低溫真空脫水干化成套技術的工程設計與應用
報告人:上海復潔環保科技股份有限公司許太明總經理
許太明:各位專家,各位同仁,下午好,我們每年都要參加這個會,所以對我們這個技術了解的專家、同仁還是比較多的。今天我重點介紹一下我們這個技術——低溫真空脫水干化成套技術裝備在地下式污水處理廠的應用。分為四部分匯報:公司簡介、技術介紹、工程案例分享,第四是這些年過來,重點領域的一些標桿性工程業績。
公司是1998年成立的,目前在新三板掛牌,自主研發的低溫真空水脫水干化成套技術裝備是08年立項的,填補了國內外污泥脫水干化一體化的技術空白,達到了國際先進水平。我們公司的業務重點在兩個領域,一塊是污泥領域,還有一塊是廢氣治理領域。市政領域我們主要針對污水廠污水處理本身的臭氣治理,還有污泥的脫水干化;工業領域我們主要針對危廢污泥,還有VOC有機廢氣的高效新型凈化技術。
我們再回顧一下低溫真空脫水干化成套技術裝備的情況,傳統的污泥脫水分成兩個部分,先脫水,再干化,常規用的是帶式機、離心機、板框、電滲透,還有這幾年發展比較快的用在市政上的疊螺機,脫水到含水率60%到85%之間;要進一步處置則需要對污泥進行干化,再配一個干化機,整體效率比較低,運營成本很高,這過程包括脫水、干化,廢氣產生量相當大。而且在后續的干化過程中存在很大的安全隱患,這個隱患主要包括廢氣本身,還有一個是磨損,或者是粉塵爆炸方面的一些問題。
基于現狀,我們在2008年的時候把“脫水和干化能不能結合在一套工藝當中完成?”作為我們當時技術的理念,開發出了低溫真空脫水干化成套技術裝備,把污泥的脫水和干化在一套工藝設備中連續完成。在這工藝中,我們從濃縮污泥開始,含水率一般為90%到99%左右,這樣的污泥通過調理調質,進入我們有點類似于板框壓濾機的設備,同時輸入熱源,因為干化肯定是需要熱源的。同時排放出濾液,還有一些廢氣的排放,最終產出了含水率40%以下的干化產物。我們結合項目本身的性質,比如工業上危廢污泥干化要求比較高,通常做到20%以下,化工產品當中我們做到干化后含水率2%以下。
針對技術本身,我們實現了重大突破,填補了國內外污泥脫水干化領域技術的空白。設備本身主要還是針對處理細粒級物料的固液分離,利用環境壓強減小水沸點降低的原理,創造性地將污泥的脫水與干化工序合成一體,連續完成,將污泥含水率一次性由99%降低到20%以下,最大限度地實現了污泥的減量化。我們有幾個創新,脫水干化一體化,首次采用進料過濾、隔膜壓濾、真空脫水和干化過程一體化設計。第二個是首次集成機械壓濾與真空干化,實現固液分離和低溫干化,第三個是首次開發成功了集過濾、壓濾、抽真空加熱和干化于一體的多功能耐溫濾板。我們總結出自己的優勢,第一,集脫水、干化、殺菌滅活、除臭、造粒于一體,實現廠內源頭減量,第二,低藥劑投加、低品位熱源、低維護成本,直接運行成本更低;第三,過程全封閉負壓運行,無磨損隱患和粉塵爆炸危險,尾氣排放量少。在很多污泥干化行業都會碰到的問題,在我們工藝當中得到了很有效的規避。
在應用方面,從市政污泥直接對接濃縮污泥,或者沒有濃縮的污泥也可以,我們前期加一個濃縮。我們的濾板耐120度以下的溫度,可以直接對接熱水解和厭氧消化的污泥,通過我們的設備最后都可以達到符合客戶需求的含固率,從處理工藝上,包括最后的處置途徑來說都實現了多元化的對接。
接下來,我重點分享一下在上海做的虹橋污水處理廠污泥深度處理的項目,大家看一下效果圖,現在已經建成了,目前處在調試階段。這個項目是新建的,半地下式的污水處理廠,設計的規模近期20萬噸,遠期40萬噸每天。污泥的脫水干化設備選擇低溫真空脫水干化成套技術裝備,從99%的含水率污泥一次性降低到40%以下的要求。
這是他們整個廠的污水處理的流程,我們主要處理的污泥來源一個是剩余污泥,還有高效沉淀以后的物化污泥,這兩個污泥直接到污泥儲池,含水率在99.2%左右。整個干基泥量是48噸,從機械濃縮開始,經過脫水干化一體化的工藝,最后40%的污泥要運到白龍港進行焚燒,整套系統包括了濃縮、主機、進料、壓濾加熱、真空、轉運、除臭,以及自控等工藝系統。
這是這個項目的典型流程圖,我們的污泥從儲池開始,經過離心機機械濃縮,最后是污泥外運出去。這里面我們采用了化學除臭,還有離子除臭的設備。
平面布置這塊,我們系統設備地下有一部分,地面上有一部分,地面層整個占地89×42米,層高10.9米,主要有主機部分,污泥濃縮,包括除臭,還有調質以及整個控制間。這是底下層,也就是負一層,占地尺寸是一樣的,底下標高稍微矮一點,大約6.5米。這里面主要包括污泥的卸料系統,還有壓濾加熱系統,這是我們重點區域的一些功能。我們整個項目當中采用的BIM做的設計,因為這個項目是地下結構,很多設計包括施工必須要前期考慮的更多,否則后續的土建和管道沒法進行變更的,所以當時進行了大量的BIM模型設計。
這個系統濃縮部分用的是離心機,把污泥的含固率提高到4-5%左右。這是我們的主機部分,總共有6臺設備,這些濾板能夠耐120度以下的高溫,也是我們真正進入脫水和干化的關鍵環節。這是進料泵和加藥泵,加藥量為干基的千分之1到1.5,這是我們配的壓濾泵和加熱泵以及常壓熱水鍋爐,加熱的介質為90度的熱水。這是真空泵,主要是使系統內部形成負壓,然后把出來的氣水混合物混合物抽出來。
這是螺旋輸送機,因為是地下結構,很多的工藝處理,包括銜接上,物料的防散落和臭氣的防泄漏都是我們重點考慮的。這個項目在板框壓濾機下部配的是雙軸螺旋輸送機,底下配的是自動對接機構,完全滿足污泥輸送機與料斗自動伸縮對接功能。裝料車到位以后,光電信號給對接機構,對接機構馬上下降,對準料斗,包括它的動力、抽氣都是和我們的系統完全對接。這是我們目前排出來污泥的情況。
電動平車,這是污泥轉運系統的一部分,因為是地下結構,車輛包括各方面的運輸,包括走的道路都是受限制的,在這個項目當中我們是采用了電動平車,包括了平車轉盤和回車轉盤,使我們每個設備底下的料斗和外運的車能夠很有效地進行銜接,經過了我們大量的測試工作,證明是安全可靠的。
介紹一下設備布局,這是每套設備底下的軌道,這是料斗和平車部分,平時我們這個料斗都有備用,停在這個地方,卸料好以后,等平車到這就進行方向的調節,然后與外運車進行對接,這就是我們在項目當中采用的污泥轉運系統。
這是除臭系統,我們最后的臭氣進入整廠的生物除臭,我們就地采取的是化學除臭。另外我們對空間的操作環境進行離子送風除臭,這當中進行了大量的氣流組織模擬的工作。
整套自控系統配置了西門子PLC、LED觸摸屏、變頻器,我們公司建立了一套遠程監控裝備運營狀態的系統,實時和歷史的數據都可以進行分析,包括后臺所有設備的參數、廠家,包括所有的維保記錄都可以在后臺查閱,這是現場的監控,這是我們遠程的監控。這個主要是為我們以后的售后維保工作提供有效的依據,另外我們可以實時對系統進行控制。
針對地下式污水處理廠重點考慮的問題主要有兩點,第一重點是通風除臭的有效性,通過污泥脫水干化車間氣流組織的數值模擬,對車間的通風方式進行評估,根據項目現場設備布置特點,建立CFD氣流組織模型,分析通風和除臭系統的有效性。從目前調試運行的情況來看,效果相當理想。第二重點是考慮污泥怎么從地下能夠轉運到地面上,污泥的轉運可靠性也是我們重點考慮的。這過程中我們采用了全封閉,自動伸縮對接機構,必須考慮對接的有效性,同時防止污泥,包括臭氣有逸散的情況。因為地下空間有限,必須用電動平車和轉盤以及軌道實現污泥轉運的可靠性。目前這個系統還在調試過程,污泥量有限,所以還未進行連續的測試。
另外一個項目,也是上海目前在建的最大全地下項目——泰和污水處理廠,近期規模40萬噸,遠期規模55萬噸,污泥處理量是480噸每天,最后的泥干化到40%以下,到石洞口進行焚燒。這是我們做的BIM設計的效果。
最后再看一下幾個市政領域標桿性的應用案例,第一個項目應用在2014年,南京首個投產的市政項目;2016年在上海首個投產的污泥脫水干化項目;這個是我們在華南地區廣州首個建成投產的項目;這是我們2019年虹橋地下式污水處理廠項目。
工業板塊,14年投產的南京勝科水務項目,屬于石化行業;上海晟碟,屬于半導體芯片行業,2016年投產的;還有上海市的和輝光電,屬于電子信息行業;去年投產的宇通客車,也是首個在汽車制造行業投產的。目前總共投產的項目25個,承接的總項目數30多個。
感謝大家的聆聽!
后附PPT:
完