上海反滲透水處理設備解讀：污泥連續熱力干化耦合絕氧熱解工藝進介紹
【上海水處理設備網www.esdzu.com】本文對污泥連續熱力干化耦合絕氧熱解工藝進行了詳細介紹，并以青島市即墨區300t/d污泥干化碳化處置工程為例進行了分析。污泥熱力干化碳化技術具有減量化徹底、熱量利用率高、排放環保、重金屬固化、產物平安利用等優點，基于上述技術和環境友好優勢，該工藝成為實現污泥處置的優選工藝之一。
鄉村污水處置過程中，污水經過一系列處置得以達標排放，而大量污染物被富集、濃縮而轉移至污泥中。2015年全國污泥年總產量接近4000萬噸（以含水率80%計）依照預測，2020年污泥產量將突破年6000萬噸。城鎮污水處置廠污泥不只含水量高、易腐爛、有強烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、銅等重金屬和多環芳烴等難以降解的有毒有害及致癌物質。污泥未經處置隨意堆放，經過雨水的侵蝕和滲漏作用，易對地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類身體健康[2-3]
2020年7月國家發改委、住建部聯合印發的鄉村生活污水處置設施補短板強弱項實施方案》明確提出到2023年，進一步提高鄉村污泥無害化處置率和資源化利用率[4]
國內目前污泥處置的最終去向可分為衛生填埋、土地利用、厭氧消化、好氧堆肥、干化焚燒、炭化等。上述技術中污泥碳化和焚燒能實現污泥的完全減量化，而熱解碳化跟焚燒相比，具有煙氣排放量少、源頭抑制二噁英生成、污泥炭用途平安多樣等優點，采用熱解碳化技術處置污泥越來越普遍[5-7]
01污泥絕氧熱解碳化成套工藝
污泥絕氧熱解碳化技術，就是將脫水后的污泥（含水率30%以下）進行間接絕氧加熱，使污泥在500650℃溫度下進行熱分解，固體產物冷卻后成為污泥炭，熱解產生的揮發性氣體燃燒后提供碳化所需熱量的技術。
污泥中的重金屬在碳化過程中轉化為殘渣態，實現了穩定化，防止在自然界中釋放析出，實現完全平安處置。同時污泥中的抗生素在碳化過程完全分解，上海反滲透水處理設備完全無害化。
污泥炭產物可平安消納使用，用途廣泛。碳化過程中，污泥中豐富的NPK絕大部分留存在污泥炭中，因此污泥炭可作為園林綠化營養土、土壤改良劑；污泥炭化學和物理性質穩定，可作為建材原料使用；又由于其含有較發達的孔隙結構，可作為吸附資料直接或加工后使用；同時污泥炭含水率極低，熱值約1500大卡，也可以作為燃料使用。
因此，目前的污泥資源化利用技術中，污泥熱解碳化技術是國際上最先進的環保熱點技術之一。
02工藝流程
1污泥濃縮：污水處置廠含水率97%脫水污泥通過泵輸送至調質池中，添加藥劑后，經疊羅濃縮機濃縮到含水率95%泥漿。
2污泥調質：調配好的污泥通過泵送至污泥調理罐，加入藥劑后進行攪拌調理，使污泥的細胞壁破壞，便于后續擠壓脫水。
3板框脫水：調理后的污泥送入板框機進行固液分離，污泥含水率降至60%左右。
4熱力干化：板框脫水后的60%泥餅送入污泥干燥機，干燥機內與碳化爐排出的余熱煙氣接觸，加熱蒸發水分，將含水率60%左右的污泥干燥至含水率20%以下。
此環節，也可利用蒸汽余熱鍋爐，吸收碳化爐排出的熱煙氣發生蒸汽，送入污泥蒸汽干化機，與污泥間接接觸蒸發脫水。
5熱解炭化：含水率20%左右的污泥，輸送進入連續式絕氧熱解碳化爐，與熱煙氣間接加熱發生熱解碳化反應，發生污泥炭排出經冷卻后，送至炭渣儲存倉。碳化產生的熱解氣進入熱解氣燃燒系統燃燒。
6熱解氣燃燒：由碳化爐產生的熱解氣，進入熱解氣燃燒裝置，發生800~900℃的煙氣，返回碳化爐，為熱解碳化提供熱量。污泥熱值較低時導致熱解氣熱量缺乏時，由天然氣補充提供。
7熱量的梯級利用：為了充分回收熱量，熱解炭化爐產生的熱解氣燃燒后，發生900℃左右的熱煙氣，熱煙氣首先進入熱解爐，提供熱解所需熱量，從熱解爐出來的煙氣溫度為600℃左右，為脫水泥餅的熱力干燥提供熱量，干燥后煙氣溫度降至120℃后進入煙氣處置系統上海反滲透水處理設備。
8煙氣處置系統：熱解氣和天然氣燃燒過程中，會發生氮氧化物和二氧化硫等污染物。煙氣通過脫硝、脫硫、除塵等工藝處置后達標排放。
03工藝優勢
1占地小
采用熱化學處置技術，與其它非熱化學處置技術如堆肥等相比，具有處置速度快、處置周期短，設備處置量大，占地面積小等優勢。
2減量化顯著
減量化徹底，一次性減少污泥體積和總量90%以上。
3無害化完全
熱解炭化處置后可實現100%殺滅各種有害病原菌，并完全消解抗生素。
4能耗低
污泥中的熱值通過梯級利用的方式，得到最大程度的利用，大大降低了能耗本錢。
5清潔燃燒
燃燒的為熱解過程產生的合成氣體，為清潔燃燒。
6重金屬固化不再釋放
熱解炭化過程使污泥中重金屬存在形態變得更加穩定、不會在后續利用中再釋放、無害且有廣泛的用途。
7不受季節影響
該系統采用機械脫水和熱力干燥，冬季低溫下和夏季高溫下均能穩定運行，不受季節和氣溫的影響。
8產物可安全利用
污泥熱解炭化的產物為污泥生物炭，含水率極低，性質穩定，送至熱電廠作為輔助燃料或作為園林改良土使用，符合循環經濟的發展思路。
04典型案例分析
1項目簡介
山東省青島市即墨300t/d市政污泥熱解炭化項目，位于青島市即墨區即墨污水處置廠院內，設計日處理污泥300噸/天，消納處置即發污水處置廠內產生的污泥。
項目采用污泥調理+板框脫水+熱力干化+熱解炭化+尾氣處置的工藝路線，建設有4套板框脫水系統，2條污泥干化碳化生產線。運行數據顯示，污泥減量化程度達到90%以上，處置后的污泥炭渣作為建材原料在當地消納使用。
該項目已于2019年建成投產，穩定運行，解決了即墨區污泥出路問題，可為國內污泥熱解碳化處置項目提供參考。
2項目平安性設計
1干化單元平安性設計
本項目污泥干化熱煙氣直接換熱干化的方式。進入污泥脫水后含水率60%左右，含濕量大。污泥進入干燥機，干燥機內高速旋轉的破碎裝置作用下，與污泥與煙氣進行快速降溫蒸發過程，干燥過程中，污泥溫度低于100℃，煙氣含氧量低，平安可靠上海反滲透水處理設備。
2熱解碳化單元平安性設計
干燥后的污泥（含水率20%以下）進入碳化爐后，被煙氣爐產生的煙氣間接加熱，熱煙氣不與污泥直接接觸，污泥處于絕氧狀態，整個系統處于微負壓狀態，通過氮氣密封系統實現和外部氧氣的隔絕，將污泥轉化為污泥炭，實現平安運行。
具體平安設計如下：
①熱煙氣與污泥間接接觸，不直接接觸，確保平安。
②污泥碳化采用多重組合密封，包括啟動、停機和運行過程中的充氮保護，確保污泥熱解過程處于絕氧環境，確保運行平安性。
③污泥碳化爐內為微負壓，同時又有多重密封維護，防止了熱解氣外溢和空氣進入，確保了平安性。
3熱解氣燃燒單元平安性設計
①熱解氣燃燒爐采用負壓設計，防止煙氣外溢，實現平安和環保。
②天然氣作為熱解氣穩燃火炬，繼續為熱解氣的燃燒提供點火能量，保證熱解氣及時著火燃盡；
③熱解氣燃燒爐內采用蓄熱結構，高溫蓄熱材料在燃燒過程中保持在800~1000℃，當熱解氣熱值和成分動搖時，蓄熱結構能保證熱解氣穩定著火燃燒；熱風爐設置燃燒攝像頭和等離子火焰監測，準確監控燃燒狀況上海半導體超純水設備。
上述設計確保了污泥在干化及熱解碳化過程的平安性，實現平安穩定運行。
3污泥重金屬固化效果分析
污泥炭產物的平安性是本技術的優勢，對于本項目產生的污泥生物炭樣品，依照《危險廢物鑒別規范 浸出毒性鑒別GB5085.3-2007進行重金屬浸出毒性測試，測試結果如表2所示。
從表2測試結果來看，所有的重金屬經過熱解碳化處理后，其重金屬的生物毒性降低到很低的水準，遠遠優于規范限值的要求。
這意味著污泥生物炭產品在進入自然界中，其中的重金屬不再會對生物鏈造成危害，可以平安利用的
05總結
1污泥調理脫水、熱力強化干化、連續絕氧熱解碳化技術的集成應用，具有能量利用效率高、減量化徹底、排放環保、污泥炭平安利用等優點，成為污泥處置領域的優選技術。
2污泥連續絕氧熱解碳化技術，采用中溫熱解工藝，將污泥在絕氧條件下間接加熱，發生的熱解氣高溫條件下低氮燃燒，符合850℃燃燒2s以上的條件，實現清潔燃氣的燃燒，從源頭上抑制了二噁英的發生，環保排放優良。
3采用熱力干化耦合絕氧連續熱解碳化技術，憑借環保方面的巨大優勢，不易發生鄰避效應，選址落地更加容易，市政污泥處置處置的發展趨勢和方向。
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