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1、200 t/d脱水污泥处理厂干燥焚烧一体化清洁生产工艺设计院 系能源与环境学院专 业环境工程班 级0404301学 号姓 名付双宇指导教师王伟云沈阳航空航天大学2014年6月摘要脱水污泥处理处置是当前固废处理领域的热点和难点。各地都把污泥处理提上了日程，随着城市污水处理量的增大，污泥的产量也在逐渐增加，如何合理处理污泥，变废为宝、使其循环利用是世界各国面临的普遍问题。与堆肥和填埋相比，污泥焚烧具有减容、减量和无害化等优点，是一种较好的污泥处理方法。结合目前使用最广泛的工艺是干燥焚烧，本文阐述了间接与直接干燥的设备选型和相关计算以及流化床焚烧的参数设计。通过物料能量衡算利用污泥自身的热值，提供干
2、燥系统所需热量，达到整个污泥处理系统能量的充分利用。以200t/d处理量脱水污泥厂为例，通过污泥干燥焚烧一体化，实现污泥的减量化和无害化处理。之后讨论了脱硫的工艺方案选择，计算了半干法脱硫用料量，烟气冷凝系统的回收量，在除渣的基础上分析了污泥焚烧处理的经济性以及污泥残渣制砖的可行性。关键词：脱水污泥；干燥；焚烧；The design of 200t/dplant for drying and incineration of dewatered sewage sludgeAbstractTreatment and disposalof dewatered sludge is a hot issu
3、e in municipal solid waste(MSW) treatment.Since allsludge should be treated,also sludge productionare increasing,it is really a problem that how to deal withsludge and make itrecycled.Compared with thecomposting andland filling,incineration has the advantages that including volume reduction,reductio
4、nand harmless, so itis a bettermethod for sludge treatment.In this paper, the combined technology including drying and incineration are used for mechanical dewatered sludge treatment in a 200t/d plant and the equipments are selected and designed. For the drying equipment, theindirect and directdryin
5、gequipment are considered. For incineration, the fluidizedbedis chosen as incineration equipment.Through the material and energybalanceusing thevalue of sludgedrying system, it can provide theheat required toachievethefull utilization ofthe sludge treatment systemof energy.Also,feasibility ofsewage
6、sludgeincineration ash forconstructionbrick are analyzed in this paper.Key word:dewatered sludge; drying; incineration.目录1 绪论11.1 研究背景与意义11.2 污泥的来源与危害11.3污泥处置的技术21.3.1 污泥土地利用21.3.2 污泥建材利用31.3.3 卫生填埋31.3.4 焚烧4 1.4 污泥处置的发展方向51.5干燥焚烧处理工艺62 干燥焚烧工艺与设备72.1 干燥系统设计72.1.1 干燥设备82.1.2 干燥工艺和设备确定92.2 焚烧系统设计102.2
7、.1 焚烧工艺102.2.2 焚烧设备概况和确定11 2.2.3 除硫方法123 污泥干燥焚烧工艺流程以及相关计算143.1 污泥干燥焚烧工艺流程143.2 工艺部分指标和条件153.3 工艺计算153.3.1 污泥量平衡计算163.3.2 污泥热量平衡计算173.3.3 热量回用平衡计算173.3.4 污泥残渣制砖183.4 污泥干燥焚烧的经济性19 3.4.1 污泥干燥焚烧的成本与效益193.4.2 估算细则204 结论21参考文献22致 谢241 绪论1.1 研究背景与意义随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设高速发展,城市污水处理能力已迗到1.22亿立方米，城镇污水处理厂已达26
8、00多座。“十二五”期间还将增加处理能力9000万立方米,增建和在建污水厂达1800多座，为实现国家减排目标和污染控制，做出了巨大贡献。但是污水厂的建设投运伴随产生大量的剩余污泥。以含水率80%计，全国年污泥总产生量将很快突破3000万吨。按照预测，中国人口要在2020年至2025年间达到顶峰，污水处理量也将达到高峰。届时污水污泥产量也将突破年6000万吨1。目前我国污水厂污泥,最终处置方式主要有土地利用、建材利用、卫生填埋和干化焚烧。根据统计，目前的处置方式中，填埋占60%-65%、污泥露天谁放和外运占15%-20%。事实上，填埋、露天堆放和外运的污泥在我国绝大部分属于随意处置，真正实现安全
9、处置的比例不超过20%。不仅对水体和大气环境造成了严重的污染，而且直接危害到了人体健康,阻碍了经济的顺利发展。因此,寻求一种稳定可靠的技术来进行污泥处置迫在眉睫。干燥焚烧工艺能消灭病原体、固化重金属、减少排量是最彻底的处理方法。经过长期大量的实际运用和优化，污泥焚烧已经体现出了在污泥处置中的技术、经济和环境等方面的优势。随着经济的发展,土地资源的日益稀缺，焚烧必将成为国内污泥处置中的主要手段之一，将是未来大型污水处理和土地紧缺的城市污泥处置的主要处理方法。本文针对污泥干燥焚烧过程中通过充分利用污泥自身的热值，提供干燥系统所需热量，达到整个污泥处理系统能量的充分利用，通过污泥干燥焚烧一体化，实现
10、污泥的减量化和无害化处理。重点研究干燥焚烧系统中质量能量衡算，并建立污泥干燥焚烧系统的经济评价系统。1.2 污泥来源与危害污泥主要有以下几种来源2：给水源在净化过程中产生的给水厂污泥；河道、湖泊、池塘等自然或人工的水体在疏浚过程中产生的城市水体疏浚污泥；处理工业废水(水、有机质、油和化学污染物等的混合体)时，沉淀分离出来的污油物质为工业污泥。典型的工业污泥包括：造纸工业污泥、印染工业污泥、制革工业污泥等；城镇污水处理厂处理污水产生的生活污水污泥,是污泥中数量最大的一类。污泥含有大量病原菌、寄生虫(卵),铜、锌、格、呆等重金属。污泥盐分污染污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率、破坏植物养分平衡、
11、抑制植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的伤害。而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失。病原微生物3-5污水中的病原体(病原微生物和寄生虫)经过处理还会进入污泥。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种，其中危害较大的是寄生虫。污泥中病原体对人类或动物的污染途径大致有4条：直接与污泥接触；通过食物链与污泥直接接触而感染；水源被病原体污染；病原体首先污染了土壤，然后污染水体。污泥农用引起的潜在疾病的流行，被认为主要与沙门氏菌和绦虫有关。氮、磷等养分的污染在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等的污泥之后，当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时，N、P等养分就有可能随水流失而进入
12、地表水体造成水体的富营养化；进入地下引起地下水的污染。所以N、P等养分迁移对环境影响是一个需长期监测、研究的工作。重金属污染在污水处理过程中，70%-90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的废水。如镉、铬等一些重金属来源于家庭生活的管道系统。如铜、锌等重金属。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素，因为污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外，重金属一般溶解度很小，性质较稳定、难去除，所以其潜在毒性易于在作物和动物积累。随着城市化和工业化进一步发展，污泥的产生量还会进一步增加，这将成为社会发展中的棘手问题。因此亟需有妥善处置处理的解决方案。1.3
13、 污泥处置的技术1.3.1 污泥土地利用 污泥的土地利用是指将经过处理的污泥用于农业、林业和园林绿化等方面。城市污泥中有丰富的有机质和N、P、K等养分。施用适量污泥后,能明显增加土壤有机质的含量,有效改善土壤结构、水力学性质及化学性质,对土壤的改善起到积极作用。但是污泥中的重金属属于不能降解的污染成分。而且在土壤中迁移的速度极其缓慢，即使污泥经过堆肥,其中的重金属也会在土壤中不断累积。因此各国政府先后颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求。我国大部分污水厂的污泥存在重金属超标的现象，所以污泥农用受到一定的限制6。污泥的土地利用前须经稳定化和无害化处理。土地利用应根据不同地域的土质和土壤
14、承载力、不同植物习性等确定合理的施用范围、施用量、施用方法和时间，并应采取措施防止污泥土地利用对环境造成的二次污染。污泥农用须进行场地环境影响评价，并经相关环境保护行政主管部门审批通过后方可执行。1.3.2 污泥建材利用污泥建材化是指利用污泥中无机成分与建筑材料的成分相似的原理，将污泥通过一定无害化的工艺制作成建筑材料而对污泥再次利用。污泥制建材不但实现了物质和能源上的回收，而且还使污泥对环境的污染最小。但由于工艺体系不完善,污泥制建材还存在一些缺点，如生态水泥含氯量大，腐蚀钢筋；板材成品有臭味、强度也有待提高等。目前，我国已颁布了污泥制砖、制水泥熟料的泥质标准，各地可参考该标准积极开展污泥的
15、资源化利用。但是,在保证泥质的前提下，还需要对相应的技术进行研发，否则污泥制建材的处置方式很难进行下去7。污泥建材利用主要有两种方式：污泥制砖和污泥制生化纤维板。污泥制砖主要有两种方法。一种是用干化污泥直接制转：另一种是用污泥焚烧灰制砖。用污泥制砖时，应该在成分上作适当调整，使其与制砖的粘土成分相当。1.3.3 卫生填埋污泥的卫生填理始于二十世纪60年代，是在传统填埋的基础上从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的工程操作方法。到目前为止，已发展成为一项比较成熟的污泥处理技术，其优点是投资较少、容量大、见效快8-9。然而，城市污泥卫生填理也存在许多问题，如
16、填坑中含有各种有毒有害物经雨水的浸蚀和渗漏作用污染地下水环境，这对以地下水为生活水源的地区来说是不安全卫生的问题。此外,适宜污泥填理的场所，因城市污泥大量的产出而显得越来越有限。污泥作作卫生填理处理时，除了要考虑城市周围是否有适合填埋的低地或谷地之外，还应考虑到环境卫生问題。建设污泥卫生填埋场如同生活垃圾卫生填理场一样，地址须选择在地基渗透系数低且地下水位不高的区域，填坑铺设防渗性能好的材料，卫生填埋中,都用高密度聚乙烯为防渗层，避免了对地下水源及土壤的二次污染。填理场还应配设渗滤液收集装置及净化设施。1992年欧盟大约40%的污泥采用了填理处置，由于污泥填理对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，
