剩余污泥和浮渣的處置是當(dāng)前石化行業(yè)工業(yè)污水處理場(chǎng)面臨的突出問(wèn)題，國(guó)內(nèi)常規(guī)的處置方案為污泥和浮渣經(jīng)沉降濃縮后機(jī)械脫水，經(jīng)帶式或離心脫水機(jī)處理后污泥的含水率可達(dá)到80%。90%左右。目前行業(yè)內(nèi)后續(xù)設(shè)置污泥焚燒裝置的企業(yè)不多，因此大部分企業(yè)將脫水后的污泥轉(zhuǎn)移至相關(guān)危險(xiǎn)廢物處置單位處置。在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，剩余污泥產(chǎn)生量大，處理成本高、儲(chǔ)存轉(zhuǎn)移量大成為制約生產(chǎn)運(yùn)行的環(huán)保難題。采用污泥干化技術(shù)，脫水后的污泥經(jīng)過(guò)干化處理，含水率降低到40%以下再焚燒處理，可以很好地達(dá)到減量化的處置目標(biāo)。
1、污泥干化技術(shù)
1.1 污泥干化的方式
污泥干化的過(guò)程就是通過(guò)熱量的傳遞，將污泥中的含水量蒸發(fā)出來(lái)的過(guò)程。按照干化的方式可以分為直接干化式和間接干化式，直接干化式是將熱源(一般為蒸汽)直接與污泥混合接觸，通過(guò)熱量交換將水分蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)污泥的干化;間接干化式是熱源和污泥間接接觸，通過(guò)熱量的傳遞將熱量傳遞到污泥中，實(shí)現(xiàn)污泥中水分的蒸發(fā)。由于石化行業(yè)污水處理場(chǎng)來(lái)水中的成分復(fù)雜，剩余污泥中含有大量的油、苯系物等化工物質(zhì)，采用直接干化式一方面增加了干化廢氣和水汽量，另一方面還存在一定的安全隱患，因此選取間接干化式是科學(xué)合理的工藝。
1.2 污泥間接式干化的原理
間接干化式的典型代表設(shè)備為槳葉式干化機(jī)，某石化公司工業(yè)污水處理場(chǎng)使用的空心槳葉式污泥干化機(jī)。干化機(jī)以廠區(qū)內(nèi)過(guò)熱蒸汽減溫減壓后作為干化熱源，污泥干化主要設(shè)備為空心槳葉干化機(jī)，干化機(jī)主機(jī)由內(nèi)部相互咬合2根槳葉和外部w型殼體組成，槳葉由外部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，槳葉和殼體為中空結(jié)構(gòu)，作為熱源的蒸汽通入槳葉和殼體進(jìn)行傳導(dǎo)加熱，濕污泥在槳葉和殼體中間空隙通過(guò)槳葉的咬合旋轉(zhuǎn)進(jìn)行混合推動(dòng)，濕污泥在污泥干化機(jī)內(nèi)推進(jìn)的過(guò)程中，蒸汽端傳遞的熱量實(shí)現(xiàn)了濕污泥中含水量的蒸發(fā)。濕污泥的干化過(guò)程是密閉的環(huán)境下進(jìn)行的，干化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)取出后進(jìn)入臭氣治理裝置進(jìn)行處理，干化機(jī)內(nèi)部通過(guò)密封和微負(fù)壓控制和氮?dú)獗Ｗo(hù)的手段實(shí)現(xiàn)了干化系統(tǒng)的本質(zhì)安全，干化后的干污泥在干化機(jī)出口進(jìn)行收集后，進(jìn)入后續(xù)處理流程繼續(xù)處理。
2、污泥干化技術(shù)應(yīng)用
污泥干化裝置主要由儲(chǔ)存及進(jìn)料系統(tǒng)、干化機(jī)、出料系統(tǒng)、蒸汽減溫減壓系統(tǒng)、噴淋除塵等系統(tǒng)組成。工藝流程見(jiàn)圖1。
2.1 污泥性質(zhì)分析
該項(xiàng)目處理的污泥是由某石化公司4座工業(yè)污水處理場(chǎng)的含油污泥、剩余活性污泥以及浮選池排出的浮渣等組成。其中污水處理場(chǎng)含油污泥主要來(lái)自溶氣氣浮系統(tǒng)排出的浮渣和沉泥，其主要成分為水、油、泥及其所含的各種化學(xué)物質(zhì)。含油污泥中的油組分來(lái)源為上游化工裝置排水中含有的溶解態(tài)、乳化態(tài)和非溶解態(tài)的石油類(lèi)，在污水處理的過(guò)程中通過(guò)溶氣氣浮釋放出來(lái)或被活性污泥、懸浮物等物質(zhì)附著，最后隨浮渣和污泥排放出來(lái)。沉積污泥中所的主要成為無(wú)機(jī)的礦物成分以及粘土礦物和一些氧化物為主。其中污水處理場(chǎng)剩余活性污泥來(lái)自生化系統(tǒng)排泥，其主要是微生物，含水率較高，與含油污泥、浮渣和沉泥相比，具有含泥量、含油量較低的特點(diǎn)，該污泥好絮凝，前期脫水效果明顯。綜合上述各類(lèi)污泥，石化行業(yè)工業(yè)污水處理場(chǎng)的污泥有著粘度大、流動(dòng)性差、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，特別是污泥中的各種礦物形成了穩(wěn)定的膠體，在干化過(guò)程中含水率在60%左右時(shí)粘稠度很大。
2.2 常用工藝及比選
目前國(guó)內(nèi)常用的污泥處理工藝主要有脫水后焚燒、干化后焚燒、干化后鍋爐摻燒、脫水固化后填埋等。
2.2.1 脫水后焚燒
國(guó)內(nèi)大多數(shù)污泥的處置流程是污泥經(jīng)沉降濃縮和機(jī)械脫水后，直接通過(guò)焚燒工藝處理，可以減少污泥量，焚燒后的殘?jiān)ノU填埋場(chǎng)填埋處理。由于機(jī)械脫水后污泥的含水率基本是在80%一90%左右，污泥的含水率較高、熱值極低，焚燒過(guò)程需消耗大量燃料維持焚燒溫度，以保證污泥燃燒前水分的蒸發(fā)處理，因此高含水率污泥在焚燒的過(guò)程中由于夾帶大量的水蒸氣，產(chǎn)生的廢氣量大，且焚燒爐內(nèi)部和再燃室溫度容易偏低，存在尾氣處置不達(dá)標(biāo)等二次污染的隱患。此外，若焚燒爐和脫水裝置距離遠(yuǎn)，還會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)運(yùn)量大，存儲(chǔ)空間大等一系列問(wèn)題。
2.2.2 干化后焚燒
機(jī)械脫水后的污泥，通過(guò)不同類(lèi)型的干化設(shè)備進(jìn)行減量化處理，有效去除污泥中的含水率后，形成半干化或全干化污泥顆粒后去焚燒爐焚燒處理，焚燒殘?jiān)ノｋU(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)處置。由于干化后污泥含水率降低，半干或全干污泥熱值大幅提升，焚燒過(guò)程僅需添加少量燃料即可完成污泥的焚燒處理。
2.2.3 鍋爐摻燒
污泥通過(guò)干化設(shè)備降低含水率后，形成的干化顆粒運(yùn)送至鍋爐裝置與燃料煤混兌摻燒，焚燒的殘?jiān)梢酝勖夯乙煌辉倮�，該�?lèi)工藝目前僅適用于生活污水處理場(chǎng)剩余污泥的處置，工業(yè)污水處理場(chǎng)剩余污泥的應(yīng)用還需要后續(xù)的探討和實(shí)踐。同時(shí)也存在污泥中含砂量大、熱值沒(méi)有燃料煤高等不利影響。
2.2.4 固化填埋
脫水后的污泥采用水泥或者石灰與污泥混合，固化后去填埋場(chǎng)填埋處理。但填埋處理要充分考慮滲濾液的問(wèn)題，由于污泥中有機(jī)物含量高，在填埋場(chǎng)防滲層遭到破壞后，將會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生不可預(yù)期的污染和影響，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高。
2.2.5 工藝比選
通過(guò)對(duì)污泥性質(zhì)的分析，同時(shí)綜合當(dāng)前行業(yè)處理技術(shù)的對(duì)比，將原污泥工藝流程“沉降濃縮+機(jī)械脫水+焚燒”工藝改進(jìn)為“沉降濃縮+機(jī)械脫水+干化+焚燒”的工藝。通過(guò)增加污泥干化過(guò)程，降低進(jìn)入污泥焚燒爐的泥餅含水率，大幅度縮減污泥量，提高污泥熱值，節(jié)約焚燒爐燃料的同時(shí)保證污泥焚燒的效果，產(chǎn)生的廢氣經(jīng)收集后再處理。
3、污泥干化技術(shù)應(yīng)用效果
3.1 污泥干化過(guò)程
(1)污泥處置流程：上游裝置產(chǎn)生的泥餅由車(chē)或螺旋輸送機(jī)送至濕泥倉(cāng)儲(chǔ)存，通過(guò)濕料倉(cāng)底部防架橋的輸送機(jī)和泥漿泵倒人干化機(jī)內(nèi)，濕污泥在干化機(jī)內(nèi)被旋轉(zhuǎn)的漿葉片的攪拌、推動(dòng)，經(jīng)過(guò)與漿葉和殼體的充分接觸，污泥中的表面水和微生物的細(xì)胞水被逐漸的干燥蒸發(fā)，干燥后的干污泥從干化機(jī)末端出料口排出，進(jìn)入后續(xù)的處置流程。
(2)廢氣處置流程：在污泥干化處置過(guò)程中蒸發(fā)出的廢氣，由尾氣高壓風(fēng)機(jī)將其自干化機(jī)內(nèi)引出，在經(jīng)過(guò)除塵、噴淋洗滌、降溫等處理后，送至毒氣治理裝置處理合格后排放。
(3)熱媒使用流程：廠區(qū)管網(wǎng)輸送的1.0MPa過(guò)熱蒸汽，經(jīng)減溫減壓后控制壓力在0.5MPa、溫度164℃左右，蒸汽經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭流人空心槳葉和干化機(jī)殼體中，間接加熱物料，使用后蒸汽產(chǎn)生的凝液通過(guò)疏水裝置外排。
(4)公用工程流程：為保證干化機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的安全，當(dāng)干化機(jī)內(nèi)氧含量超過(guò)2%時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置連鎖程序，自動(dòng)往系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)猓行П苊庋鹾扛咴斐筛苫瘷C(jī)內(nèi)可燃?xì)獗ɑ蚋苫笪勰嘈纬煞蹓m爆炸。工業(yè)水作為噴淋洗滌水，取出廢氣中的煙塵顆粒。循環(huán)水作為冷卻水降低煙氣溫度，保證后續(xù)進(jìn)人生化系統(tǒng)對(duì)微生物產(chǎn)生不良影響。
3.2 污泥干化出泥效果
任意選取2017年污泥干化裝置運(yùn)行期間出泥含水率數(shù)據(jù)，繪制曲線(xiàn)，污泥干化裝置出泥含水率見(jiàn)圖2。
由圖2可見(jiàn)，污泥干化裝置出泥含水率平均29.0%，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)40%以下的預(yù)期，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。
4、結(jié)束語(yǔ)
(1)采用空心槳葉式的污泥干化設(shè)備，成功實(shí)現(xiàn)了某石化公司工業(yè)污水處理場(chǎng)剩余污泥的減量化處置，裝置投用后污泥的減量率能達(dá)到75%以上，干化后污泥的含水率在30%左右，成為半干污泥后進(jìn)入焚燒爐處置。通過(guò)污泥干化可以將100t污泥減量至25t以下，大大減少了污泥產(chǎn)生量。
(2)污泥干化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，熱源利用率高。在裝置運(yùn)行的過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)整槳葉旋轉(zhuǎn)速度和裝置進(jìn)料量有效控制污泥的干化效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行。
(3)系統(tǒng)采用負(fù)壓形式，根據(jù)不同的情況盡可能減少排氣風(fēng)量，從而降低尾氣處理成本，對(duì)于污泥蒸發(fā)的臭味排入毒氣治理裝置。
(4)設(shè)置有效的干化機(jī)腔體內(nèi)氧含量自動(dòng)控制、抽氣系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全，提高了裝置運(yùn)行的安全系數(shù)。(來(lái)源：中國(guó)石油大慶石化公司水氣廠)
