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含銅污泥污泥回轉(zhuǎn)窯干化方案

1.1 總體方案思路

本項(xiàng)目含銅污泥的處理處置流程為：污泥—收集運(yùn)輸—進(jìn)場接收（稱重計(jì)量）—鑒別—貯存—干化預(yù)處理—包裝外售。

1.2 污泥干化工藝選擇

根據(jù)調(diào)研資料，含銅污泥含水率一般在75%～80%，污泥呈半固態(tài)，需干化脫水后送至金屬冶煉廠進(jìn)一步提煉。污泥干化常規(guī)方法主要有自然干化、熱力干化、高干脫水等。

1.2.1自然干化

自然干化是指將污泥攤鋪晾曬于具有自然濾層或人工濾層的干化場中，借助自然力和介質(zhì)（如太陽能、風(fēng)能和空氣），使得污泥中的水分因周邊空氣的蒸汽壓的不同而形成從內(nèi)向外的遷移（蒸發(fā)）。該方法適用于氣候比較干燥、占地不緊張以及環(huán)境衛(wèi)生條件允許的地區(qū)。由于氣候條件（降雨量、蒸發(fā)量、相對密度、風(fēng)速、年冰凍期）起著至關(guān)重要的作用，我國南方大多數(shù)具有多雨潮濕季節(jié)的地區(qū)難以適用。此外隨著工業(yè)化、城市化的高速發(fā)展，很多北方的大中型發(fā)達(dá)城市也已難找到適當(dāng)?shù)耐恋亍?/p>

自然干化的周期長（根據(jù)氣候條件差異極大），可以采用頻繁機(jī)械攪拌和翻到工藝的強(qiáng)化自然干化來縮短周期；但占地面積大，臭氣污染嚴(yán)重等問題的存在，仍以處理小規(guī)模經(jīng)過厭氧消化的脫水污泥為佳。

1.2.2熱力干化

污泥的大規(guī)模、工業(yè)化處理工藝中*常見的是熱力干化。事實(shí)上，通常人們所討論的“干化”多數(shù)是指熱力干化。熱力干化是指利用燃燒化石燃料所產(chǎn)生的熱量或工業(yè)余熱、廢熱，通過專門的工藝和設(shè)備，使污泥失去部分或大部分水分的過程。這一過程具有處理時間短、占用場地小、處理能力大、減量率高、衛(wèi)生化程度高、外部因素影響小（如氣候、污泥性質(zhì)等）、*終處置適用性好和靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。

污泥熱力干化工藝通常有半干化（含水率不高于40%）和全干化（含水率低于20%）兩種，熱干化工藝一般僅用脫水污泥，主要技術(shù)性能指標(biāo)（以單機(jī)升水蒸發(fā)量計(jì)）為：熱能消耗2940～4200KJ/kgH2O，電能消耗0.04～0.90KW kgH2O。污泥含水率55%～65%時，熱值為4.8～6.5MJ/kg，可自持燃燒，這樣不會受電廠熱負(fù)荷的影響，真正達(dá)到無害化處理效果。

但熱力干化的缺點(diǎn)在于初建投資大，具有一定的運(yùn)行風(fēng)險，采用化石燃料提供熱能的成本因燃料價格而相對較高。因此，對于人口密集、土地資源緊張的大中型城市污水廠來說，熱力干化成為一種首先的減量化工具。

1.2.3高干脫水

高干脫水一般是指采用化學(xué)和物理的綜合方法對污泥顆粒進(jìn)行表面化學(xué)改性，使其顆粒表面的水和毛細(xì)孔道中的束搏水使其成為自由水，然后通過高強(qiáng)度機(jī)械壓濾析出達(dá)到高干的目的。一般污泥是通過加藥改性和機(jī)械壓濾方式把含水率從80%左右降低至50%以下，干化后的污泥或填埋或送至燃煤電廠或垃圾電廠與燃煤或生活垃圾混合焚燒發(fā)電。

該技術(shù)是從機(jī)理、藥劑、機(jī)械進(jìn)行匹配。其中所加藥劑不僅可以通過螯合作用除去水中的金屬離子，還可以通過電中和作用、氫鍵作用和架橋作用將水中的微粒凝聚成較大的絮體而聚沉下來。因此，藥劑中主要起吸附作用的改性固體無機(jī)藥劑與主要起架橋作用的有機(jī)高分子藥劑相互協(xié)同互補(bǔ)。藥劑中的無機(jī)成分對污泥微粒進(jìn)行吸附聚沉，其成分中存在著可交換的水合陽離子(如Ca2+、Na+、K+)和層間水等,這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就決定了它在垂直層面方向上有可膨脹性和較大的內(nèi)、外表面積,使其具有較強(qiáng)的吸附性能和陽離子交換性能, 因而對水中的金屬陽離子和微粒均有一定的吸附性，而其納米級的粒徑使其外表面積變大、吸附性能得到很大提高,藥劑中還加入微量交聯(lián)劑后使其層間域進(jìn)一步開放、撐大,使其吸附范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

污泥加藥后，泥中的膠體結(jié)構(gòu)因加藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在膠核上形成結(jié)晶和長大，吸附水轉(zhuǎn)化為結(jié)晶結(jié)構(gòu)水，結(jié)晶結(jié)構(gòu)形成后即實(shí)現(xiàn)了生活污水污泥的固態(tài)化。這種固態(tài)化的過程是不可逆的過程從而保證了改性后污泥不致二次污泥化并且污泥形成晶體結(jié)構(gòu)后，其所含水分可被迅速分離蒸發(fā)。

改性后的污泥以0.6～1.0MPa的輸送壓力送入本污泥脫水機(jī)的多塊濾板之間的空隙內(nèi)，在污泥輸送至濾板之間的空隙內(nèi)過程中，即有部分水分被濾出，輸送結(jié)束后，關(guān)閉本污泥脫水機(jī)的進(jìn)泥閥門，啟動本污泥脫水機(jī)的高壓油泵，由高壓油泵提供25～30MPa的壓力使濾板之間空隙內(nèi)的污泥再次壓濾，得到含水率為50%以下的半干泥餅。高壓油泵提供的壓力傳遞到濾板上，使濾板的壓力從1.0～5.0MPa逐步升高，使濾板之間的污泥再次壓濾脫水。

高干脫水技術(shù)從污泥含水分的賦存狀態(tài)入手，根據(jù)物化性分段對應(yīng)，按其物性，各得其所。具有學(xué)科交叉，技術(shù)嫁接的創(chuàng)新特點(diǎn)，但新增設(shè)備多、工藝復(fù)雜、工程投資大，且改性藥劑會提高污泥重金屬含量，增加環(huán)境風(fēng)險。

1.2.4 干化工藝比選

為推薦處置難度小、運(yùn)行成本低的污泥減量化技術(shù)，以下將從技術(shù)可靠性、工程投資、處置成本等方面對上述三種工藝進(jìn)行論證。

表7.2-1  污泥干化工藝比選一覽表

根據(jù)上述三種處置工藝比選，本項(xiàng)目場地面積有限，不適合采用自然干化工藝，可采用蒸汽或?qū)嵊椭袑ξ勰噙M(jìn)行干燥處理，熱源穩(wěn)定、一次性投資較小，且成本較低；而采用高干脫水需要投加氯化鐵絮凝劑，增加污泥鐵含量，且處置成本較高。因此，本方案推薦熱力干化工藝。

1.3 熱力干化工藝選擇

含銅污泥干化常見的工藝主要包括：回轉(zhuǎn)窯干化、噴霧干化、槳葉式干化等工藝。其中回轉(zhuǎn)窯干化又稱轉(zhuǎn)鼓干化，是將熱煙氣直接通過轉(zhuǎn)鼓直接與污泥接觸達(dá)到干化的目的，干化效率較高；噴霧干化是將污泥霧化后與煙氣形成對流，干化效果好，顆粒極細(xì)；而槳葉式干化為間接式干化，干化熱源一般為導(dǎo)熱油或蒸汽。從幾種干化技術(shù)來看，直接加熱回轉(zhuǎn)窯干化技術(shù)設(shè)備簡單，易操作，運(yùn)行費(fèi)用低，因此本項(xiàng)目推薦回轉(zhuǎn)窯干化工藝。

1.4 工藝單元說明

含銅污泥暫存于污泥暫存區(qū)，污泥通過計(jì)量皮帶輸送機(jī)輸送至螺旋加料器中。啟動干燥機(jī)讓筒體旋轉(zhuǎn)起來，開始預(yù)熱（由小逐漸增大），料倉入口溫度達(dá)450℃時將高濕物料由輸送機(jī)至干燥機(jī)進(jìn)料口，經(jīng)過導(dǎo)料口與高溫?zé)犸L(fēng)接觸，蒸發(fā)水分，物料在大導(dǎo)角的抄板抄動下，便被導(dǎo)入清理工作區(qū)域；濕物料被抄板抄起形成料幕狀態(tài)，物料滾落時容易粘接在筒壁上，此區(qū)域安裝有清掃裝置，可以清掃內(nèi)壁上粘附的物料，又能對物料團(tuán)球塊起破碎作用，因此增加了熱交換面積，提高了傳熱傳質(zhì)的效益，提高了干燥速率；隨著滾筒的運(yùn)轉(zhuǎn)物料進(jìn)入傾斜揚(yáng)料板區(qū)域，此區(qū)域是低溫干燥區(qū)域，物料已是低水分松散狀態(tài)，不具有粘接現(xiàn)象，此時物料經(jīng)熱交換后已達(dá)到烘干的目的，進(jìn)入出料區(qū)域；此區(qū)域滾筒不設(shè)抄板，滾動滑行至排料口，經(jīng)螺旋輸送機(jī)將烘干的物料輸出。

在加熱過程中，由于高濕物料遇高溫時，產(chǎn)生大量的廢氣；在系統(tǒng)中增加了廢氣處理工藝，將廢氣引入煙氣凈化設(shè)備，經(jīng)旋風(fēng)除塵、噴淋洗滌處理后15m高空達(dá)標(biāo)排放。

圖7.4-1污泥干化預(yù)處理工藝流程圖

1.5 工藝單元設(shè)計(jì)

1.5.1污泥干化間

廠外收集的含銅污泥進(jìn)干化車間污泥儲存區(qū)貯存，通過叉車送入皮帶輸送機(jī)，然后送入螺旋加料器中。污泥干化間按照功能分三個區(qū)域，即污泥儲存區(qū)、污泥干化區(qū)和成品包裝區(qū)，其中污泥儲存區(qū)與污泥干化區(qū)進(jìn)行隔離，設(shè)置物流通道。干化車間內(nèi)鋪設(shè)地溝將設(shè)備沖洗水排入車間外滲濾液收集池，交由處置單位處理。

污泥干化車間建筑面積約為2500m2，其中一層1000 m2、二層1500 m2。車間按照現(xiàn)有建筑進(jìn)行改造，按照丙類設(shè)防，車間地面及墻裙（四周墻裙高1.0 m），考慮防滲（地面做環(huán)氧地坪漆，厚度不小于2.5mm，墻裙壁涂地坪漆厚度不小于1.5mm。）、防酸堿腐蝕。

1.5.2污泥干燥系統(tǒng)

（1）污泥上料皮帶輸送機(jī)

污泥干化系統(tǒng)設(shè)置一臺污泥皮帶輸送機(jī)，將污泥輸送至螺旋加料器。采用“人”字型裙邊輸送帶式,防止物料散落。

主要參數(shù)說明：

數(shù)量：1臺

型號：JZ-SSD600

輸送能力：10t/h

尺寸：6000*790*2650mm

材質(zhì)：關(guān)板及主體部分為40mm鐵板，采用8#槽鋼、裝有滑輪減少摩擦，以便移動。

輸送機(jī)馬達(dá)：采用渦輪減速機(jī)，傳動平穩(wěn)、噪音低；輸送帶速度為18m/min，滾筒體采用6308軸承。功率3.0KW。

（2）污泥螺旋加料器

主要是為了精確計(jì)量和投加物料，含銅污泥進(jìn)料系統(tǒng)后端設(shè)有1臺計(jì)量螺旋對污泥進(jìn)行計(jì)量和定量投加，末端接入回轉(zhuǎn)窯燃燒室前端。運(yùn)行方式：變頻控制，通過計(jì)量螺旋轉(zhuǎn)速來確定投加量；

主要參數(shù)說明：

數(shù)量：1臺

輸送能力：8.0t/h

功率：2.2kW

螺旋尺寸：Φ300×1600

材質(zhì)：不銹鋼

（3）回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)

含銅污泥由特殊結(jié)構(gòu)的螺旋加料器穩(wěn)定連續(xù)地加入到干燥滾筒中進(jìn)行干燥，污泥與煙氣采用順流式烘干，煙氣流量為25000Nm3/h，煙氣進(jìn)口溫度450℃，出口溫度為110℃，滾筒內(nèi)設(shè)置有燃燒室、導(dǎo)料區(qū)、清理區(qū)域（設(shè)置破拱裝置）、傾斜揚(yáng)料板區(qū)、出料區(qū)；主機(jī)尾部出料端裝有可調(diào)節(jié)堰板，出料口設(shè)置取樣口。

主要參數(shù)說明：

數(shù)量：1臺

生產(chǎn)能力：5-12t/h

功率：18.5KW

尺寸：Φ2200×12000

材質(zhì)：碳鋼，主體主機(jī)筒體進(jìn)行80mm厚的保溫，外包彩鋼板

轉(zhuǎn)速范圍：1.5-6r/min

干燥效率：污泥含水率降至50%

傾斜度：3-5%

重量：33t

配套設(shè)備：

星型卸料器1套，碳鋼組件，10L/轉(zhuǎn)，功率1.1Kw

（4）燃燒室

系統(tǒng)設(shè)有1臺柴油燃燒噴槍，供應(yīng)污泥干化熱源。燃燒室在回轉(zhuǎn)窯導(dǎo)料口前端處，沿著內(nèi)壁用小刀耐火磚加玻璃水混合耐火泥砌成密室。

主要參數(shù)說明：

耐火磚尺寸：230×（6.5+4.5）×115

燃燒室尺寸：Φ2050×2500

進(jìn)口溫度：420±20℃

配套設(shè)備：

柴油燃燒爐1套，型號：JZRZY-120，霧化壓力：0.8-1.2MPa，燃料消耗：5-2400kg/h。

1.5.3廢氣處理系統(tǒng)

（1）旋風(fēng)分離器

轉(zhuǎn)窯干燥裝置廢氣出口設(shè)置一套旋風(fēng)分離器，分離廢氣帶出的粉塵，除塵效率一般在90%，收集的粉塵直接與干化污泥進(jìn)行混合作為產(chǎn)品。

主要參數(shù)說明：

設(shè)備尺寸：Φ1200×3500

主體尺寸：Φ1200×1800

關(guān)風(fēng)機(jī)：  9L 1.5KW

除塵效率：≤5um 75%，＞5um 90%

過濾風(fēng)速：9-11m/s

（2）噴淋洗滌塔

本設(shè)計(jì)噴淋洗滌塔采用直立逆流式洗滌吸塔，在洗滌塔的噴淋系統(tǒng)上層有一氣液分離裝置，該分離裝置是將吸收液分離下來，阻塞進(jìn)入風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

洗滌吸收液循環(huán)裝置由循環(huán)泵、不堵塞噴嘴、噴管、循環(huán)水箱、固液分離器、壓力表等組件組成。洗滌吸收液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時考慮到了布水的均勻及水體污染顆粒的存在。管道上安裝了固液分離器及采用不易堵塞、拆裝方便的螺旋噴嘴。洗滌吸收液循環(huán)裝置由電控柜控制運(yùn)行。合上循環(huán)泵運(yùn)行安鈕，循環(huán)泵運(yùn)轉(zhuǎn)。循環(huán)水箱的中和液通過循環(huán)泵、固液分離器、噴管、不堵塞噴嘴、再到循環(huán)水箱，實(shí)現(xiàn)了中和液和氧化液的不間斷循環(huán)運(yùn)行。

噴淋洗滌塔每級循環(huán)水箱裝有補(bǔ)水電磁閥、自動液位浮球閥一個。補(bǔ)水電磁閥受自動液位儀控制，當(dāng)液位處于低位時，自動液位儀給補(bǔ)水電磁閥信號，補(bǔ)水電磁閥打開，向循環(huán)水箱補(bǔ)水。當(dāng)液位元處于高位時，自動液位儀給補(bǔ)水電磁閥信號，補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉，停止補(bǔ)水。并有獨(dú)立的廢液排放系統(tǒng)。每個系統(tǒng)排污口、球閥。循環(huán)水箱的循環(huán)液循環(huán)一定時間后需要排放。

噴淋洗滌塔主體組成如下：

處理風(fēng)量：25000 Nm3/h

型式：直立逆流式洗滌塔

數(shù)量：1套

材質(zhì)：聚丙烯- PP，防腐

厚度：12mm

主體部分：循環(huán)水槽、過濾裝置、填充層、除水層、檢修窗口等

PVC噴淋系統(tǒng)：循環(huán)水泵、灑水管道、螺旋防堵噴嘴、水位控制閥及開關(guān)

配套設(shè)備：

引風(fēng)機(jī)1臺，型號FAN-SY-YS-030，材質(zhì)FRP，功率18.5Kw靜壓：140MMAQ  1400PA。

填充材料：

①填充洗滌層：填充物系采用特拉瑞德(TELLERETTE PACKING No.2-K TYPE)。其材質(zhì)為PP制，空隙率95%，對氣流阻力小，表面積(94M2/M3)，其內(nèi)部壓力損失為20mmAq，均有螺旋噴嘴型式非阻塞型，其材質(zhì)為(PP)。

②除霧層：去除效率(10microns)達(dá)99%以上，采用特拉瑞德(TELLERETTE PACKING No.1-R TYPE)其材質(zhì)為PP。

③填充支撐柵板材質(zhì)為PP。

噴淋洗滌塔主要技術(shù)指標(biāo)見表7.5-1：

表7.5-1 噴淋洗滌塔主要技術(shù)指標(biāo)

（3）煙囪

排放煙囪高度根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，我們確定排放煙囪的高度設(shè)定為15米，材質(zhì)選用碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部防腐，DN=900mm 。

井字架6號角鋼(2000×2000跨度，高度15000)1座。

1.6干化預(yù)處理工作制度

1.6.1工作制度

含銅污泥的干化預(yù)處理，全年工作330d，每天3班，每班8h，連續(xù)工作制。

1.6.2勞動定員

含銅污泥干化預(yù)處理車間因連續(xù)工作，每天三班，每班需要2人，則需6人。