王爭(zhēng)剛

（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥230024）

近年來，隨著工業(yè)化快速發(fā)展，我國(guó)每年石油化工等行業(yè)產(chǎn)生的污泥總量已超過500余萬(wàn)噸，并且產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。含油污泥來源主要有三種途徑：原油開車、油田集輸過程、煉油廠污水處理場(chǎng)。

含油污泥的成份非常復(fù)雜，其含有大量老化原油、固體懸浮物、鹽類、細(xì)菌、腐蝕產(chǎn)物等，還含有在生產(chǎn)過程中加入的大量水處理劑。含油污泥是一種極其穩(wěn)定的懸浮狀溶液體系，含有硫化物、苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭的有毒有害物質(zhì)，其所含的某些烴類物質(zhì)具有致癌、致畸、致突變作用。除此之外，含油污泥含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬，難降解有機(jī)物及生物病原菌等，若直接排放會(huì)污染土壤、水體、植被和大氣，同時(shí)造成石油資源的浪費(fèi)。因而，含油污泥已被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中的含油廢物類，《國(guó)家清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》要求必須對(duì)含油污泥進(jìn)行無(wú)害化處理。

目前，通過系統(tǒng)評(píng)價(jià)含油污泥特性來指導(dǎo)污泥處理方法的相關(guān)研究報(bào)道非常有限，對(duì)比分析含油污泥處理效果缺乏科學(xué)依據(jù)。通常認(rèn)為，含油污泥是由油包水（W/O）、水包油（O/W）乳化液及懸浮固體等成分組成的穩(wěn)定懸浮乳狀膠體，具有含水量高、體積大、成分復(fù)雜、有害成分多、干燥速率慢、脫水難度大等特點(diǎn)。現(xiàn)階段，含油污泥處置方法有多種，但從綜合利用的技術(shù)現(xiàn)狀來看，缺少高附加值的深度處理和利用技術(shù)，且存在二次污染問題。鑒于污泥干化焚燒處理方式在西方國(guó)家已經(jīng)得到普遍應(yīng)用和推廣，無(wú)疑干化焚燒將成為現(xiàn)階段最主要、最理想的技術(shù)處置方案之一。而污泥干化工藝作為減量化、無(wú)害化、資源化處理的重要環(huán)節(jié)，具有重要的意義。

由于含油污泥的特殊性，干化工藝的選擇需要綜合考慮其安全性、技術(shù)適用性、經(jīng)濟(jì)適用性、應(yīng)用推廣情況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外已經(jīng)投運(yùn)的含油污泥干化所應(yīng)用的工藝設(shè)備類型，對(duì)帶式、槳葉式、圓盤式、薄層式這4種污泥干化工藝設(shè)備類型進(jìn)行比選，并結(jié)合上述4種干化設(shè)備的技術(shù)成熟性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、運(yùn)行安全性、處置環(huán)保性及適用廣泛性，綜合考慮最終采用薄層干化工藝設(shè)備。

本文通過介紹薄層干化技術(shù)的工作原理，結(jié)合工程項(xiàng)目說明薄層干燥技術(shù)在含油污泥處理上的優(yōu)勢(shì)，供工程設(shè)計(jì)人員在選擇含油污泥干化技術(shù)時(shí)參考。

1 薄層干化機(jī)的工作原理

德國(guó)BUSS-SMS-Canzler臥式薄層干化工藝技術(shù)具有30多年的應(yīng)用歷史，近年來引進(jìn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)用于工業(yè)污泥、市政污泥處置，在多個(gè)工程項(xiàng)目上均有應(yīng)用。

薄層干化機(jī)由帶加熱層的圓筒形殼體、殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)裝置組成。主要由外殼、單軸轉(zhuǎn)子葉片和驅(qū)動(dòng)裝置三大部分組成。外殼體夾套間可注入蒸汽或?qū)嵊妥鳛槲勰喔稍锕に嚨臒崦?；?nèi)筒壁作為與污泥接觸的傳熱部分，提供主要的換熱面積以及形成污泥薄層的載體。轉(zhuǎn)子上由螺栓連接固定有作為涂層、混合和推進(jìn)用的槳葉，槳葉與內(nèi)壁間距僅5～10 mm，槳葉可對(duì)內(nèi)殼壁加熱表面進(jìn)行自清潔。進(jìn)入薄層干化機(jī)中的污泥被轉(zhuǎn)子涂布于加熱壁表面，轉(zhuǎn)子上的不同規(guī)格、不同傾斜角度的槳葉在對(duì)加熱壁表面的污泥反復(fù)翻混的同時(shí)向前推進(jìn)，輸送干泥到出泥口。在此過程中，污泥中水分被逐漸蒸發(fā)至設(shè)定值。污泥在干化機(jī)內(nèi)停留時(shí)間為10 min左右，可實(shí)現(xiàn)快速啟停和排空，對(duì)工藝控制反應(yīng)迅速。

薄層干化工藝分一段法和二段法，一段法工藝僅有薄層干化機(jī)，主要是以分離自由水為主的污泥半干化；二段法工藝是在薄層干化機(jī)后增加了線性干化機(jī)。線性干化機(jī)為U型螺旋輸送機(jī)，通過轉(zhuǎn)軸和U型殼體加熱，可有效釋放含油污泥中的結(jié)合水。在污泥全干化方面，二段法比一段法優(yōu)勢(shì)明顯。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

某環(huán)保企業(yè)位于某市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，污泥處置項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為60 t/d，該項(xiàng)目是以焚燒為目標(biāo)處置污泥的，系統(tǒng)包括含油污泥干化、焚燒、煙氣處理、配套設(shè)施等處理設(shè)備。本文主要介紹其污泥干化工段。

2.2 含油污泥來源及性質(zhì)

本項(xiàng)目為污水處理場(chǎng)的含油污泥安全化處置配套項(xiàng)目，含油污泥主要來源于煉油廠隔油池底泥、浮選池浮渣、原油罐底泥等，俗稱“三泥”。這些含油污泥組成各異，通常含油率為10%～50%，含水率為40%～90%，同時(shí)伴有一定量的固體。污水處理場(chǎng)含油污泥脫水后含水率為80%，由于本項(xiàng)目為工業(yè)園區(qū)配套污泥處置工程，且接收外來污泥，含油量不穩(wěn)定，約在2%～25%。因此綜合考慮系統(tǒng)設(shè)置為兩段法污泥干化，一段采用薄層干化，一開一備，減量后共用一臺(tái)線性干化機(jī)。含水率80%含油污泥處置量為2.5 t/h。根據(jù)下游焚燒爐燃料配伍要求，實(shí)現(xiàn)污泥半干化或全干化，僅通過一段薄層干化含水率為30%，再通過二段線性干化含水率可降低為約10%。

2.3 薄層干化工藝流程

采用薄層干燥處理含油污泥的流程圖見圖1。

圖1 含油污泥干化處理工藝流程Fig.1 Dry treatment process of oily sludge

干化流程主要分為污泥介質(zhì)流程和廢氣介質(zhì)流程。污泥介質(zhì)流程：濕污泥接收倉(cāng)+污泥輸送螺桿泵+薄層干化機(jī)+線性干化機(jī)+污泥冷卻器；廢氣介質(zhì)流程：混合氣（污泥接收倉(cāng)臭氣+薄層干化機(jī)廢氣+線性干化機(jī)廢氣）+旋風(fēng)除塵器+水膜除塵器+引風(fēng)機(jī)+除臭裝置。

來自污水處理站含水率80%濕污泥由專用污泥運(yùn)輸車運(yùn)輸至廠內(nèi)，傾倒入污泥接收倉(cāng)，倉(cāng)內(nèi)污泥經(jīng)螺旋輸送機(jī)、螺桿泵變頻控制輸送至污泥薄層干燥機(jī)進(jìn)行干化處置。干化機(jī)內(nèi)除設(shè)有重氮保護(hù)裝置，還有氧含量、溫度檢測(cè)等安全保護(hù)設(shè)備，參與系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。污泥干燥機(jī)通過變頻控制轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)污泥在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，從而調(diào)節(jié)干化后干污泥的含水率。在污泥干燥機(jī)中，飽和蒸汽通過薄層干燥機(jī)外殼夾套和空心轉(zhuǎn)子葉片的金屬壁面與濕污泥進(jìn)行間接換熱，將熱量傳遞給污泥干燥機(jī)內(nèi)的濕污泥，飽和蒸汽以冷凝水的形式排出，送入焚燒系統(tǒng)處理后作為余熱鍋爐上水。一段薄層干化可使含水率約為80%的濕污泥干化成含水率約為30%的半干污泥，如熱值達(dá)到下游危廢焚燒爐配伍要求，再輔助噴入少量天然氣，可達(dá)到焚燒爐熱負(fù)荷。如不能達(dá)到熱值要求，則需要二段式薄層干化，經(jīng)線性干化后污泥含水率可進(jìn)一步減量到約5%～15%，具體根據(jù)焚燒爐燃料熱值要求設(shè)定。

含油污泥自干化機(jī)排出的廢氣組成主要為水蒸汽、粉塵、少量氮?dú)夂鸵欢康牡头悬c(diǎn)揮發(fā)性氣體，如果直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本工程結(jié)合焚燒系統(tǒng)綜合處置，當(dāng)焚燒爐正常工作時(shí)，干化廢氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后與污泥接收倉(cāng)臭氣一同作為焚燒爐一次風(fēng)焚燒處置；當(dāng)焚燒爐停工檢修時(shí)，干化系統(tǒng)載氣經(jīng)旋風(fēng)后與污泥接收倉(cāng)臭氣一同通過水膜除塵器、冷凝器，不凝性廢氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入除臭系統(tǒng)，處置達(dá)標(biāo)后排放。

薄層干化后的污泥溫度較高，設(shè)置減溫裝置降低干化污泥的溫度，以減少臭氣析出和減小污泥輸送過程的危險(xiǎn)性。自干化機(jī)中產(chǎn)出的熱干污泥進(jìn)入冷卻器，通過流動(dòng)于冷卻器殼體內(nèi)的冷卻水進(jìn)行冷卻。污泥經(jīng)降溫至約45℃后，由鏈斗提升機(jī)、分料器、斗式提升機(jī)輸送至焚燒爐，進(jìn)行焚燒減量化、無(wú)害化處置。干化系統(tǒng)配套有干污泥緩存儲(chǔ)倉(cāng)，當(dāng)下游焚燒系統(tǒng)停車檢修時(shí)，污泥通過二段法薄層干化全干化減量至含水率為5%～10%，通過分料器、帶式輸送機(jī)等設(shè)備暫存于干污泥儲(chǔ)倉(cāng)；當(dāng)焚燒系統(tǒng)復(fù)運(yùn)行后，干污泥緩沖倉(cāng)內(nèi)物料出料至焚燒系統(tǒng)處置。

含油污泥經(jīng)焚燒處置后，系統(tǒng)產(chǎn)生的灰渣和爐渣需通過國(guó)家固體危險(xiǎn)廢物鑒別專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，確認(rèn)是一般固廢的，可作為一般固廢填埋，也可綜合利用，用于生物炭土、建筑材料、制磚、制纖維板、水泥摻合料等，具有經(jīng)濟(jì)效益明顯、無(wú)處置殘留物等優(yōu)勢(shì)；確認(rèn)為危險(xiǎn)廢物的需進(jìn)行穩(wěn)定化固化等安全處置，處理達(dá)標(biāo)后安全填埋。

2.4 薄層干化系統(tǒng)工藝參數(shù)

本工程根據(jù)污水處理廠污泥量確定了干化系統(tǒng)能力，薄層干化機(jī)處理含水率80%濕污泥能力為60 t/d，為保證下游焚燒系統(tǒng)不停爐，設(shè)置為一開一備。單臺(tái)薄層干化機(jī)額定蒸發(fā)量為1.786 t/h，換熱面積為52 m，污泥出口含水率為30%。薄層干化采用的熱媒為1.0 MPa飽和蒸汽，單臺(tái)薄層干化機(jī)蒸汽消耗為2.41 t/h。

線性干化機(jī)可將薄層干化后的污泥中的水分進(jìn)一步蒸發(fā)，根據(jù)污泥產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行需要（啟停），最終污泥含水率可達(dá)10%。線性干化機(jī)處理量為0.714 t/h（含水率30%），額定蒸發(fā)量為0.159 t/h，換熱面積為48 m，污泥出口含水率為10%。采用飽和蒸汽參數(shù)同薄層干化用蒸汽。單臺(tái)線性干化機(jī)蒸汽消耗為0.235 t/h，數(shù)量配置一臺(tái)。

2.5 薄層干化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)能耗

本工程單臺(tái)薄層干化機(jī)含水率80%污泥處理設(shè)計(jì)能力為60 t/d。實(shí)際運(yùn)行中污泥含水率稍有波動(dòng)，平均含水率按80%計(jì)，薄層干化后的半干污泥平均含水率為30%，再經(jīng)線性干化后半干污泥含水率為29%，基本符合目標(biāo)值30%。經(jīng)飽和蒸汽流量?jī)x表計(jì)量后其消耗量為37 t/d，飽和蒸汽1.0 MPa下理論汽化潛熱為2 019.3 kJ/kg，理論總熱耗為7.5×10kJ/kg，干化系日平均蒸發(fā)總水量為31 098 kg/d，那么干化系統(tǒng)的單位熱耗為2 410.8 kJ/kg蒸發(fā)水。因污泥干化系統(tǒng)受濕污泥含水率高低影響，蒸汽品質(zhì)高低變化、輸送過程、存儲(chǔ)方式的變化等因素，需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行尋找最佳的運(yùn)行工況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

2.6 技術(shù)方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）薄層干化在干燥筒內(nèi)壁布料形成干燥薄層，具有干燥面積大，干燥效率高的特點(diǎn)，很好地解決了污泥含油率高、難脫水的問題。

（2）薄層干燥技術(shù)先進(jìn)，工藝成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，采用全封閉設(shè)計(jì)，無(wú)臭味，節(jié)能環(huán)保。一方面污泥干化加熱的蒸汽冷凝后可返回鍋爐循環(huán)使用；另一方面，干化產(chǎn)生的廢氣直接作為一次風(fēng)在焚燒爐內(nèi)無(wú)害化處置，里面的有機(jī)可燃?xì)饪勺鳛榉贌隣t燃料。

（3）設(shè)計(jì)采用兩段式薄層污泥干化，不僅適用于一般市政污泥、工業(yè)污泥，也可用于含油污泥，特別是對(duì)含油較高污泥具有明顯的優(yōu)勢(shì)。整個(gè)過程通過低壓蒸汽間接低溫干燥，且系統(tǒng)設(shè)有充氮保護(hù)和氧含量檢測(cè)聯(lián)鎖控制，可保障系統(tǒng)安全運(yùn)行，避免爆炸危險(xiǎn)，安全性高。

（4）薄層干燥不返混，熱效率高，尾氣產(chǎn)生量少，處理簡(jiǎn)單，因此，整個(gè)系統(tǒng)綜合能耗低，約80%的熱耗熱能可以回收，運(yùn)行費(fèi)用低。

（5）含油污泥作為焚燒爐燃料，產(chǎn)生的熱能通過余熱鍋爐產(chǎn)出高溫蒸汽用于污泥干化的熱媒，可降低運(yùn)行成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

含油污泥減量化技術(shù)可降低其儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處理成本，是污泥處理必不可少的環(huán)節(jié)。減量化技術(shù)的選擇需結(jié)合污泥特性、操作條件、后續(xù)處理方法等進(jìn)行綜合考慮。

薄層干燥可對(duì)含油污泥進(jìn)行半干化和全干化處置，減量化明顯，干化后的污泥既可用于油品回收，也可用于焚燒爐燃料。該技術(shù)的推廣應(yīng)用對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)含油污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化、無(wú)害化處置具有重要意義，有著良好的市場(chǎng)前景。