污泥干化焚烧集成控制系统的设计与实现

金宗良 陆益波 金宗明

摘 要：近年来，社会经济在快速发展的同时，城市化进程的步伐逐渐加快，大量的人口涌入到城市当中，工业污水与生活污水排放量大幅度增加，污水污泥处理是当前急需解决的重点问题。文章通过对污泥干化焚烧集成控制系统的设计及相关技术要点进行了分析，并进一步探讨了具体的实现途径，希望可以为大规模的污泥安全高效处置提供些许借鉴。

关键词：污泥干化;焚烧集成;控制系统;设计;实现

前言：随着城市现代化建设的进程不断加快，城市污水量逐年增长，污泥排放量也在不断攀升，在未来的一段时间之内，我国城市污水排放量依然会持续增长。随着污水污泥处理厂相关基础设施越来越完善，技术不断更新，污泥处理效率也有了明显的改善。污泥含水率比较高、有恶臭味、且很容易腐败，其中含有大量的有毒化学物质，如果不妥善处理，或者随意堆放，便会导致二次污染。近年来，我国各个区域已经陆续开展了污泥无害化处置相关尝试，但是由于污泥产生量巨大，当前依然缺乏可持续、大规模的污泥处置设施和技术，所以，加大对污泥处置的研发与推广力度是当前刻不容缓的重点工作内容。

1、污泥干化焚烧集成控制系统的设计及技术要点

1.1、污泥干化焚烧集成控制系统的设计

污泥焚烧系统的框架主要由两个部分组成，也就是计算机监控与自控部分，两种控制系统主要是通过以太网的形式进行连接，自控系统可对各个不同环节的工艺生产过程进行监测与控制，如工艺检测参数、设备运行信号的采集、监测，以及对数据的实时传送。当前主要采用的是罗克韦尔自动化RSLogix500对系统进行组态编程。该公司的控制系统设计具有人性化、操作简便、功能强大等优势，同时使用界面也具有引导性，通信可靠，具有高级诊断功能。

1.2、污泥深度脱水技术

污泥当中有着大量的水分，且主要包括内在水分与外在水分，细胞内部当中主要为内在水分，以往传统的脱水技术在实际应用过程中，含水量也只能降到约80%左右。热干化方式降低水分，成本相对较高。污泥深度脱水工艺技术，主要是通过机械降低水分，这样能够有效节约运行成本，污泥深度脱水工艺技术包含了污泥调理单元、污泥热水解单元以及高干度板框压滤单元。污泥热水解原理主要是经过加热（150-200℃）、增压（2-3bar），这样能够有效溶解部分有机质，使得污泥的状态发生改变，污泥当中的水分也可满足机械脱水的要求。在加熱过程中，污泥当中的微生物细胞被破坏，其中的水分被释放，在综合作用影响下，污泥颗粒与水更容易分离。之后在污泥当中适当加入无机调理剂，促使污泥当中的内在水分快速析出，并采用高干度板框压滤机进行压滤脱水，污泥当中的高纤维，在经过深度脱水之后，整体含水量会下降到60%以下[1]。

1.3、空心浆叶式干化机

污泥在通过深度脱水之后，一般情况下，其实际含水率依然在55%左右，如果需要继续降低水分，会使用到热干化技术，将污泥逐渐转化为热值比较高的燃料，之后再通过焚烧炉，进行高效清洁燃烧。如果采用污泥干化方式，应当保障能够快速获取干化热源，再者是经济性，同时，也应当避免出现二次污染。制药与化工等相关行业大多应用的是空心浆叶式干化机，利用蒸汽将干化污泥进行转化，并将其作为燃料，放入炉内焚烧。热源主要是低压余热蒸汽，这样也能够有效减少热干化成本。在干化机轴端处装有旋转接头，蒸汽进入到浆叶轴与干化机壳体，浆叶与机身能够同时进行加热，并通过传导加热的形式，对其进行加热干化。经过干化之后的污泥送入干化机，污泥经过浆叶不断的转动，污泥被搅拌和翻转，并且和机身与浆叶充分接触，加热过程中，污泥表面的水分也会逐渐被蒸发掉。污泥向出料口方向不断输送，并且继续进行搅拌，污泥中渗出的水分也会慢慢蒸发，之后，干化的污泥从出料口排出[2]。

2、污泥干化焚烧集成控制系统的具体实现路径

2.1、将污泥深度脱水及干化之后放入燃煤发电锅炉混烧

（1）技术方案

采用深度脱水/干化+焚烧的方式对污泥进行处理，通过深度脱水技术，或者是0.4-0.6MPa饱和蒸汽对含水率为80%以上的湿污泥干化处理，使其转化为60%含水率的污泥燃烧，加入到电锅炉当中进行焚烧。

（2）适用范围

该方案主要通过降低污泥中的水分后，再掺入到炉内，污泥量增加，减少对锅炉设备的影响，只需要进行深度脱水，增加干化设备，且设备的实际投入成本也相对较低。适用于有燃煤发电锅炉的地区。

（3）工程案例

杭州某污水处理厂污泥脱水焚烧处理工程概况如下：该工程项目的处理规模为1500t/d含水量为80%的污泥。经过处理之后，采用压滤机进行脱水处理，破碎之后再进入到75t/h炉内进行焚烧。入炉污泥的实际含水量在55%-60%左右，项目运行之后，创造了良好的经济效益。

2.2、新建污泥干化焚烧集中处置站

（1）技术方案

对于只需要处理污泥的地方，可新建污泥干化焚烧处置站，在焚烧之前，先通过蒸汽进行干化，之后将污泥送入到流化床焚烧炉内，焚烧之后会产生蒸汽，可将其用于干化污泥，针对污泥热值情况，只需要少许的燃料，便能够实现能量平衡，如果周边有供热需求，可适当增加蒸汽[3]。

（2）适用范围

该方案优势在于污泥处置站可单独的运行，并且有效满足污泥处理的具体需求，运行成本也相对较低，通常比较适用于污泥处理的地区。

（3）工程案例

浙江平阳污泥焚烧处理工程项目，主要采用的是干化后焚烧的方式，对污泥进行处理。含水率在80%的湿污泥储仓后，采用污泥泵输送至干化机，将其干化到大约50%，干化之后的污泥和干煤输送至流化床，进一步焚烧处理。主要的系统有污泥干燥系统、污泥存储系统、流化床焚烧系统以及相关配套设备[4]。

3、结束语

当前国内的污泥处置基本上是经过消化处理后用于堆肥或者农用，焚烧项目较少，污泥本身含水量大，当前在燃烧锅炉中对污泥进行直接混烧的处理方式，无法满足城市的发展需要，应当从环境保护方面进行综合考虑，还应当结合不同地区的实际情况，做到因地制宜，合理实施。

参考文献：

[1]俞珏瑾. 污泥干化焚烧处理工艺和设计要点[J]. 中国市政工程， 2019（3）：64-66.

[2]沈其杰. 污泥干化焚烧处理工艺和设计要点[J]. 设备管理与维修， 2017， 000（017）：141-142.

[3]李博， 王飞， 朱小玲，  污泥干化焚烧联用系统最佳运行工况研究[J]. 环境污染与防治， 2019， 36（8）.22

[4]王飞， 严建华， 池涌，等. 污泥干化焚烧集成技术的研究及应用[J]. 工厂动力， 2019， 000（002）：11-17.

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