利用烟气低温废热干燥处理印染污泥的中试.pdf

烟 气 污 染 治 理 利用烟气低温废热干燥处理印染污泥的中试 葛仕福 1 鲁维加 1 郭宏伟 1 东南大学动力系, 南京 210096 汪隆华 2 钱 进 2 常熟苏源热电有限公司, 江苏 215500 摘要 介绍一种利用烟气低温废热日处理印染污泥 36 t 的中试系统, 可一次将含水80的印染污泥直接干燥成含 水10～ 40的干污泥, 干污泥呈小颗粒状, 全部可送入循环流化床锅炉燃烧以利用其热能。 干燥系统内贫氧, 避免 污泥在干燥过程中爆燃现象; 干燥系统设备及管道壁面附着1 层约 4 mm 左右的干硬保护层, 阻止了烟气对设备及管 道的腐蚀, 运行安全。 该系统也可适用于生化污泥、城市污泥及造纸污泥的处理。 关键词 印染污泥 干燥处理 利用烟气低温废热 污泥资源化利用 0 引言 印染污泥是处理印染污水所产生的固态 、 半固态 的废弃物 ,含有大量的有机物 、 重金属、氢氧化钙以及 致病菌和病原菌等 ,极易腐败并产生恶臭 ,不加处理 排放 ,会对环境造成严重的二次污染 。目前 ,印染污 泥处置方式主要是通过“污泥浓缩-脱水-外运” ,然后 集中弃置去填坑 ,印染污泥中的有害物质经过雨水侵 蚀和渗漏,不同程度地污染了周边及地下水环境 [ 1] 。 印染污泥处置已成为印染厂最迫切需要解决的问题。 脱水印染污泥的水分含量约 70～ 90, 在污 泥处理方法中, 干燥处理是将脱水污泥干燥成含水 10～ 40 的干污泥 [ 2- 8] , 并由此可较好地用于建材 原料、制复合肥、热能利用等, 变废为宝 , 以实现资源 化 [ 9,10] 。但干燥需要大量的热能, 处理成本较高。工 业及电站锅炉的排放烟气温度约 110～ 200 ℃, 若能 将该废热利用起来 ,寻找合适的污泥干燥方法 ,处理 成本就会大大降低。 1 中试系统 污泥的挥发分较高, 为防止在干燥过程中发生爆 燃,干燥系统内氧含量应有严格的要求 , 一般烟气氧 含量不高 ,必须采用密闭性好的干燥机才可保证系统 内氧含量的要求 ; 工业及电站锅炉排放的烟气温度不 高,需采用快速干燥方法。本中试采用密闭性好、干 燥速度 快的旋流喷动干燥设备。 干燥设备内径 1 250 mm,高5 m 。 在干燥机内 , 湿污泥与切向进入 的高速旋转的热烟气相撞击, 使之微粒化并呈激烈的 喷动流化状态。较大 、 较粘的湿污泥一边干燥一边由 安装在干燥室底部的干燥搅拌装置进行机械破碎。 处于流化状态的污泥颗粒 ,由于增加了比表面积及气 固间的传热传质系数 , 水分迅速蒸发 、 干燥 。干燥室 采用喷动床技术 ,提高了干燥室底部的气速 ,以防较 大污泥颗粒沉入底部堵住进风口,可使干燥过程连续 稳定 。 图1 为利用烟气低温废热干燥印染污泥的中试 系统流程。在 75 t h 循环流化床锅炉的引风机出口 处烟 气 温 度 约 110 ～ 140℃, 静 压 为 -870 ～ - 1 200 Pa。 干燥系统的鼓风机从此处抽走部分烟气 约35 000 m 3 h 140 ℃ 。由皮带输送机送入到加料仓 的湿污泥定量送入干燥机中, 与高温烟气进行热质交 换而得到干燥, 干污泥由旋风分离器收集。约 75 ℃ 的烟气由干燥系统的引风机送入烟囱排放。 图 1 印染污泥干燥中试系统流程图 2 中试结果 2. 1 中试运行情况及参数 表1为印染污泥干燥中试系统运行参数测试结果。 表 1 中试系统运行参数 项目参数 干燥机进口温度 ℃110～ 140 干燥机出口温度 ℃70～ 80 总运行电流 A220 湿污泥水分 80 干污泥水分 30 处理量 td- 1 36 本中试系统经 10个月的运行 ,结果如下 1 对不同种类、不同初含水分的污泥进行干燥 36 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 试验表明 该干燥系统可处理初含水分 90的印染 污泥、生化污泥 、 城市污泥及造纸污泥 ,初水分越低, 干燥产量越大。 2 干燥速率高, 利用烟气低温废热也可将含水 70～ 90 的污泥一次直接干燥成含水 10～ 40 的干污泥 。 3干燥机 烟气出 口比进 口氧含 量增 加了 0. 2,干燥机密闭性好,未出现污泥在干燥过程中爆 燃现象,运行安全。 4 高速旋转的热烟气对干燥塔体壁面具有强烈 的冲刷作用 ,干燥机无粘壁 ,未发现污泥沉入底部堵 住进风环隙口的现象 ,运行连续稳定。 2. 2 干污泥分析 干燥后的印染污泥颗粒直径 0. 4 ～ 2 mm ,如图 2 所示 。它的低位热值为6 400 ～ 10 000 kJ kg , 污泥成 分为 内水 5. 35; 挥发分 25. 46; 固定碳 15. 42; 氢氧化钙 30; 其它灰分 23. 77 。由此可见 , 完全 可以作为循环流化床锅炉的燃料使用。 图 2 印染干污泥形态 2. 3 烟气对干燥中试系统的腐蚀 文献[ 11] 推荐的酸露点 tsld计算公式见式 1 。 tsld 116. 5515 16. 06329lgVSO3 1. 05377 lgVSO3 2 1 式中 VSO3表示体积百万分率。离开干燥机的烟气含 SO2量 CSO21 150 mg m 3 , 假设烟气中 SO2转化为 SO3的转化率 β, 一般 β 在 2～ 5 间 。则 SO3的体 积含量 VSO3CSO322. 4 MSO3 273t 273 2 式中 t 混合温度 ℃; MSO3 SO3的气体分子量, MSO3 80。 由式 1 、 2 , 酸露点温度计算如表 2 所示。 表 2 烟气酸露点计算 项目 转化率 β 25 SO3体积百万分率 8. 220. 5 烟气酸露点温度 ℃132139 注 t 76 ℃, CSO 2 1 150 mg m3。 烟气温度只有 76 ℃, 大大低于酸露点 , 酸会结 露,对设备产生腐蚀 。10 个月的中试运行后 , 拆开设 备及管道发现, 壁面附着 1层约4 mm 左右的污泥层, 对该污泥层进行全硫含量分析表明硫含量极高 , 达 4. 64, 但它较硬极干 ,形成保护层, 阻止了烟气对设 备及管道的腐蚀 。 3 中试运行环境效益分析 根据 GB13223 -1996 火电厂大气污染物排放标 准及 GB T16157-1996 固定污染源排气中颗粒物 测定与气态污染物采样方法 ,经有关部门对进、 出本 干燥中试系统的烟气进行监测 ,结果如表 3 所示。 表 3 干燥中试系统前后烟气监测结果 项目 进干燥中试系统烟气出干燥中试系统烟气 No . 1No . 2No. 3平均No . 1No . 2No. 3平均 烟气动压 Pa11321356127. 334323132. 3 烟气静压 Pa-1 190-1 210- 1 190-1 196-70-70- 70-70 烟气流速 ms- 112. 917 . 89 . 113. 36. 86 . 56 . 46. 6 含湿量 4. 44 . 44 . 44. 46. 36 . 36 . 36. 3 烟气流量 m3h-124 72933 40917 20225 11314 13213 56313 40213 699 实测烟尘浓度 mgm- 369. 158 . 664. 564. 134. 94343. 240. 4 实测SO2浓度 mgm- 31 0169861 0291 010648671681666 折标烟尘浓度 mgm- 3115 . 297 . 7107. 5106. 860. 174 . 174. 469. 5 折标SO2浓度 mgm- 31 6931 6431 7151 6831 1161 1551 1721 148 注 环境大气压 101. 9 kPa , 烟道面积 0. 7854 m2, 进口烟温 110 ℃, 出口烟温 76 ℃。 37 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 从表 3 可以看出 ,干燥中试系统减少了烟气的粉 尘排 放 量, 均 值 标 况从 106. 8 mg m 3 降 低 为 69. 5 mg m 3 , 减少烟尘浓度 35。这是由于在干燥过 程中, 烟气与湿污泥直接接触, 烟气中较细较轻的烟 尘被湿污泥捕集 ,包含在干污泥颗粒中 , 与干污泥一 起在扩散式旋风分离中分离出来。这也表明本干燥 中试系统所设计的旋风分离器是高效、合理的 。同时 该干燥中试系统也减少了烟气 SO2排放量, 均值 标 况 从1 683 mg m 3 降低到1 148 mg m 3 , 脱硫效率达 31. 8。这是由于污泥中含有 30 氢氧化钙,与湿污 泥充分接触、 混合后 ,脱除了排放烟气中的二氧化硫。 经测 试 湿 、干 污 泥 的 硫含 量 分 别 是 0. 085 和 0. 63, 也可证明这一点。 干燥中试系统不仅彻底解决了印染污泥的二次 污染, 每年节省污泥堆置用土地约 0. 33 hm 2 , 减少烟 尘排放 6. 5 t , 脱除排放烟气中的二氧化硫 93. 8 t , 同 时每年利用烟气废热 1. 0 10 10kJ ,减少了烟气对大气 环境的污染。 4 中试运行经济分析 目前 ,一般污泥卫生填埋成本约为 100 元 t , 某污 水处理厂引进国外设备处理城市污泥成本160元 t [ 12] 。 表4给出了本中试系统干燥处理印染污泥成本分析 , 表5 为干印染污泥资源化利用经济效益分析。 表 4 印染污泥干燥处理成本 项目参数 处理量 th- 1 1. 5 耗电量 kWhh- 1 110 干燥运行能耗费 元t- 138. 2 干燥运行人工费 元t- 110 设备维修、保养费 元t- 1 6. 3 总运行耗费 元t- 1 54. 5 表 5 干燥后印染污泥资源化利用经济效益 项目参数 每吨湿污泥 每吨湿污泥可得绝干污泥量 kg200 发热量 104J128 干污泥中含水耗热量 104J24 净发热量 104J108 折标煤 kg52 燃料效益 元22 每吨湿污泥含氢氧化钙 kg60 炉内脱硫减少钙量获益 元16 总获益 元38 5 结语 1 利用烟气低温废热干燥处理污泥的中试系 统,可一次将含水 80的印染污泥直接干燥成含水 10～ 40 的干污泥。 2 印染污泥干燥处理呈成小颗粒状 ,全部可送 入循环流化床锅炉燃烧利用其热能 ,每年可节省资源 标煤 550 t ,减少炉内脱硫所需碳酸钙量630 t 。 3 干燥系统密闭性好 ,干燥系统内贫氧, 避免污 泥在干燥过程中爆燃现象; 并且, 干燥系统设备及管 道壁面附着 1 层约 4 mm 左右的干硬保护层 ,阻止烟 气对设备及管道的腐蚀, 运行连续安全。 4 该中试系统每年减少烟尘排放 6. 5 t , 脱除排 放烟气中的二氧化硫 93. 8 t , 利用烟气低温废热1. 0 10 10J,减少了烟气对大气环境的热污染 。 5 该中试系统日处理印染污泥 36 t , 处理每吨 污泥所需费用仅为 16. 5 元, 与卫生填埋方法相比 ,每 年节省处理费为 105 万元 。 参考文献 [ 1] 肖劲忠. 印染废水混凝脱色药剂的选择与污泥干化的综合研 究. 环境技术, 2003, 增刊 59 -60. 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Keywords landfill leachate, leachate recirculation, recirculation hydraulic load and recirculation frequency THE CASE OF APPLYING AUTOTROPHIC DENITRIFICATION TO HIGH CONCENTRATION STARCHWASTEWATER TREATMENTMei Rongwu FangJianmin 26 Abstract Starch wastewater contains high concentration of organic nitrogen. The process of “ regulating anaerobic treatment full autotrophic denitrification coagulating sedimentation” was used to treat the starch wastewater and fully met the expected requirements. The effluent CODCrand NH3-N were below 100 mg L and 10mg L respectively while the influent CODCrbelow 10 000 mg L andTN below 700mg L. So far the technology of full autotrophic denitrification for treating low C N wastewater is still in laboratory stage and is seldom applied in the real project in China. This successful project is valuable for the application of the technology . Keywords starchwastewater, denitrification, full autotrophic denitrification and oxidation of anaerobic ammonia FLUORIDE WASTEWATER TREATMENT PROJECT IN INTEGRATED CIRCUIT INDUSTRY Dai Ronghai 29 Abstract It is introduced the application and effect of a new to the treatment of IC fluoride wastewater. The primary process of this includes three -stage reaction and first-order deposition. The practical result proves that this new can ensure the concentration of fluorinion of the treatedwater agree with the second-class limit of “Integrated Wastewater Discharge Standard” DB31 199 -1997in Shanghai. Keywords treatment project, fluoride wastewater, reaction and deposition THE DESIGN OF TREATMENT AND REUSE PROJECT OF DOMESTIC WASTEWATER Fang Xiaoli Zhao Peng 31 Abstract The applicaiton of biological oxidation -flocculation sedimentation -filtration-disinfection process in treating domestic wastewater was presented. It is indicated by the practical operation project that the process hasthe characteristics such as less land occupied, convenient to operate and manage, and the effluent can be used for landscape, greenbelt and car -washing etc. The project has high efficiency of treatment and low construciton cost. Keywords reclaimed water reuse, biological contact oxidation tank, filtration and chlorine dioxide TREATMENT OF TANNERY WASTEWATER BY PRETREATMENT -COAGULATION -ANAEROBIC HYDROLYSIS -CYCLIC ACTIVATED SLUDGE TECHNOLOGY C -TECH PROCESS Chen Yongcun Fu Xianghui Pan Xiexie 33 Abstract The tannery wastewater is difficult to treat because of its fluctuant quality and volume, high pollution load capacity and its virulence. This project uses pretreatment-coagulation-anaerobic hydrolysis -cyclic activated sludge technology C -TECHprocess to treat tannery wastewater. It is studied the change rule of C -TECH pond aeration time with CODCr, NH3-N and DO. The result indicates that it will reach the first level discharge standard with controlling the HRT of the pond12. 5 h, aeration time8 h, sludge density in C -TECH pond4. 5 g L, chemical oxygen demand load0. 4 kg kgdand ammonia nitrogen load0. 07 kg kgd. It can control the dissolvaed oxygen concentration through programmable logical controller PLC, the on -line DO tester and the air blower frequency conversion. Using the DO density as the control parameter of C-TECH pond process and the reaction time, the energy consumption can be reduced. Keywords pretreatment, coagulation, anaerobic hydrolysis, cyclic activated sludge technology C -TECHprocess, tannery wastewater, chemical oxygen demand, ammonia nitrogen and dissolved oxygen PILOT -SCALE RESEARCH ON DRYING TREATMENT SYSTEM FOR PRINTING the faults and noise sources of the unit were determined based on the frequency spectrum and noise distribution and the project for eliminating faults and reducing noise was established according to vibration -acoustics analysis. And then a sound insulation cover was built by optimizing some parameters of the compound sound -absorbing structure. This can provide the reference for faults diagnosis and noise control of the large -scale units. Keywords chiller, vibration-acoustics analysis, noise control and sound-absorption structure THETECHNOLOGYOFLANDFILLLEACHATETREATMENTUSINGAGED -REFUSE BIOREACTORBian Bingxin Zhao Youcai Zhou Zheng et al 52 Abstract This paper isgoing to study the constituentsof aged -refuse less than 15 mm after being sieved and design aged -refuse bioreactors to treat landfill leachate with fillers of those constituents. It is shown that aged -refuse has larger adsorption specific surface area, biggish ion exchange capacity, higher contents of organic matter and considerable microorganism species groups both onvariety and quantity which are usedfor biodegradation. Thus it is a kindof excellent biomedium inwaste water treating. It is indicated in engineering applications that the total removal rate of CODCrand NH 4-N can be seperately high than 90 and 95 and the effluent can come up to the state landfill leachate discharging standard within the second grade or the third grade stably after being treated by three aged -refuse bioreactors in -line. Keywords aged-refuse, bioreactor and leachate STUDY ONAPPLICATION OF GEOCOMPOSITE IN LANDFILL XiaoHenglin Xiao Bin Zhang Suhang 56 Abstract The application of geocomposite drainage layers in landfill is introduced briefly. It was studied the permeability, shear strength, long -term reduction factors and other key inds of the material in deteail. The design was given. At last, the test, construction, and material -selecting were discussed and recommendations were given. Keywords geocomposite, drainage, landfill and shear strength 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007