[發明專利]一種適用于污水廠剩余污泥低溫熱干化的系統

在審

• 申請號: 202310504473.4
• 申請日: 2023-05-06
• 公開（公告）號: CN116621413A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 張文龍;楊廣禹;李軼;閆玉亭;何丹
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F11/13
• 分類號: C02F11/13;F25B30/06
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張艷

本發明公開了一種適用于污水廠剩余污泥低溫熱干化的系統，包括污泥干化模塊、循環風模塊和暖通模塊，污泥干化模塊包括帶式污泥烘干機，帶式污泥烘干機利用高溫低濕的風將剩余污泥烘干干化，烘干過程產生中溫高濕的風，輸送到循環風模塊；循環風模塊包括水?氣熱交換箱，水?氣熱交換箱用于將污泥干化產生的中溫高濕含塵回風過濾，并轉化為高溫低濕回風，再次輸送到污泥干化模塊；暖通模塊包括污水源熱泵機組與供能循環系統，污水源熱泵機組用于產生冷源與熱源，供能循環系統用于將污水源熱泵機組產生的冷熱源供給水?氣熱交換箱；水?氣熱交換箱通過供能循環系統與污水源熱泵機組并聯。本發明能耗低，緩解水廠的減碳壓力，降低綜合成本。

技術領域

本發明涉及一種適用于污水廠剩余污泥低溫熱干化的系統，屬于資源與環境保護技術領域。

背景技術

剩余污泥的處置一直都是水處理行業不可避免的一個問題。剩余污泥是污水處理過程中產生的副產物，是污水中污染物質轉移后的濃縮物，主要由4部分組成，即微生物、難生物降解的有機物、附在污泥表面的無機物以及微生物內源代謝的殘余物等。作為污水處理過程的主要產物，剩余污泥富含C、N、P、K等營養元素，也不乏重金屬、有機污染物、微塑料等污染物等。剩余污泥中污染物含量高，隨意排放會嚴重影響地表水、地下水及土壤環境，威脅人體健康。目前，我國超過80%的污水處理廠實現了剩余污泥的初步減量，但根深蒂固的“重水輕泥”觀念仍然存在，導致剩余污泥處理法規與制度尚不完善，已建成設施設備的處理水平也參差不齊，大量剩余污泥未能得到安全有效的原位處理。因此，對剩余污泥進行消減處理、綜合利用已成為環保領域的重要舉措。

目前對剩余污泥的處置方式主要有填埋、好氧堆肥、厭氧消化和干化焚燒等。近些年來由于填埋空間的缺少及污泥填埋過程的二次污染、不穩定性等問題，污泥填埋已逐漸不再作為主流的處置方法，僅可作為一種應急處置方式。好氧堆肥的處置方式雖然是較好的污泥資源利用途徑，但由于污泥中的有害物質濃度存在不可控、占地面積大、臭氣難控制和土地利用的消納量不穩定等問題造成了污泥土地利用也受到了限制，僅可作為小規模特定項目地的一種處置方式，較難大規模全國推廣。厭氧消化雖然可以轉化有機質至甲烷（CH₄），但投資與能效似乎并不成比例，如不結合熱水解，則實際產沼率偏低，況且消化后污泥仍需進一步處理處置，再者，有機質轉化CH₄是一種不可持續的熵增過程。污泥干化焚燒（包含獨立焚燒或協同摻燒）是目前應用較為穩定的處置方法，其完全可以實現污泥的無害化、減量化、穩定化和資源化，但其存在投資和運行成本費用較高，主要原因在于污水廠出廠污泥含水率較高（一般含水率在60%-85%），通過相關資料顯示，國內大部分地區污泥含水率低于40%后的熱值才適合去焚燒，為達到40%以下含水率，目前國內外應用較為成熟和廣泛的技術為熱干化技術

污泥干化是進一步降低脫水污泥含水率（80%）的延伸方法，主要利用熱媒與污泥進行熱量交換，以破壞污泥絮體與細胞壁，實現外部水分和內部水分揮發，從而大幅降低污泥含水率。傳統污泥熱干化方法見表1，其中復合帶式、流化床式、圓盤式和空心槳葉式等設備，以熱空氣、導熱油和燃氣熱風爐等作為熱傳導介質，利用電能或化石燃料內能將傳導介質加熱至200°C以上。這樣的技術相對成熟、應用廣泛，雖具有干化效率高的優點，但當干化溫度處于100~300°C時，污泥揮發性有機物和惡臭氣體（烷類、芳烴類、脂類、苯系物、NH₃、H₂S等）極易進入導熱介質、冷凝水或大氣環境，造成環境污染。且在運行過程中往往會導致干燥污泥破碎顆粒粉塵伴隨有機物質揮發，導致污泥熱值降低，減少后續焚燒與熱電聯產（CHP）效率，嚴重時還存在爆炸風險和尾氣污染問題。因此，高溫干化系統必須配備嚴格的除塵、除臭、冷凝水處理系統。這大大增加了設備投資、能耗與運行費用。在此情形下，污泥低溫干化已成為近年來國內外普遍關注的熱點，特別是基于清潔能源的低溫干化技術。

表1熱干化技術比選表