剩余污泥和浮渣的處置是當前石化行業(yè)工業(yè)污水處理場(chǎng)面臨的突出問(wèn)題，國內常規的處置方案為污泥和浮渣經(jīng)沉降濃縮后機械脫水，經(jīng)帶式或離心脫水機處理后污泥的含水率可達到80%。90%左右。目前行業(yè)內后續設置污泥焚燒裝置的企業(yè)不多，因此大部分企業(yè)將脫水后的污泥轉移至相關(guān)危險廢物處置單位處置。在實(shí)際的生產(chǎn)運行中，剩余污泥產(chǎn)生量大，處理成本高、儲存轉移量大成為制約生產(chǎn)運行的環(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，可以很好地達到減量化的處置目標。
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備為槳葉式干化機，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。干化機以廠(chǎng)區內過(guò)熱蒸汽減溫減壓后作為干化熱源，污泥干化主要設備為空心槳葉干化機，干化機主機由內部相互咬合2根槳葉和外部w型殼體組成，槳葉由外部的電機驅動(dòng)，槳葉和殼體為中空結構，作為熱源的蒸汽通入槳葉和殼體進(jìn)行傳導加熱，濕污泥在槳葉和殼體中間空隙通過(guò)槳葉的咬合旋轉進(jìn)行混合推動(dòng)，濕污泥在污泥干化機內推進(jìn)的過(guò)程中，蒸汽端傳遞的熱量實(shí)現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)機取出后進(jìn)入臭氣治理裝置進(jìn)行處理，干化機內部通過(guò)密封和微負壓控制和氮氣保護的手段實(shí)現了干化系統的本質(zhì)安全，干化后的干污泥在干化機出口進(jìn)行收集后，進(jìn)入后續處理流程繼續處理。
2、污泥干化技術(shù)應用
污泥干化裝置主要由儲存及進(jìn)料系統、干化機、出料系統、蒸汽減溫減壓系統、噴淋除塵等系統組成。工藝流程見(jiàn)圖1。
2.1 污泥性質(zhì)分析
該項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(zhù)，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(zhù)粘度大、流動(dòng)性差、成分復雜等特點(diǎn)，特別是污泥中的各種礦物形成了穩定的膠體，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
目前國內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
國內大多數污泥的處置流程是污泥經(jīng)沉降濃縮和機械脫水后，直接通過(guò)焚燒工藝處理，可以減少污泥量，焚燒后的殘渣去危廢填埋場(chǎng)填埋處理。由于機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，且焚燒爐內部和再燃室溫度容易偏低，存在尾氣處置不達標等二次污染的隱患。此外，若焚燒爐和脫水裝置距離遠，還會(huì )產(chǎn)生轉運量大，存儲空間大等一系列問(wèn)題。
2.2.2 干化后焚燒
機械脫水后的污泥，通過(guò)不同類(lèi)型的干化設備進(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，焚燒殘渣去危險廢物填埋場(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)干化設備降低含水率后，形成的干化顆粒運送至鍋爐裝置與燃料煤混兌摻燒，焚燒的殘渣可以同粉煤灰一同被再利用，該類(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)剩余污泥的應用還需要后續的探討和實(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，由于污泥中有機物含量高，在填埋場(chǎng)防滲層遭到破壞后，將會(huì )對地下水產(chǎn)生不可預期的污染和影響，環(huán)境風(fēng)險高。
2.2.5 工藝比選
通過(guò)對污泥性質(zhì)的分析，同時(shí)綜合當前行業(yè)處理技術(shù)的對比，將原污泥工藝流程“沉降濃縮+機械脫水+焚燒”工藝改進(jìn)為“沉降濃縮+機械脫水+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)或螺旋輸送機送至濕泥倉儲存，通過(guò)濕料倉底部防架橋的輸送機和泥漿泵倒人干化機內，濕污泥在干化機內被旋轉的漿葉片的攪拌、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胞水被逐漸的干燥蒸發(fā)，干燥后的干污泥從干化機末端出料口排出，進(jìn)入后續的處置流程。
(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)機將其自干化機內引出，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(chǎng)區管網(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)旋轉接頭流人空心槳葉和干化機殼體中，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：為保證干化機運行過(guò)程中的安全，當干化機內氧含量超過(guò)2%時(shí)，系統設置連鎖程序，自動(dòng)往系統內補充氮氣，有效避免氧含量高造成干化機內可燃氣爆炸或干化后污泥形成粉塵爆炸。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，保證后續進(jìn)人生化系統對微生物產(chǎn)生不良影響。
3.2 污泥干化出泥效果
任意選取2017年污泥干化裝置運行期間出泥含水率數據，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%，達到了設計目標40%以下的預期，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。
4、結束語(yǔ)
(1)采用空心槳葉式的污泥干化設備，成功實(shí)現了某石化公司工業(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)污泥干化系統運行穩定，熱源利用率高。在裝置運行的過(guò)程中可以通過(guò)調整槳葉旋轉速度和裝置進(jìn)料量有效控制污泥的干化效果，同時(shí)實(shí)現裝置的節能優(yōu)化運行。
(3)系統采用負壓形式，根據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，對于污泥蒸發(fā)的臭味排入毒氣治理裝置。
(4)設置有效的干化機腔體內氧含量自動(dòng)控制、抽氣系統和噴淋系統，實(shí)現了本質(zhì)安全，提高了裝置運行的安全系數。(來(lái)源：中國石油大慶石化公司水氣廠(chǎng))
