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含銅污泥污泥回轉窯干化設備

1.1 總體方案思路

本項目含銅污泥的處理處置流程為：污泥—收集運輸—進場接收（稱重計量）—鑒別—貯存—干化預處理—包裝外售。

1.2 污泥干化工藝選擇

根據調研資料，含銅污泥含水率一般在75%～80%，污泥呈半固態，需干化脫水后送至金屬冶煉廠進一步提煉。污泥干化常規方法主要有自然干化、熱力干化、高干脫水等。

1.2.1自然干化

自然干化是指將污泥攤鋪晾曬于具有自然濾層或人工濾層的干化場中，借助自然力和介質（如太陽能、風能和空氣），使得污泥中的水分因周邊空氣的蒸汽壓的不同而形成從內向外的遷移（蒸發）。該方法適用于氣候比較干燥、占地不緊張以及環境衛生條件允許的地區。由于氣候條件（降雨量、蒸發量、相對密度、風速、年冰凍期）起著至關重要的作用，我國南方大多數具有多雨潮濕季節的地區難以適用。此外隨著工業化、城市化的高速發展，很多北方的大中型發達城市也已難找到適當的土地。

自然干化的周期長（根據氣候條件差異極大），可以采用頻繁機械攪拌和翻到工藝的強化自然干化來縮短周期；但占地面積大，臭氣污染嚴重等問題的存在，仍以處理小規模經過厭氧消化的脫水污泥為佳。

1.2.2熱力干化

污泥的大規模、工業化處理工藝中*常見的是熱力干化。事實上，通常人們所討論的“干化”多數是指熱力干化。熱力干化是指利用燃燒化石燃料所產生的熱量或工業余熱、廢熱，通過專門的工藝和設備，使污泥失去部分或大部分水分的過程。這一過程具有處理時間短、占用場地小、處理能力大、減量率高、衛生化程度高、外部因素影響小（如氣候、污泥性質等）、*終處置適用性好和靈活性高等優點。

污泥熱力干化工藝通常有半干化（含水率不高于40%）和全干化（含水率低于20%）兩種，熱干化工藝一般僅用脫水污泥，主要技術性能指標（以單機升水蒸發量計）為：熱能消耗2940～4200KJ/kgH2O，電能消耗0.04～0.90KW kgH2O。污泥含水率55%～65%時，熱值為4.8～6.5MJ/kg，可自持燃燒，這樣不會受電廠熱負荷的影響，真正達到無害化處理效果。

但熱力干化的缺點在于初建投資大，具有一定的運行風險，采用化石燃料提供熱能的成本因燃料價格而相對較高。因此，對于人口密集、土地資源緊張的大中型城市污水廠來說，熱力干化成為一種首先的減量化工具。

1.2.3高干脫水

高干脫水一般是指采用化學和物理的綜合方法對污泥顆粒進行表面化學改性，使其顆粒表面的水和毛細孔道中的束搏水使其成為自由水，然后通過高強度機械壓濾析出達到高干的目的。一般污泥是通過加藥改性和機械壓濾方式把含水率從80%左右降低至50%以下，干化后的污泥或填埋或送至燃煤電廠或垃圾電廠與燃煤或生活垃圾混合焚燒發電。

該技術是從機理、藥劑、機械進行匹配。其中所加藥劑不僅可以通過螯合作用除去水中的金屬離子，還可以通過電中和作用、氫鍵作用和架橋作用將水中的微粒凝聚成較大的絮體而聚沉下來。因此，藥劑中主要起吸附作用的改性固體無機藥劑與主要起架橋作用的有機高分子藥劑相互協同互補。藥劑中的無機成分對污泥微粒進行吸附聚沉，其成分中存在著可交換的水合陽離子(如Ca2+、Na+、K+)和層間水等,這種結構特點就決定了它在垂直層面方向上有可膨脹性和較大的內、外表面積,使其具有較強的吸附性能和陽離子交換性能, 因而對水中的金屬陽離子和微粒均有一定的吸附性，而其納米級的粒徑使其外表面積變大、吸附性能得到很大提高,藥劑中還加入微量交聯劑后使其層間域進一步開放、撐大,使其吸附范圍進一步擴大。

污泥加藥后，泥中的膠體結構因加藥發生化學反應，在膠核上形成結晶和長大，吸附水轉化為結晶結構水，結晶結構形成后即實現了生活污水污泥的固態化。這種固態化的過程是不可逆的過程從而保證了改性后污泥不致二次污泥化并且污泥形成晶體結構后，其所含水分可被迅速分離蒸發。

改性后的污泥以0.6～1.0MPa的輸送壓力送入本污泥脫水機的多塊濾板之間的空隙內，在污泥輸送至濾板之間的空隙內過程中，即有部分水分被濾出，輸送結束后，關閉本污泥脫水機的進泥閥門，啟動本污泥脫水機的高壓油泵，由高壓油泵提供25～30MPa的壓力使濾板之間空隙內的污泥再次壓濾，得到含水率為50%以下的半干泥餅。高壓油泵提供的壓力傳遞到濾板上，使濾板的壓力從1.0～5.0MPa逐步升高，使濾板之間的污泥再次壓濾脫水。

高干脫水技術從污泥含水分的賦存狀態入手，根據物化性分段對應，按其物性，各得其所。具有學科交叉，技術嫁接的創新特點，但新增設備多、工藝復雜、工程投資大，且改性藥劑會提高污泥重金屬含量，增加環境風險。

1.2.4 干化工藝比選

為推薦處置難度小、運行成本低的污泥減量化技術，以下將從技術可靠性、工程投資、處置成本等方面對上述三種工藝進行論證。

表7.2-1  污泥干化工藝比選一覽表

根據上述三種處置工藝比選，本項目場地面積有限，不適合采用自然干化工藝，可采用蒸汽或導熱油中對污泥進行干燥處理，熱源穩定、一次性投資較小，且成本較低；而采用高干脫水需要投加氯化鐵絮凝劑，增加污泥鐵含量，且處置成本較高。因此，本方案推薦熱力干化工藝。

1.3 熱力干化工藝選擇

含銅污泥干化常見的工藝主要包括：回轉窯干化、噴霧干化、槳葉式干化等工藝。其中回轉窯干化又稱轉鼓干化，是將熱煙氣直接通過轉鼓直接與污泥接觸達到干化的目的，干化效率較高；噴霧干化是將污泥霧化后與煙氣形成對流，干化效果好，顆粒極細；而槳葉式干化為間接式干化，干化熱源一般為導熱油或蒸汽。從幾種干化技術來看，直接加熱回轉窯干化技術設備簡單，易操作，運行費用低，因此本項目推薦回轉窯干化工藝。

1.4 工藝單元說明

含銅污泥暫存于污泥暫存區，污泥通過計量皮帶輸送機輸送至螺旋加料器中。啟動干燥機讓筒體旋轉起來，開始預熱（由小逐漸增大），料倉入口溫度達450℃時將高濕物料由輸送機至干燥機進料口，經過導料口與高溫熱風接觸，蒸發水分，物料在大導角的抄板抄動下，便被導入清理工作區域；濕物料被抄板抄起形成料幕狀態，物料滾落時容易粘接在筒壁上，此區域安裝有清掃裝置，可以清掃內壁上粘附的物料，又能對物料團球塊起破碎作用，因此增加了熱交換面積，提高了傳熱傳質的效益，提高了干燥速率；隨著滾筒的運轉物料進入傾斜揚料板區域，此區域是低溫干燥區域，物料已是低水分松散狀態，不具有粘接現象，此時物料經熱交換后已達到烘干的目的，進入出料區域；此區域滾筒不設抄板，滾動滑行至排料口，經螺旋輸送機將烘干的物料輸出。

在加熱過程中，由于高濕物料遇高溫時，產生大量的廢氣；在系統中增加了廢氣處理工藝，將廢氣引入煙氣凈化設備，經旋風除塵、噴淋洗滌處理后15m高空達標排放。圖7.4-1污泥干化預處理工藝流程圖

1.5 工藝單元設計

1.5.1污泥干化間

廠外收集的含銅污泥進干化車間污泥儲存區貯存，通過叉車送入皮帶輸送機，然后送入螺旋加料器中。污泥干化間按照功能分三個區域，即污泥儲存區、污泥干化區和成品包裝區，其中污泥儲存區與污泥干化區進行隔離，設置物流通道。干化車間內鋪設地溝將設備沖洗水排入車間外滲濾液收集池，交由處置單位處理。

污泥干化車間建筑面積約為2500m2，其中一層1000 m2、二層1500 m2。車間按照現有建筑進行改造，按照丙類設防，車間地面及墻裙（四周墻裙高1.0 m），考慮防滲（地面做環氧地坪漆，厚度不小于2.5mm，墻裙壁涂地坪漆厚度不小于1.5mm。）、防酸堿腐蝕。

1.5.2污泥干燥系統

（1）污泥上料皮帶輸送機

污泥干化系統設置一臺污泥皮帶輸送機，將污泥輸送至螺旋加料器。采用“人”字型裙邊輸送帶式,防止物料散落。

主要參數說明：

數量：1臺

型號：JZ-SSD600

輸送能力：10t/h

尺寸：6000*790*2650mm

材質：關板及主體部分為40mm鐵板，采用8#槽鋼、裝有滑輪減少摩擦，以便移動。

輸送機馬達：采用渦輪減速機，傳動平穩、噪音低；輸送帶速度為18m/min，滾筒體采用6308軸承。功率3.0KW。

（2）污泥螺旋加料器

主要是為了精確計量和投加物料，含銅污泥進料系統后端設有1臺計量螺旋對污泥進行計量和定量投加，末端接入回轉窯燃燒室前端。運行方式：變頻控制，通過計量螺旋轉速來確定投加量；

主要參數說明：

數量：1臺

輸送能力：8.0t/h

功率：2.2kW

螺旋尺寸：Φ300×1600

材質：不銹鋼

（3）回轉窯干燥機

含銅污泥由特殊結構的螺旋加料器穩定連續地加入到干燥滾筒中進行干燥，污泥與煙氣采用順流式烘干，煙氣流量為25000Nm3/h，煙氣進口溫度450℃，出口溫度為110℃，滾筒內設置有燃燒室、導料區、清理區域（設置破拱裝置）、傾斜揚料板區、出料區；主機尾部出料端裝有可調節堰板，出料口設置取樣口。

主要參數說明：

數量：1臺

生產能力：5-12t/h

功率：18.5KW

尺寸：Φ2200×12000

材質：碳鋼，主體主機筒體進行80mm厚的保溫，外包彩鋼板

轉速范圍：1.5-6r/min

干燥效率：污泥含水率降至50%

傾斜度：3-5%

重量：33t

配套設備：

星型卸料器1套，碳鋼組件，10L/轉，功率1.1Kw

（4）燃燒室

系統設有1臺柴油燃燒噴槍，供應污泥干化熱源。燃燒室在回轉窯導料口前端處，沿著內壁用小刀耐火磚加玻璃水混合耐火泥砌成密室。

主要參數說明：

耐火磚尺寸：230×（6.5+4.5）×115

燃燒室尺寸：Φ2050×2500

進口溫度：420±20℃

配套設備：

柴油燃燒爐1套，型號：JZRZY-120，霧化壓力：0.8-1.2MPa，燃料消耗：5-2400kg/h。

1.5.3廢氣處理系統

（1）旋風分離器

轉窯干燥裝置廢氣出口設置一套旋風分離器，分離廢氣帶出的粉塵，除塵效率一般在90%，收集的粉塵直接與干化污泥進行混合作為產品。

主要參數說明：

設備尺寸：Φ1200×3500

主體尺寸：Φ1200×1800

關風機：  9L 1.5KW

除塵效率：≤5um 75%，＞5um 90%

過濾風速：9-11m/s

（2）噴淋洗滌塔

本設計噴淋洗滌塔采用直立逆流式洗滌吸塔，在洗滌塔的噴淋系統上層有一氣液分離裝置，該分離裝置是將吸收液分離下來，阻塞進入風機系統。

洗滌吸收液循環裝置由循環泵、不堵塞噴嘴、噴管、循環水箱、固液分離器、壓力表等組件組成。洗滌吸收液循環系統設計時考慮到了布水的均勻及水體污染顆粒的存在。管道上安裝了固液分離器及采用不易堵塞、拆裝方便的螺旋噴嘴。洗滌吸收液循環裝置由電控柜控制運行。合上循環泵運行安鈕，循環泵運轉。循環水箱的中和液通過循環泵、固液分離器、噴管、不堵塞噴嘴、再到循環水箱，實現了中和液和氧化液的不間斷循環運行。

噴淋洗滌塔每級循環水箱裝有補水電磁閥、自動液位浮球閥一個。補水電磁閥受自動液位儀控制，當液位處于低位時，自動液位儀給補水電磁閥信號，補水電磁閥打開，向循環水箱補水。當液位元處于高位時，自動液位儀給補水電磁閥信號，補水電磁閥關閉，停止補水。并有獨立的廢液排放系統。每個系統排污口、球閥。循環水箱的循環液循環一定時間后需要排放。

噴淋洗滌塔主體組成如下：

處理風量：25000 Nm3/h

型式：直立逆流式洗滌塔

數量：1套

材質：聚丙烯- PP，防腐

厚度：12mm

主體部分：循環水槽、過濾裝置、填充層、除水層、檢修窗口等

PVC噴淋系統：循環水泵、灑水管道、螺旋防堵噴嘴、水位控制閥及開關

配套設備：

引風機1臺，型號FAN-SY-YS-030，材質FRP，功率18.5Kw靜壓：140MMAQ  1400PA。

填充材料：

①填充洗滌層：填充物系采用特拉瑞德(TELLERETTE PACKING No.2-K TYPE)。其材質為PP制，空隙率95%，對氣流阻力小，表面積(94M2/M3)，其內部壓力損失為20mmAq，均有螺旋噴嘴型式非阻塞型，其材質為(PP)。

②除霧層：去除效率(10microns)達99%以上，采用特拉瑞德(TELLERETTE PACKING No.1-R TYPE)其材質為PP。

③填充支撐柵板材質為PP。

噴淋洗滌塔主要技術指標見表7.5-1：

表7.5-1 噴淋洗滌塔主要技術指標

（3）煙囪

排放煙囪高度根據國家標準，我們確定排放煙囪的高度設定為15米，材質選用碳鋼材質，內部防腐，DN=900mm 。

井字架6號角鋼(2000×2000跨度，高度15000)1座。

1.6干化預處理工作制度

1.6.1工作制度

含銅污泥的干化預處理，全年工作330d，每天3班，每班8h，連續工作制。

1.6.2勞動定員

含銅污泥干化預處理車間因連續工作，每天三班，每班需要2人，則需6人。