小型生活污水處理設(shè)備質(zhì)量安全可靠
氣化。衛(wèi)輝市50t/d污泥(含水率80%)綜合處置工程采取深度脫水處理工藝干化至含水率60%以下，然后經(jīng)過(guò)造粒，輸送至固定床熱解氣化裝置，經(jīng)一系列反應(yīng)后污泥有機(jī)質(zhì)被熱解氣化成可燃?xì)猓Ｓ辔镔|(zhì)形成熔渣，可燃?xì)饨?jīng)發(fā)電裝置余熱用于污泥烘干系統(tǒng)。
示范工程采用氣化發(fā)電余熱預(yù)干燥污泥，存在干化污泥造粒、氣化氣發(fā)電致使系統(tǒng)較為復(fù)雜，運(yùn)行能耗較高等問(wèn)題。根據(jù)我國(guó)城市污泥干燥后的粒度、熱值等特點(diǎn)，本文提出一種污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝。
二、污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝設(shè)計(jì)
1、工藝流程概述
由污泥運(yùn)輸車將含水率為80%的濕污泥運(yùn)送至污泥儲(chǔ)倉(cāng)，污泥儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)的污泥經(jīng)濕污泥輸送系統(tǒng)將濕污泥輸送到污泥干燥系統(tǒng)入口內(nèi)，濕污泥在間接干燥機(jī)內(nèi)將含水率80%的濕污泥干燥到含水率30%-40%，再由送入氣化機(jī)內(nèi)與生物質(zhì)熱解氣化產(chǎn)生的熱解氣供干燥系統(tǒng)使用，熱解氣化廢渣可用于土壤改良和建材利用。
2、工藝設(shè)計(jì)
污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝由濕污泥儲(chǔ)存系統(tǒng)、污泥干燥系統(tǒng)、熱解氣化系統(tǒng)、熱能利用系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)和灰渣系統(tǒng)六大系統(tǒng)構(gòu)成。
2.1 濕污泥儲(chǔ)存系統(tǒng)
由污泥運(yùn)輸車將含水率為80%的濕污泥卸入濕污泥存儲(chǔ)系統(tǒng)，然后用泵或刮板輸送輸送至污泥中轉(zhuǎn)倉(cāng)，中轉(zhuǎn)倉(cāng)為污泥干燥給料計(jì)量裝置。
2.2 污泥干燥系統(tǒng)
污泥中轉(zhuǎn)倉(cāng)內(nèi)的污泥經(jīng)螺旋輸送機(jī)定量將濕污泥輸送到閃蒸干燥機(jī)內(nèi);濕污泥在干燥機(jī)內(nèi)被高速氣流流化后，由來(lái)自熱風(fēng)爐提供的熱煙氣進(jìn)行干燥，可將污泥的含水率由80%干化到30%-40%;流化干燥后的污泥隨氣體進(jìn)入具有污泥專用布袋除塵器內(nèi)除塵實(shí)現(xiàn)泥氣分離。
2.3 熱解氣化系統(tǒng)
除塵器收集的泥粉再由氣力輸送至氣化機(jī)內(nèi)與生物質(zhì)燃料一起在缺氧條件下送入流化床氣化爐中進(jìn)行熱解氣化，借助于部分空氣(或氧氣)作用，使污泥和生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原、重整反應(yīng)，熱解伴生的焦油進(jìn)一步熱裂化或催化裂化為小分子碳?xì)浠衔?，獲得含CO、H2和CH4的可燃?xì)怏w。氣化機(jī)產(chǎn)生的可燃?xì)鈩t作為熱風(fēng)爐的燃?xì)膺M(jìn)入熱風(fēng)爐燃燒。
2.4 熱能系統(tǒng)
可燃?xì)怏w在熱風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)釤煔?溫度為800-1000℃)通入干燥進(jìn)用于污泥干燥，來(lái)自換熱器加熱后的空氣作為助燃空氣進(jìn)入熱風(fēng)爐，進(jìn)一步提高熱能利用效率。
2.5 尾氣處理系統(tǒng)
干燥后污泥經(jīng)污泥專用布袋除塵器進(jìn)行固氣分離，再通過(guò)空氣換熱器回收余熱用于氣化系統(tǒng)和熱能系統(tǒng)空氣預(yù)熱，然后后進(jìn)入洗滌塔進(jìn)二次除塵、急冷，送入生物除臭系統(tǒng)進(jìn)行除臭處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
2.6 灰渣系統(tǒng)
經(jīng)氣化爐熱解氣化后廢渣經(jīng)冷卻螺旋冷卻至200℃以下，經(jīng)倉(cāng)泵輸灰系統(tǒng)送入灰渣倉(cāng)，然后由汽車運(yùn)輸出廠，該灰渣可用于土壤改良和建材原料。
三、處理效果
小型生活污水處理設(shè)備質(zhì)量安全可靠系統(tǒng)廢氣經(jīng)尾氣凈化系統(tǒng)處理后達(dá)到《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2014)中表4生活垃圾焚燒爐排放煙氣中污染物限值、表5生活污水處理設(shè)施
在石油開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，如鉆井、壓裂、試采和煉制等環(huán)節(jié)，泥土或其他雜質(zhì)混入原油或者成品油中，形成由水、油、泥砂及礦物質(zhì)等構(gòu)成的混合廢物稱為含油污泥，簡(jiǎn)稱油泥。目前世界上油泥的三大來(lái)源為石油化工、金屬加工和食品加工，我國(guó)僅石油開(kāi)采和煉制行業(yè)每年產(chǎn)生的油泥就達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸，而且每年還在快速增長(zhǎng)。在美國(guó)，石化行業(yè)產(chǎn)生的油泥已被列入其資源保護(hù)與回收法(RCRA)中，并將其定義為危險(xiǎn)廢物，原因就是該類油泥含有各種致畸、致癌的有毒物質(zhì)，如苯系物、酚、蒽、芘類等。隨著我國(guó)的環(huán)保力度越來(lái)越大，油泥也被列入我國(guó)的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》HW08條目中，強(qiáng)制對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理。我國(guó)最近發(fā)布的《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選指導(dǎo)值》第三次征求意見(jiàn)稿中，又分別對(duì)農(nóng)用地和建設(shè)用地接納的污泥油含量及重金屬含量提出了明確的限值，為油泥的高標(biāo)準(zhǔn)處理處置提供了依據(jù)。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)油泥的復(fù)雜特性，在控制油泥產(chǎn)生的源頭、對(duì)已有油泥進(jìn)行資源化利用、對(duì)油泥不可利用的部分進(jìn)行安全化處置等方面開(kāi)展了大量的研究工作，欲將油泥殘?jiān)械挠秃亢椭亟饘俸拷抵翗?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以下，形成了如溶劑萃取技術(shù)、熱洗處理技術(shù)、熱萃取脫水處理技術(shù)、焚燒處理技術(shù)、生物處理技術(shù)、熱解處理技術(shù)等多種油泥處理技術(shù)，實(shí)踐表明，溶劑萃取技術(shù)、熱洗處理技術(shù)和熱萃取脫水處理技術(shù)對(duì)油泥的處理均不夠生物處理技術(shù)條件要求苛刻，無(wú)法回收油品且難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化;焚燒處理后的油泥雖能達(dá)標(biāo)排放，但是處理成本高、耗能大，還會(huì)產(chǎn)生二次污染。
油泥熱解技術(shù)研究起步于20世紀(jì)80年代。Schmidt等利用循環(huán)流化床裝置研究了油泥的熱解特性，該裝置的缺點(diǎn)是熱解氣帶走大量顯熱，且處理的物料粒度需小于1cm;Karayildirim等分別利用熱質(zhì)聯(lián)用和固定床熱解處理油泥，研究了不同溫度下的熱解油、氣及殘?jiān)漠a(chǎn)率和品質(zhì)差異;Dominguez等分別利用微波爐和電阻爐研究了不同爐型對(duì)油泥熱解產(chǎn)物油成分的影響，微波爐熱解處理油泥主要得到高熱值的正構(gòu)烷烴、芳香族化合物和長(zhǎng)鏈脂肪族羧酸等物質(zhì)，而電阻爐熱解處理油泥主要得到菲、熒蒽、苯并芘等多環(huán)芳香烴產(chǎn)物。已有研究表明，油泥經(jīng)熱解技術(shù)處理后的體積減量化效果可以達(dá)到一半以上;油泥的熱解過(guò)程還是一個(gè)促使重金屬在殘?jiān)胁粩喔患倪^(guò)程，重金屬在熱解殘?jiān)懈患?，其形態(tài)所具有的耐浸出性比在焚燒后底灰中的更高。因此，油泥的熱解處理技術(shù)是一種非常有潛力的油泥處理技術(shù)，具有其他處理方式不可比擬的顯著優(yōu)勢(shì)。但是國(guó)內(nèi)由于之前政策寬松，油泥熱解技術(shù)發(fā)展遲緩，多為實(shí)驗(yàn)研究階段，存在著效率較低、處理不達(dá)標(biāo)、二次污染嚴(yán)重等問(wèn)題，急需進(jìn)一步完善。針對(duì)目前油泥熱解處理技術(shù)不成熟的問(wèn)題，本課題以新疆某地區(qū)的油泥為例，通過(guò)對(duì)其基本物理化學(xué)性質(zhì)和熱解特性進(jìn)行研究，得到該油泥熱解處理過(guò)程的相關(guān)參數(shù)，為其無(wú)害化、減量化和資源化處理提供借鑒和參考。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1 原料
油泥原料取自新疆某地區(qū)，如圖1所示，可以看出，該油泥含液率較高，呈乳化狀態(tài)并具有一定程度的流動(dòng)性，在進(jìn)行固定床熱解時(shí)不利于傳熱并導(dǎo)致受熱不均勻，需要對(duì)其采取預(yù)處理后再進(jìn)行試驗(yàn)。將該油泥靜置24h并進(jìn)行油水分離后，將下層泥渣在105℃條件下干化2h，使其水質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在20%以內(nèi)，即預(yù)處理后的油泥應(yīng)呈現(xiàn)固體狀態(tài)，而不是流動(dòng)狀態(tài)，以便于熱解過(guò)程
產(chǎn)生的污泥、一般工業(yè)固體廢物專用焚燒爐排放煙氣中二噁英類限值執(zhí)行。廢氣處理后NH3和H2S排放速率達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，廠界惡臭污染物應(yīng)滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水經(jīng)簡(jiǎn)單處理后達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB31962-2015-T)表1中B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
污泥熱解氣化殘?jiān)嵌栊?，疏松和干燥的物質(zhì)，富含鉀和磷，因此具有極多的利用可能。殘?jiān)饕煞譃镾iO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等無(wú)機(jī)氧化物，與電廠粉煤灰成分類似，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置制磚用泥質(zhì)》GB/T25031-2010)標(biāo)準(zhǔn)要求
