，便于后續(xù)處理。
2.1污泥農(nóng)業(yè)
污泥具有較低的農(nóng)業(yè)能耗和運(yùn)行成本。有機(jī)部分可以轉(zhuǎn)化為土壤調(diào)理劑成分，有利于生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，但重金屬等有害物質(zhì)無(wú)法消除，會(huì)對(duì)土壤造成污染，植物吸收的重金屬會(huì)影響人體健康。
2.2 污泥填埋、海洋傾倒
污泥填埋、傾倒操作簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低，但是，隨著生態(tài)環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，土地資源日益緊張，這種方式受到了各方面的批評(píng)和抵制。
2.3 污泥焚燒
污泥焚燒是最徹底的處理方法，它能使有機(jī)物全部炭化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積，缺點(diǎn)在于處理設(shè)施投資大，處理費(fèi)用相對(duì)較高。
3 污泥處理在燃煤電廠的應(yīng)用分析
由于土地資源緊張以及環(huán)境污染等其它問(wèn)題，特別是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐漸下降，而焚燒比例不斷上升，并逐漸成為主要的污泥處理手段之一。由于經(jīng)過(guò)預(yù)處理的污泥含水量仍然很高，不能夠直接焚燒，必須進(jìn)行深入干化。利用燃煤電廠排放的煙氣余熱進(jìn)行污泥干化，既解決了污泥干燥的能源消耗問(wèn)題，又提高了電廠的效率。
燃煤電廠排放的煙氣余熱屬于低品位熱量無(wú)錫純水設(shè)備，煙氣排放量大、溫度低，很難進(jìn)行回收，大部分 熱量排放到大氣環(huán)境中了。但此部分煙氣中含有的熱量卻是污泥干化的理想熱源，將廢棄的煙氣余熱再利用，經(jīng)過(guò)對(duì)污泥干活，排放煙氣溫度降低，對(duì)煙霧消白起到了良好的效果。經(jīng)干化處理后的污泥熱值低，一般需要添加輔助燃料協(xié)同焚燒，燃煤電廠本身需要燃燒大量的煤炭，將污泥和原煤混合摻燒用來(lái)發(fā)電，焚燒后的灰渣通過(guò)電廠原有的灰渣系統(tǒng)排放。即增加了熱值，又解決了輔助燃料問(wèn)題。此方案將大大降低了污泥處理的運(yùn)營(yíng)成本，是能源循環(huán)再利用的典型應(yīng)用，既解決了污泥干燥的能源消耗問(wèn)題，又提高了電廠的效率。污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)工藝流程見圖1。
利用燃煤電廠煙氣余熱進(jìn)行污泥熱干化焚燒技術(shù)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：
(1) 污泥無(wú)害化、穩(wěn)定化。燃煤電廠煙氣除塵后煙氣溫度一般在120～200℃，利用煙氣余熱干化污泥，屬于低溫?zé)峄稍镂勰?，污泥的有害氣體釋放量少，降低了污泥干化過(guò)程中產(chǎn)生的污染物，干化過(guò)程中濕污泥可以吸附煙氣中的PM2.5、PM10；濕污泥在干化過(guò)程中可以吸收煙氣中20%～25%的SO2；大量的煙氣對(duì)污泥干化過(guò)程中釋放的少量氣體有稀釋和化學(xué)作用，不僅確保煙囪排放的氣體達(dá)標(biāo)，而且使煙囪排放的氣體更加干凈。所以利用煙氣余熱干化污泥技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污泥無(wú)害化、污泥穩(wěn)定化處理，同時(shí)也把污泥對(duì)環(huán)境影響程度降到最低。
(2) 污泥減量化。污泥干化使污泥含水率由80%降至30%，體積可以減少4～5倍。實(shí)現(xiàn)了污泥減量化。
(3) 污泥資源化。污泥干化、協(xié)同焚燒處理處置后，污泥的原始熱值得到充分利用，焚燒后的灰渣可以作為建筑材料、路基材料等加以利用無(wú)錫水處理設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了污泥處理處置的資源化利用價(jià)值。
(4) 工藝簡(jiǎn)單。污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)工藝，需要增加污泥存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、釋放氣體控制系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。整個(gè)工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定，不影響鍋爐的正常運(yùn)行。
(5) 處理成本低。燃煤電廠的煙氣排量很大，煙氣蘊(yùn)含著巨大的熱能。利用煙氣余熱干化污泥，污泥的有機(jī)質(zhì)不被破壞、保存了95%以上的原始污泥熱值。這樣將大大降低了污泥處理處置的投資成本和運(yùn)營(yíng)成本。
依據(jù)上述因素污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)，從根本上實(shí)現(xiàn)了污泥處理處置的無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化和資源化目標(biāo)。
4 肇慶市大旺高新區(qū)及肇慶電廠污泥處理
4.1 肇慶市大旺高新區(qū)情況介紹
近年來(lái)，肇慶積極引入市場(chǎng)化手段，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，大力謀劃，推進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為解決污泥處理問(wèn)題，環(huán)保企業(yè)運(yùn)用新技術(shù)，以污泥制磚，每年可處理30萬(wàn)t污泥。肇慶電廠所在的大旺鎮(zhèn)，常住人口15萬(wàn)，污水廠日處理量25000t/d，實(shí)際處理水量大約為10000t/d，污泥產(chǎn)量少，有機(jī)成分含量小，采用煙氣干化焚燒方案并不經(jīng)濟(jì)，所以采用簡(jiǎn)單填埋處置。待污泥量增加到一定量，可以考慮采用電廠熱煙氣來(lái)進(jìn)行污泥干化焚燒方式來(lái)處理。
4.2 肇慶電廠污泥處理現(xiàn)狀
肇慶電廠2×350MW機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的廢水量約23m3/h，24h連續(xù)運(yùn)行，平污泥產(chǎn)生量約為50kg/t，含水率70%～80%。廢水經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生的污泥主要含有石灰石、金屬氫氧化物沉淀物、鈣鹽沉淀物，污泥具有鹽分高，有機(jī)物含量低，不易脫水等特性。
(1) 目前，電廠污泥處理系統(tǒng)是將水質(zhì)凈化系統(tǒng)污泥、工業(yè)廢水系統(tǒng)污泥、脫硫廢水系統(tǒng)污泥、生活廢水污泥匯總后集中脫水處理，污泥處理的量大，現(xiàn)場(chǎng)配置的兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)板框壓濾機(jī)的處理能力不足，無(wú)法及時(shí)處理全部污泥，導(dǎo)致絮凝沉淀池和污泥濃縮池內(nèi)污泥淤積，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，給企業(yè)安全生產(chǎn)帶來(lái)較大壓力。更重要的是凈化系統(tǒng)污泥和其他污泥混合，后續(xù)的污泥的后續(xù)處理成本提高。
(2) 由于水質(zhì)凈化系統(tǒng)的污泥主要是來(lái)自北江水中泥沙的沉積，且泥量較大，脫水后可直接填埋。而工業(yè)廢水系統(tǒng)、脫硫廢水系統(tǒng)、生活廢水系統(tǒng)的污泥量較少，但與水質(zhì)凈化系統(tǒng)污泥的性質(zhì)不同，無(wú)錫水處理設(shè)備其污染離子含量高，均為有害污泥，需進(jìn)行深度處理。如將水質(zhì)凈化處理系統(tǒng)污泥分開脫水處理，將大大減少有害污泥的處理量，從而降低污泥處理成本，減少環(huán)境污染。
(3) 現(xiàn)有污泥濃縮池的上清液自流進(jìn)入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，處理后的廢水少量回用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，大部分廢水排往市政污水處理廠，增大了廢水的排放量。如果將水質(zhì)凈化處理系統(tǒng)污泥分開脫水處理，則該系統(tǒng)析出的水可返回水質(zhì)凈化處理回收水池再利用，提高污水回用率，降低生產(chǎn)成本。
4.3 改造方案簡(jiǎn)介
采用水質(zhì)凈化系統(tǒng)污泥和其他污泥分開的方案，將凈化系統(tǒng)污泥單獨(dú)處理。
(1) 實(shí)施方案及設(shè)備參數(shù)
新增1臺(tái)出力為15m3/h 的離心脫水機(jī)處理凈化系統(tǒng)污泥，同時(shí)預(yù)留1套脫水機(jī)的場(chǎng)地。脫水機(jī)安裝在二樓，標(biāo)高為7.85m，下部設(shè)置泥斗無(wú)錫純水設(shè)備，泥斗采用液壓系統(tǒng)控制，泥斗容積8m3，PLC系統(tǒng)控制箱1套、污泥進(jìn)料泵2臺(tái)、PAM加藥裝置1套、沖洗水泵1臺(tái)及其配套管路等。新增1臺(tái)污泥濃縮池，容積100m3，用于濃縮工業(yè)污泥。
(2) 建筑物參數(shù)
安裝離心脫水機(jī)的建筑物(脫水車間)設(shè)計(jì)為兩層，單層建筑面積為86.7m2，二層為全封閉形式，配套安裝電動(dòng)起重機(jī)1臺(tái)(2T)。建筑物采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方式。
(3) 實(shí)施效果
項(xiàng)目改造完成后經(jīng)調(diào)試試運(yùn)，系統(tǒng)能夠達(dá)到額定出力，將對(duì)電廠安全、節(jié)能、環(huán)保等方面起到重要的作用。
經(jīng)過(guò)初步分析，進(jìn)行電廠污泥處理的合理方案應(yīng)該將凈化系統(tǒng)的污泥和其他污泥分開，能夠減少污泥排放，降低生產(chǎn)成本，提高資源綜合利用率。同時(shí)具有以下優(yōu)勢(shì)：
(1) 可以改善電廠化學(xué)污泥系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，提高全廠污泥處理系統(tǒng)的出力，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和靈活性，有利于安全生產(chǎn)。
(2) 有利于降低有害污泥處理量，減少環(huán)境污染，從而降低污泥處理成本和電廠環(huán)保投入。有利于污水回收再利用，減少全廠耗水量，有良好的經(jīng)濟(jì)效益。無(wú)錫水處理設(shè)備，無(wú)錫去離子水設(shè)備，無(wú)錫純水設(shè)備
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