太陽(yáng)能污泥干化處理技術(shù)引領(lǐng)節(jié)能環(huán)保新潮流
隨著城市發(fā)展和環(huán)境污染的加劇，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠也隨之加速興建。隨著大量污水處理廠投入運(yùn)行，所產(chǎn)生的污泥處置問(wèn)題迫在眉睫，已成為水處理行業(yè)同時(shí)也是社會(huì)環(huán)境所面臨的一個(gè)難題。
為了降低污泥處置成本，必須首先對(duì)污泥進(jìn)行脫水，減小體積，而在達(dá)到機(jī)械脫水的極限( 50% ～60%干物質(zhì)) 后，只有使用熱干化技術(shù)才能進(jìn)一步減小污泥的體積，而這就給太陽(yáng)能熱干化技術(shù)帶來(lái)了極大的空間和市場(chǎng)。
一、污泥干化處理的主要方法
污泥干化的目的是為了: (1) 減小污泥體積，方便運(yùn)輸和處理；(2) 降低污泥運(yùn)輸和最終處置成本；(3) 改善污泥的外觀，使其達(dá)到衛(wèi)生穩(wěn)定化處理；(4) 增加最終處置的可能性和便利性等。根據(jù)污泥干化所用的能源不同，目前主要運(yùn)用的干化模式有: 傳統(tǒng)熱能污泥干化和太陽(yáng)能污泥干化。
太陽(yáng)能污泥干化是指利用太陽(yáng)能為主要能源對(duì)污泥進(jìn)行干化處理。該工藝借助傳統(tǒng)溫室干燥技術(shù)，結(jié)合當(dāng)代自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，將其應(yīng)用于污泥處理領(lǐng)域，主要目的是利用太陽(yáng)能這種清潔能源作為污泥干化的主要能量來(lái)源。在環(huán)保部、住房及城鄉(xiāng)建設(shè)部、青島大學(xué)等科研院所的大力支持下，先后依托國(guó)家高新技術(shù)計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃、建設(shè)部科技攻關(guān)項(xiàng)目等多個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太陽(yáng)能污泥干化成套設(shè)備。
二、太陽(yáng)能污泥干化處理
1、工作原理和工藝流程
污泥在溫室內(nèi)主要存在有以下三種干化過(guò)程:①輻射干化，當(dāng)溫室內(nèi)的污泥接受外部太陽(yáng)光線有效輻射后溫度升高，使其內(nèi)部水分得以向周圍空氣加速蒸發(fā)，從而增加了污泥表面的空氣濕度，甚至于達(dá)到飽和；②通過(guò)自然循環(huán)或通風(fēng)，將溫室內(nèi)的濕空氣排出，使污泥表面的濕度由原先的飽和狀態(tài)進(jìn)入非飽和狀態(tài)，從而促使污泥內(nèi)部水分進(jìn)一步向周圍空氣蒸發(fā)。實(shí)驗(yàn)證明，后者污泥干化過(guò)程中占據(jù)更重要的位置；③當(dāng)污泥中的含水率減至近40%～60%時(shí)，污泥中有機(jī)物會(huì)在有氧的條件下進(jìn)行發(fā)酵，從而可以觀察到污泥堆的內(nèi)部溫度的進(jìn)一步升高，起到加速干化作用，同時(shí)也使污泥得到穩(wěn)定化處理。
為了進(jìn)一步加速污泥中的水分(包括污泥中的自由水分和間隙水分) 蒸發(fā)，一些溫室附屬設(shè)備如太陽(yáng)干燥房也得到了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)和利用，其中包括: ①大流量強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)并附加氣體收集和除臭裝置，滿足大面積溫室處理污泥的需要；②半自動(dòng)化甚至全自動(dòng)化的翻泥系統(tǒng)，使污泥得到經(jīng)常性的翻動(dòng)并混合均一，從而不斷翻新蒸發(fā)面積，同時(shí)也起到供氧作用，避免污泥堆內(nèi)部出現(xiàn)局部厭氧而釋放惡臭氣體；③暖氣系統(tǒng)，用于減小溫室的設(shè)計(jì)面積，使其適應(yīng)在不同天氣和不同季節(jié)條件下干化作業(yè)的需求，縮短處理周期。我們公司設(shè)計(jì)的暖氣系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能空氣集熱器組成，輔以熱泵系統(tǒng)，可以滿足陰雨天氣的運(yùn)行。太陽(yáng)能熱泵干燥系統(tǒng)初期投入大，但是運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)?shù)停谒懈稍锵到y(tǒng)中是最節(jié)能，也是最環(huán)保的。
2、太陽(yáng)污泥干化工藝設(shè)計(jì)
太陽(yáng)能污泥干化一般的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)包括: ①需要處理的污泥總量；②進(jìn)入溫室的初始含固率；③需要達(dá)到的含固率；④現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件；⑤干化效果的季節(jié)性變化；⑥翻泥設(shè)備的類型和工作效率；⑦溫室的管理。
溫室尺寸的計(jì)算步驟主要有三步: ①初始計(jì)算，通過(guò)核算一年需要蒸發(fā)的水量和光線總量來(lái)計(jì)算初始面積；②將一年的周期根據(jù)不同氣候變化劃分為幾個(gè)階段；③根據(jù)每個(gè)階段不同的污泥接收量和相應(yīng)氣候條件來(lái)核實(shí)干化處理效果，并對(duì)初始計(jì)算面積進(jìn)行校正。實(shí)驗(yàn)表明，影響溫室內(nèi)水分蒸發(fā)效率的主要因素有室外的太陽(yáng)輻射、室外溫度以及空氣流通速度。
3、太陽(yáng)能污泥干化特點(diǎn)
太陽(yáng)能污泥干化與傳統(tǒng)的熱干化技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)主要在于: ①能耗小，運(yùn)行管理費(fèi)用低(在無(wú)附加除臭系統(tǒng)的條件下，蒸發(fā)1 t水耗電量?jī)H為25～30kWh，而傳統(tǒng)的熱干化技術(shù)需耗電為800～1060kWh) ；②處理后污泥體積減少可達(dá)3～5倍，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化并仍保留其原有的農(nóng)業(yè)再利用價(jià)值(低溫干化) ；③系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定安全，溫度低，灰塵產(chǎn)生量。虎懿僮骶S護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)；⑤系統(tǒng)透明程度高，環(huán)境協(xié)調(diào)性好；⑥可同時(shí)解決污泥存儲(chǔ)的需要；⑦利用可再生能源太陽(yáng)能作為主要能源來(lái)源，滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。其主要缺點(diǎn)在于: ①占地面積大，需要在污水處理廠有足夠可利用的場(chǎng)地空間；②處理效果受天氣和季節(jié)性條件約束（可以使用輔助熱泵來(lái)解決這一問(wèn)題）；③在密閉空氣條件下作業(yè)；④在大多數(shù)情況下，需要設(shè)置除臭設(shè)備。
4、太陽(yáng)能污泥干化的運(yùn)用
太陽(yáng)能污泥干化處理是污泥處理工藝的一種創(chuàng)新方法，但它不是以污泥的最終處置為目的，而是通過(guò)太陽(yáng)能干化處理，使干化后的污泥實(shí)現(xiàn)資源利用。此外，該工藝可以與不同的污泥處置途徑相結(jié)合，使其成為通往不同污泥處置途徑的一個(gè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，從而達(dá)到降低污泥處置費(fèi)用，提高處置手段的靈活性。
太陽(yáng)能污泥干化工藝的核心是利用廉價(jià)太陽(yáng)能和地?zé)崮埽ɑ蛭鬯┻M(jìn)行污泥干化，成本低。干化后的污泥可用于鍋爐摻燒，也可填埋或作為其他用途。如果焚燒比之直燒或利用煙氣干化更環(huán)保，運(yùn)行成本更低。無(wú)論直接摻燒還是利用鍋爐尾氣干化其運(yùn)行都是負(fù)效益需要增加燃料成本，而利用太陽(yáng)能干化污泥幾乎不需要成本，干化后的污泥熱值能達(dá)到2000大卡左右，可以和垃圾或煤碳一起摻燒進(jìn)鍋爐焚燒，可大量節(jié)省燃料。低碳環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。
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