常规污泥干化工艺经济性比较

郭　磊

(天津市市政工程设计研究院，天津　300051)



常规污泥干化工艺经济性比较

郭磊

(天津市市政工程设计研究院，天津300051)

摘要：介绍了目前常见的污泥脱水处理技术，主要阐述了蒸汽加热干化与热泵低温除湿的工艺流程，并综合对比了两种污泥干化处理技术的能耗与经济性，最终得出了一些有意义的结论。

关键词：污泥干化工艺，低温除湿技术，能耗，经济性

1常见污泥处置技术

国内普遍定义污泥为污水处理过程中产生的半固态或者固态物质，由有机物、细菌、无机颗粒、胶体组成的复杂非均质体。

1)按污泥源头分类，主要有给水污泥、工业废水污泥和生活污水污泥。2)按污水处理工艺，污泥则可分为以下几类：初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥、化学污泥等。污泥中水分构成的分类方法较多，目前常见的污泥脱水处理技术有以下几种[3,4]：a.机械脱水技术。采用机械力对污泥进行挤压、离心的方式将污泥中的水分析出，这其中包括离心法、真空吸滤法和压滤法。机械脱水技术仅能去除污泥中一部分自由孔隙水，经过处理后污泥含水率仍在80%～85%左右，不适用于任何处置技术。b.投药改性+板框压滤技术。该项技术实际上是对机械脱水技术的一种改良，投加化学药剂进行污泥改性，破坏污泥细胞结构，使水分更容易析出。改性后的污泥经板框压滤机压滤后，含水率可达70%左右，但是很难降低至60%。c.新型板框压滤脱水技术。在常规的板框压滤机上增加了一层特殊橡胶隔膜，这种隔膜只允许瞬间通入0.6 MPa～0.8 MPa水或压缩空气，对污泥进行瞬间施压脱水，污泥含水率就有可能降低至70%～75%左右。d.污泥热干化脱水技术。污泥热干化脱水一般采用烟气、水蒸气或工业余热作为热源，利用高温使污泥中的水分气化蒸发，并能根据相应的处置技术来控制产品的含水率，并且适用于各种污泥。然而独立热源导致运行成本高是限制该项技术在我国推广应用的主要问题。

2本文的分析重点

当前国内针对污泥干化较多的选择直接加热干化等深度脱水技术，提高污泥的脱水率，但同时也增加了一次能源的消耗和烟气粉尘等污染物的排放。与此同时，采用低温除湿技术的推广一方面可以避免一次能源的消耗而直接选择电能，同时也能解决偏远位置的污泥处置，增加环境的友好性。因此本文就这两种工艺方式进行工艺及经济性分析，以寻找较为可靠的污泥脱水干化工艺。

3污泥干化工艺

3.1污泥热干化工艺流程

污泥的处理流程为：污泥输送泵→干化机→污泥冷却机→污泥输送机→干污泥缓存料仓。辅助系统有：为干化机配套的锅炉系统、余热回收系统(消化保温水加热及干化尾气处理系统)、为干化机提供冷却水的装置、除臭系统(干化机尾气、干泥输送系统、干污泥料仓、干化车间预浓缩池)、氮气保护系统等。

3.2利用热泵低温除湿技术进行污泥除湿干化

污泥除湿干化机是利用除湿热泵对污泥采用热风循环冷凝除湿烘干。1)污泥干化要看污泥的成分和产能的要求才能确定干化的方式，烘干的设备形式有很多种(回转筒、闪蒸、带式等)，目前国内没有统一的标准，但处理过程基本为：浓缩→脱水→干燥。如果采用热泵作为热源，可将城市污泥含水率从80%降到10%～30%。2)热风温度(40 ℃～75 ℃)全封闭干化工艺，可以实现无尾气排放，无需臭气处理系统。因为采用低温干化可充分避免污泥中不同类型的有机物挥发，避免恶臭气体的挥发(链状烷烃类和芳香烃类挥发的温度在100 ℃～300 ℃；环烷烃类挥发的温度主要在250 ℃～300 ℃；含氮化合物类、胺类、肟类挥发的

9 kA。

5)按以上条件查阅相关断路器厂家资料，选择各断路器的脱扣器形式及参数，则各断路器间可获得较为良好的选择性。

3结语

低压断路器的选择性除电流间的配合因素，还有延时配合、连锁配合等因素，要视具体情况按相关规范及低压断路器自身特性与参数等条件进行综合考虑才能最终获得最佳的选择性。

参考文献：

[1]中国航空工业规划设计研究院组.工业与民用配电设计手册.第3版.北京：中国电力出版社，2005：153-179.

温度主要在200 ℃～300 ℃；醇类、醚类、脂肪酮类、酰胺类、腈类等的挥发温度均在300 ℃以上。另外，醛类和苯胺类的挥发温度主要在150 ℃，脂类的挥发温度在150 ℃～250 ℃)。3)整个干化过程都在密闭环境条件下进行，不会有气体排到外界环境中，不会造成二次环境污染。污泥干化过程氧气含量小于12%；粉尘浓度小于60 g/m3；颗粒温度小于110 ℃。4)整个干化过程中无尘(空气流速小于2 m/s)。

4两种工艺能耗对比

4.1热干化系统能源经济性分析

本文选取了污泥干化工艺中较为成熟的蒸汽加热+污泥脱水干化工艺，在加热的过程中，首先需要确认污泥干化工艺的物料平衡，系统的输入端及输出端包括：

1)输入(input)：包括需要加热的污泥，加热热媒(蒸汽)及加热空气(见表1)。

2)输出(output)：通过干化系统，产生了包括蒸汽冷凝水，脱水污泥及加热后的尾气(见表2)。

综合分析，超圆盘热干化机处理8.33 t/h的含水率为80%的湿污泥时，输入热量=输出热量=21 172.09 MJ/h，干化每吨污泥需要消耗0.893 t蒸汽，通过国家计量年鉴查询，1 kg 0.5 MPa蒸汽相当于0.094 286 kg标煤，而1 kW·h相当于0.123 kg标煤，因此使用此类热干化工艺处理每吨湿污泥折合电量需要0.684 kW·h。

4.2热干化系统能耗与经济性

本系统里，主要的能耗包括加热蒸汽的一次能源，设备运转过程中产生的电耗以及在加热过程中的热力损失。具体因素体现在：

每小时干燥量8.33 t(湿料)，每小时脱水量为6 250 kg。

每小时耗电量：482 kW·h(含进出料)。

每小时电费：482 kW·h×0.75元/(kW·h)=361.5元。

每小时污泥处理量：8.33 t。

每小时消耗的蒸汽量：7.44 t。

蒸汽折算电量=7.44×103×0.094 2/0.123=5 697.9 kW·h。

蒸汽单价：200元/t～280元/t。

每吨污泥干化成本：(240×7.44+361.5)/8.33=257.75元(80%含水率干至20%)。

干化系统综合电耗：482。

每天运行费用51 551元。

4.3低温污泥干化机能耗与经济性

采用热泵系统的低温除湿干化工艺避免了一次能源的消耗，只需要利用电能驱动系统完成污泥干化，其中：

每小时干燥量8.33 t(湿料)，每小时脱水量为6 250 kg/h；

每小时耗电量：1 689 kW·h(含进出料)；

每小时电费：1 689 kW·h×0.75=1 267元；

每小时污泥处理量：8.33 t；

每吨污泥干化成本152元(80%含水率干至20%)；

每吨污泥耗电量203 kW·h(80%含水率干至20%)；

每天运行费用30 600元。

5综合比较

通过两种干化工艺的数据列举(见表3)，可以直观的比较出两种工艺的区别。

针对污泥相同的干化率，相比于传统热干化工艺，低温除湿工艺呈现出运行费用低，无需外加能源等特点，但单位电耗相比热干化工艺要高3.5倍。当污泥处置单位远离外接燃气或蒸汽能源时，低温工艺可以发挥其独特的优势。

[1]徐强.污泥处理处置技术及装置.北京：化学工业出版社，2003：20-27.

[2]Werthera J,Ogadab T.Sewage sludge combustion.Progress in Energy and Combustion Science，1999，25(1)：55-116.

[3]胡龙，何品晶，邵立明.城市污水厂污泥热干燥处理技术及其应用分析.重庆环境科学，1999，21(1)：51-53.

[4]潘永康.现代干燥技术.北京：化学工业出版社，1998.

The economic comparison of conventional sludge drying technology

Guo Lei

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

Abstract: This paper introduced the present common sludge dehydration process technology, mainly elaborated the process of dry steam heating drying and heat pump low temperature dehumidification, and made comprehensive comparison the energy consumption and economy two kinds of sludge drying process technology, finally draw some meaningful conclusions.

Key words: sludge drying technology, low temperature and dehumidification technology, energy consumption, economy

Discussion on low-voltage circuit breaker selectivity

Sun Tong1Sun Xian2

(1.BeijingZhongyuanEngineeringDesignConsultingLimitedCompany,Beijing100037,China;2.ChinaAvionicsConstructionPlanningandDesignResearchGroupLimitedCompany,Nanjing210017,China)

Key words:low-voltage circuit breaker, movement curve, selectivity, current

Abstract:This paper analyzed the movement curve of low-voltage circuit breaker, discussed the coordination and setting method between higher and lower low-voltage circuit breaker, and combining with the engineering example put forward the checking method, made the low-voltage circuit breaker had good selectivity, solved part of problem of distribution line protection electrical of coordination and collaboration.

文章编号：1009-6825(2016)14-0126-02

收稿日期：2016-03-07

作者简介：郭磊(1988- )，男，助理工程师

中图分类号：X703

文献标识码：A