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1、污泥干化系统运行安全及风险防范措施污泥干化使污水处理厂的“水、气、渣、泥”完全达标，是实现污泥稳定化、减量化、无害化的重要手段，已被人们所接受和认可。然而，由于干燥事故的频繁发生，污泥干燥的安全性成为人们关注的焦点。本文对污泥干化系统的安全隐患进行了分析和探讨，提出了确保系统运行安全的措施和建议，可为污泥干化系统设计中的安全问题提供参考。1概述在污泥减量填埋、减量焚烧、无害化土地利用等污泥资源化利用的实践探索中，污泥干化逐渐成为大规模减量化、无害化、资源化处置的有效工艺之一，也是部分污泥最终处置的预处理方式。20世纪90年代末，随着欧洲、北美等国家城市污水处理设施的普及，产生了大量的城市污泥，
2、污泥干化厂数量增多，污泥得到了很好的处置。然而，污泥干化厂事故时有发生，从污泥自燃到设备爆炸。从单个小型辅助设备到整个干燥生产线；无论安全措施设计得多么复杂和完备，污泥干化厂的事故从未间断；主要原因是早期人们对干污泥的性质认识不够。在污泥热干化过程中，存在严重的自燃和粉尘爆炸危险。污泥完全干化时(固含量大于80%)，一般较细，粒径较小。同时，由于污泥、污泥与干燥机、污泥与介质之间的摩擦碰撞，在干燥环境中可能产生大量粒径小于150m的粉尘。这种有机物含量高的粉尘，在一定的氧气、温度和点火能量条件下，可能燃烧爆炸，称为粉尘爆炸。2污泥干化事故的风险特征污泥干燥过程中的粉尘爆炸特性主要包括粉尘浓度、
3、氧气含量、点火能量和水分含量。2.1粉尘浓度粉尘爆炸必须达到一定浓度，这被称为有机物的“粉尘爆炸浓度下限”。粉尘细度没有统一的规定。考虑到其危险性，一般以150m以下的尘粒作为判断标准。粉尘细度不均，污泥干化产物粒径分布差异较大。根据对粉末的研究，在粗粉(150m)中加入5%10%的细粉，足以使有机粉尘混合物成为爆炸性混合物，炸药组分能有最大的爆炸压力。混合比对爆炸强度影响很大。只有可燃粉尘的粒径大于400m时，即使有强火源，粉尘也不会爆炸。一般认为有机粉尘爆炸浓度下限为2060g/m3，城市污泥值约为4060g/m3。2.2氧含量氧气作为助燃气体，是形成危险条件的基本元素之一。大多数干燥工艺
4、无法进一步降低粉尘浓度，因此降低介质含氧量成为规避风险的主要手段。充入惰性气体是降低介质含氧量的主要途径。目前，主要的惰性气体是氮气、二氧化碳和蒸汽。根据英国健康安全环保公司的实验值，得出上述三种气体的惰化效率，如表1所示。从表1的实验数据可以看出，如果用氮气进行惰化处理，空气质量不能超过18.5%，另外81.5%需要充惰性气体。如果使用蒸汽进行惰化处理，空气质量允许达到64%，混合湿气的相对湿度为47.5%。根据实验数据，氮气、二氧化碳和蒸汽的氧含量的操作值分别为4%、6%和10%。在实际工程运行过程中，为保证运行的安全性和可靠性，最低含氧量应降低2%，即惰化处理后氮气、二氧化碳和蒸汽的含氧
5、量分别为2%、4%和8%。2.3点火能量污泥干燥过程中产生的粉尘爆炸需要干燥温度和点火能量之间没有直接关系。点火能是指在粉尘环境中瞬间给出的能量，与粉尘粒径大小密切相关；点火温度是指在粉尘云环境中没有点火源时所需的温度，或者是厚度为5毫米的粉尘层在静止的金属热表面上引起燃烧的温度。20时金属摩擦可产生点火能量，而污泥尘云的点火温度高达360550，尘层的点火温度约为160375。低能量可以满足污泥粉尘的点火，所以任何点火源只要粉尘浓度和氧气含量超标都可能引起粉尘爆炸。2em2.4含湿量当干燥气体的湿度较大时，亲水性粉尘会吸附水分，从而使粉尘难以弥散和着火，传播火焰的速度也会减小。根据有关研究，
6、有机粉尘的湿度超过30%便不易引起爆燃，超过50%是绝对安全的。水分的存在可大大提升粉尘爆炸的浓度下限，也就是提高了干燥介质的最低需氧浓度。3污泥干化事故主要影响因素通过以上分析论述，污泥的点燃能量很低，而干化工艺本身就是凭借温度进行的，加上污泥干化所涉及的一系列设备，以及污泥在干燥器内本身的流动性，即使在静电、金属碰撞等条件都得到控制的情况下，污泥燃烧所需的点火能量是难以避免的问题。因此，污泥干化工艺中粉尘爆炸的主要影响因素有以下3个方面：粉尘粒径、含湿量、环境温度与压力。3.1粉尘粒径粉尘颗粒越细越易扩散。粒径小的粉尘，比表面积大，表面能大，所需点燃能量小，所以容易发生粉尘爆炸。当可燃性粉
7、尘粒径大于150m时，相对安全。3.2含湿量采用蒸汽作为填充的惰性气体，可有效地增加污泥干化系统的湿度，同时降低了系统内粉尘的浓度，提高点燃能量，降低氧气含量，是提高干化系统安全性的重要手段。3.3环境温度与压力环境温度的升高及干化系统内压力的增大，可使污泥粉尘的点燃能量降低。因此，需对污泥干化系统的环境温度及工作压力进行控制，防止由于环境因素造成的安全事故。4污泥干化事故预防措施污泥是一种具有潜在粉尘爆炸性质的有机物。干化的安全性，涉及整个干化系统。大部分干化工艺具有存储、分离、除尘、过滤、筛分、传输、混合、干燥、供热、称重等设备，这些设备以串联的方式，通过管线、阀、泵等连接，在整个干化工艺
8、生产线上，形成互相影响的复杂系统。干燥器以外的辅助设备存在的风险远高于干燥器本身。因此，污泥干化事故的预防不仅需着重关注工艺本身，而且需从整个系统来分析工艺设备的可靠性、稳定性。此外，污泥干化产品在离开料仓后的存储过程也是较易发生干化事故的方面。4.1工艺安全性工艺安全性的核心问题是“干泥返混”。由于污泥本身的物理特性，污泥在干燥的过程中易产生粘结，从而影响产品干燥的质量和干燥器的效率。为此，部分污泥干化工艺采用“干泥返混”的办法，即通过将部分已干燥的污泥与未经干化的污泥进行混合，以降低污泥的黏性，提高污泥颗粒间的透气性，提高干燥效率。污泥返混在反复冷却加温过程中损失了大量的能量，而且产生安全
9、性问题：（1）返混过程中的污泥颗粒有的可能循环了一次，有的可能循环了数次，污泥干化至含固率90%以上时，具有短时间难以复水的特点，因此，当干燥污泥返混时，遇到高温，会造成部分干燥污泥颗粒过热，导致粉尘产生。（2）干燥污泥含固率达到90%，造粒过程难以保证产品的密实，在返混过程中将出现吸湿反应，产生大量的粉尘，粉尘与污泥颗粒的混合，将导致更高的氧化速率，增大了粉尘爆炸的危险性。因此，在实际工程中应尽量降低污泥的返混量。4.2设备可靠性、稳定性现在的污泥干化技术都非常重视设备的安全性，并针对性的采取措施保证设备可靠、稳定的运行。在含氧量方面，设备须对系统内氧气含量进行实时监测，间接加热器中填充氮气
10、确保系统内氧气含量小于2%；直接加热器通过气体循环控制氧气含量小于8%；当氧气含量超过10%时，系统自动停机。在颗粒温度的控制房方面，设备须严格控制污泥在干燥器内的停留时间，保持干污泥中适量的水份，以避免污泥过热燃烧。当污泥含固率达到90%时，必须离开干燥器。设有湿污泥料仓的工艺，须控制湿污泥仓内甲烷浓度在1%以下，避免甲烷爆炸事故的发生。4.3产品安全性干化后污泥产生自燃的事故原因在于氧化。污泥在氧化过程中产生放热反应，如果热量不能及时散发掉，将使污泥的堆积温度升高，反过来又加速污泥的氧化，放出更多的可燃物质及热量，造成污泥的自燃。从氧化到自燃有一个过程，因此，避免堆积的死角和过长的储存期是避免干化污泥自燃的有效途径。对污泥进行造粒，造粒后污泥具有较高的密度和硬度，且可供氧化面积减小，造成污泥自燃的几率降低。为防止干污泥自然，设备须对干燥后污泥进行冷却，保证干污泥颗粒的温度在40以下。5结语污泥干化是目前实现大规模污泥减量和污泥处置的重要措施。而安全性则是研究污泥干化的首要课题。污泥干化系统的设计，不仅要对正常工作状况下的运行条件进行分析，而且需要从非正常工况下，考量一个污泥干化系统的稳定性和可靠性，保证污泥干化系统的安全运行。疫情期间如何处理船上生活垃圾？6
