【正文】 .... 47 1 1 概述 設(shè)計(jì) 名稱 250 噸 /天印染污泥干化及焚燒處理工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 某印染污泥處理中心建設(shè)內(nèi)容為： (1) 一套印染污泥烘干系統(tǒng)，用于對(duì)進(jìn)廠印染污泥進(jìn)行干化，處理能力為 250 噸 /天（原污泥為經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)壓濾過(guò)的含水率約 82%的濕污泥）； (2) 一套制磚設(shè)備，用于將干化后的印染污泥制成磚狀； (3) 一套污泥焚燒及廢氣處理系統(tǒng)，用于處理干化后的印染污泥（干污泥含水率約20%）。 選擇合適的工藝流程，計(jì)算各處理構(gòu)筑物的主要參數(shù)，選定主要設(shè)備的型號(hào)及處理能力，并繪出總平面布置圖、工藝流程圖、空氣管道布置圖、烘干及焚燒設(shè)備剖面圖，對(duì)輔助構(gòu)筑物進(jìn)行布 置和設(shè)計(jì)，給出整個(gè)工程的投資概算。 處理處置的一般要求 (1) 污泥 處理、處置應(yīng)實(shí)施全過(guò)程管理，并體現(xiàn) “減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化 ”的原則，在堅(jiān)持 “安全、環(huán)保 ”的原則下，實(shí)現(xiàn)污泥的綜合利用，回收和利用污泥的能源和物質(zhì)。 (2) 污泥處理工藝的選擇應(yīng) 優(yōu)先選擇污泥源頭削減、污泥穩(wěn)定化和能源回收等污泥 處理工藝，降低總體運(yùn)行費(fèi)用和能耗，減輕末端污泥處置的負(fù)荷，緩解污泥在處理和處置過(guò)程所帶來(lái)的環(huán)境污染問題。 (3) 污泥處理和處置技術(shù)的選擇遵循因地制宜的原則，應(yīng)首先根據(jù) 印染 污泥的性質(zhì)和特點(diǎn)、 當(dāng)前的處理水平和污泥 處理廠技術(shù)情況、消納途徑和消納 能力等實(shí)際情況，確定最佳的污泥最終處置或綜合利用方式，然后經(jīng)嚴(yán)格的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和環(huán)境影響評(píng)價(jià)，選用合理的處理、處置工藝。 (4) 應(yīng)依據(jù)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃、固體廢棄物處理處置規(guī)劃的要求，對(duì)污泥進(jìn)行區(qū)域性規(guī)劃和專項(xiàng)規(guī)劃，合理確定污泥處理和處置設(shè)施的布局和設(shè)計(jì)規(guī)模，確保污泥的 2 最終安全處置。 (5) 污泥應(yīng)以最終安全處置為目標(biāo)，鼓勵(lì)多種形式的綜合利用和處置，鼓勵(lì)以政府采購(gòu)為主導(dǎo)的污泥土地利用，限制性的采用填埋和農(nóng)業(yè)利用技術(shù)。在土地資源緊張且經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，可選用干化、焚燒技術(shù)，污泥焚燒灰渣應(yīng)優(yōu)先考慮綜合利用 [1]。 3 2 設(shè)計(jì) 背景 隨 著印染行業(yè)蓬勃發(fā)展，我國(guó)對(duì)印染廢水處理力度在不斷加大，印染企業(yè)配套的廢水處理廠投入運(yùn)行后，每天產(chǎn)生相應(yīng)大量污泥，而且印染廢水趨向集中處理后，污泥量日益增加，產(chǎn)生的污泥的組成成分日益復(fù)雜。所產(chǎn)生的大量污泥通常的處理方法是利用機(jī)械壓濾裝置將污泥的含水率壓濾到 80％以下后外運(yùn)，以填埋、堆放、或傾倒的方式作最終處置。這樣的處置方法往往會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成二次污染，存在比較嚴(yán)重的環(huán)境 安全隱患。 國(guó)內(nèi)外 污泥 處理 處置現(xiàn)狀 歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)污泥處理、處置的裝備在 20 世紀(jì) 60 年代就已達(dá)到先進(jìn)的成套化水平。國(guó)外污泥處理處置的 方法很多，一般采用濃縮、消化、脫水、干化、有效利用（多為農(nóng)用）、填埋及焚燒等。由于各國(guó)具體情況不同，選擇的方法各有側(cè)重。在美國(guó)土地利用逐漸占據(jù)主角。日本由于國(guó)土面積較小，以焚燒為主約占 63%，土地利用22%，填埋 5%，其它約 10%；歐盟各成員國(guó)的側(cè)重不盡相同，目前盧森堡、丹麥和法國(guó)主要以污泥農(nóng)用為主，愛爾蘭、芬蘭和葡萄牙等國(guó)污泥農(nóng)用的比例還會(huì)逐步增加，而法國(guó)、盧森堡、德國(guó)和荷蘭則計(jì)劃加大焚燒的比例。即使一個(gè)國(guó)家的不同地區(qū)也有所側(cè)重，如在英國(guó)北部大型工業(yè)城市，由于污泥中重金屬含量較高且含有一些有毒成分，因此焚 燒比例較大約占 50%，而英國(guó)的其它城市則以污泥土地利用為主。污泥的資源化綜合利用，以及高溫焚燒是解決污泥減速量化、無(wú)害化處理的主要趨勢(shì)。 我國(guó)污泥處理處置嚴(yán)重滯后。截至 2020 年底，全國(guó)已建成和在建城鎮(zhèn)污水處理廠4495 座，處理能力 億立方米 /日。我國(guó)每天產(chǎn)生濕污泥至少達(dá)到 萬(wàn)噸。目前，我國(guó)污泥處理處置主要方法中，污泥農(nóng)用約占 %、陸地填埋約占 31%、其它處置約%、沒有處置約 %，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，全國(guó)近 80%的污泥沒有得到減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化處理處置，污泥的二次污染成為亟待解決的 環(huán)境問題 [24]。 我國(guó)污泥處理率低，技術(shù)裝備落后。存在著重廢水處理，輕污泥處理的傾向。很多城市沒有把污泥處理作為污水處理廠的必要組成部分。且污泥處理投資低，只占污水處理廠總投資的 10%20%，而發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處理投資要占總投資的 65%以上 [5]。當(dāng)前我國(guó)的污泥處理水平還停留在發(fā)達(dá)國(guó)家上世紀(jì) 70、 80 年代的水平，而且有些污泥處理技術(shù) 4 不合乎國(guó)內(nèi)的污水污泥特性。污泥處理設(shè)備也比較落后，性能差、效率低、能耗高，專用設(shè)備少，未能形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 項(xiàng)目意義 由于 印染 污泥中含有大量的污染物質(zhì)，如重金屬、病原菌、寄 生蟲、有機(jī)污染物及臭氣等。如不進(jìn)行無(wú)害化處理，必將對(duì)周邊環(huán)境，及周邊人民的生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大災(zāi)難。隨著人民群眾環(huán)保意識(shí)、可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的提高，廣大人民群眾要求治理污泥給周邊環(huán)境帶來(lái)的影響的呼聲越來(lái)越大。因此，對(duì) 印染 污泥進(jìn)行無(wú)害化處置具有重要意義。本項(xiàng)目投運(yùn)后可最大限度解決 印染 污泥問題，并真正做到污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化處置。 印染污泥的特點(diǎn) 印染廢水污泥按含有的主要成分來(lái)進(jìn)行分類。分為有機(jī)污泥和無(wú)機(jī)污泥兩大類。生物法污泥為有機(jī)污泥．是以有機(jī)物為主要成分。典型的有機(jī)污泥是剩余生物污泥．此外還有油泥及廢 水中固體有機(jī)物沉淀形成的污泥等。有機(jī)污泥的特性是有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭 。 污泥顆粒細(xì)小，往往呈絮凝體狀態(tài)，相對(duì)密度小。含水率高，持水性強(qiáng)，不易下沉、壓密、脫水，流動(dòng)性好，便于管道輸送 。 無(wú)機(jī)污泥是以無(wú)機(jī)物為主要成分 ，亦稱泥渣 ， 為化學(xué)處理方法產(chǎn)生的污泥 ， 如混凝沉淀和化學(xué)沉淀物 。 無(wú)機(jī)污泥的特性是相對(duì)密度大 、 團(tuán)體顆粒大 ， 易于沉淀、壓密、脫水，顆粒持水 性差，含水率低，污泥穩(wěn)定性好，不腐化，流動(dòng)性差，不易用管道輸送 。一般生活污水處理后 ， 產(chǎn)生 0． 3％ 0． 5％的污泥 (含水率 97％ )。即處理 1000 噸廢水產(chǎn)生 m， 污泥經(jīng)脫水成約 0． 6 m3 干泥 (含水率 80％左右 )。由于印染廢水有機(jī)物含量大、濃度高 ， 僅物化處理其污泥量就可高達(dá)1％一 3％ 。 以生化加物化處理工藝產(chǎn)生 l％的污泥計(jì)算 ， 每處理 1000 噸染整廢水將產(chǎn)生10 噸濕污泥 ， 脫水后為 m 干污泥。對(duì)一個(gè)日處理 10000 噸 印染 廢水廠 ， 每天就有 15 m3 干污泥產(chǎn)生。另外印染污泥由于含有染料、漿料、助劑等。成分非常復(fù)雜。其中染料的結(jié)構(gòu)具有硝基和氨基化合物及銅、 鉻、鋅、砷等重金屬元素 ， 具有較大的生物毒性，對(duì)環(huán)境的污染很強(qiáng)， 屬危險(xiǎn)廢物。 印染污泥適用處理方法 從印染廢水的處理技術(shù) 上說(shuō)，污泥由于產(chǎn)生的工序不同，性質(zhì)也就完全不同，處置 5 方法 的難易不同，相應(yīng)處置成本也不同。目前適合應(yīng)用于印染廢水污泥處理 方法主要有： 印染污泥穩(wěn)定化方法 印染污泥含有大量纖維，染料漿料等相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)物，因此在處理之前先要調(diào)整污泥的性質(zhì)，以便與污泥處理的后序工藝的實(shí)施?？梢允褂玫姆椒ㄓ袇捬跸蛘呤呛醚跸裙に嚒? (1) 厭氧消化 污泥厭氧消化在印染污泥處理上應(yīng)用的主要目的是．也就是通過(guò)降解使高分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿友趸?。在?shí)現(xiàn)這一主要目的的同時(shí)．還可以改善污泥脫水性質(zhì)、減少病原菌和產(chǎn)生異味物質(zhì)的含量。厭氧消化常用 的有中溫和高溫兩種方法，常用的中溫厭氧消化在消化時(shí)間為 20天。 有機(jī)物理論降解率為 83％． 30 d的有機(jī)物理論降解率為 88％。但受短流、投加方式、有毒物質(zhì)等的影響，實(shí)際降解率遠(yuǎn)低于理論降解率．一般僅為理論降解率的 60％左右。因此在實(shí)際處理過(guò)程中認(rèn)為當(dāng)有機(jī)物的降解率達(dá) N40％～ 50％時(shí)．或者消化后污泥中有機(jī)酸含量小于 300 mg／ L時(shí)．則可認(rèn)為消化后的污泥達(dá)到穩(wěn)定。 理論上說(shuō)．厭氧消化最主要的產(chǎn)物是 CO：與 C心等的混合氣體俗稱沼氣或者污氣。一般甲烷含量為 60％左右．在理論上降解每千克 COD產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷 m3．印染廢水污泥中 COD．甚至高達(dá)上萬(wàn) mg／ Lc61．則經(jīng)過(guò)處理印染污泥獲得的 CH?？梢杂糜诮鉀Q污水處理廠部分能源需求．國(guó)外利用污泥氣可以解決 30％污水處理站 30％左右的能源需求。 (2) 好氧消化 污泥好氧消化分為兩大類．一是濕法．二是固態(tài)法。相比較來(lái)說(shuō)濕式好氧消化耗能較高，而固態(tài)好氧消化，操作工藝較為復(fù)雜。濕式好氧消化．直接將空氣通入污泥。微生物在氧氣充足的條件下對(duì)污染物進(jìn)行降解。固態(tài)好氧發(fā)酵俗稱 “好氧堆肥 ”是利用污泥微生物進(jìn)行發(fā)酵的過(guò)程。在脫水污泥中加入一定比例的膨松劑和調(diào)理劑如秸桿、稻草、木屑等，微 生物群落在潮濕環(huán)境下對(duì)多種有機(jī)物進(jìn)行氧化分解并轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)。由于印染污泥中的漿料、染料、助劑等都屬于難降解的有機(jī)物質(zhì)．因此好氧消化應(yīng)用于印染污泥需要消耗大量的能量，好氧消化一般不適用于印染污泥的處理。 印染污泥的無(wú)害化方法 污泥無(wú)害化是一個(gè)非常廣泛的概念，實(shí)際上現(xiàn)在還做不到對(duì)污泥無(wú)害化處理。如現(xiàn) 6 代技術(shù)還無(wú)法將污泥中的重金屬完全去除。但是從狹義上講，污泥無(wú)害化處理可以理解為減量、去除、分解或者固定污泥中的有害物質(zhì)及消毒滅菌，以減輕處理后的污泥在污泥最終處置中對(duì)環(huán)境造成的危害。狹義上的污泥無(wú)害化處理過(guò)程．往往 包括在穩(wěn)定處理之中。如厭氧和好氧消化除了降解有機(jī)物外，還可以大大減少病原體的數(shù)量。脫水前的石灰調(diào)理、熱工調(diào)理、巴氏滅菌或者長(zhǎng)期儲(chǔ)存可使污泥消毒，在污泥固態(tài)好氧發(fā)酵中．通過(guò)腐質(zhì)酸等可以與污泥中離子態(tài)重金屬發(fā)生反應(yīng)，從而鈍化重金屬的危害。 印染污泥的最終處置 (1) 印染污泥干化和焚燒 熱干化是利用熱能將污泥烘干。干化后的污泥呈顆粒或粉末狀，體積僅為原來(lái)的 l／ 5～ l/4。而且由于含水率在 10％以下時(shí)，微生物活性受到抑制而避免產(chǎn)品發(fā)霉發(fā)臭，利于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。熱干化過(guò)程的高溫滅菌作用很徹底，產(chǎn)品可完全達(dá)到衛(wèi)生指標(biāo)并使污泥性 能全面改善。產(chǎn)品可作替代能源，但是需要說(shuō)明的是污泥熱干化僅使污泥中的水分得到縮減，污泥中有機(jī)物含量并沒有減少。故其并不是穩(wěn)定化處理。 干化處理技術(shù)耗能量過(guò)高，應(yīng)用于印染污泥處理成本較高。如果穩(wěn)定化工藝中厭氧消化產(chǎn)生的沼氣能夠充分利用，可以考慮使用消化過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣來(lái)輔助干化污泥，達(dá)到以廢治廢的目的。 污泥焚燒的優(yōu)點(diǎn)是可以迅速和最大限度地實(shí)現(xiàn)減量化。它既為解決污泥的出路創(chuàng)造了條件，又充分消耗了污泥中的能源，且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰燼中的重金屬活性大大降低 [6]。缺點(diǎn)是高成本和可能產(chǎn)生污染廢氣、噪聲、震動(dòng)、熱和輻射。隨著將二氧化硫等作為大氣污染控制物，將對(duì)污泥的焚燒提出更加嚴(yán)格的要求。 印染污泥中含有大量有毒有害物質(zhì)。燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害氣體也比普通污泥要多的多，燃燒過(guò)程中的條件不易控制，產(chǎn)生的污染物較難處理，而且熱值不高，需耗費(fèi)大量輔助燃料。一般不適宜單獨(dú)對(duì)印染污泥進(jìn)行焚燒處理，有條件的可以用當(dāng)?shù)氐某鞘泄腆w廢物焚燒廠來(lái)混合焚燒處理印染污泥。 (2) 印染污泥填埋處理 印染污泥要進(jìn)行填埋處理。污泥必需滿足填埋場(chǎng)對(duì)其力學(xué)指標(biāo)的要求：橫向剪切強(qiáng)度 25 kPa。單軸壓強(qiáng) 50 kPa。要達(dá)到這樣的要求．關(guān)鍵在于污泥脫水前的調(diào)理方式和 7 脫水機(jī)的選擇。 目前國(guó)內(nèi)常用的印染污泥調(diào)理方式主要是化學(xué)方法調(diào)理。其使用方法是在需要脫水的印染污泥中加入化學(xué)藥劑，主要是化學(xué)混凝劑，使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能。投加的化學(xué)藥劑可分為無(wú)機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑兩類。無(wú)機(jī)化學(xué)藥劑是鐵鹽和鋁鹽，如三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸鋁。有時(shí)也使用其他諸如膨潤(rùn)土等一些無(wú)機(jī)藥劑。印染污泥在調(diào)理過(guò)程中除使用無(wú)機(jī)化學(xué)藥劑外，還常常有必要用石灰來(lái)調(diào)節(jié)硬度。這樣無(wú)機(jī)藥劑和石灰會(huì)在污泥中形成一個(gè)能夠承受高壓的骨架改善其結(jié)構(gòu) ，從而改善了其力學(xué)性能。 調(diào)理之后的污泥一般要再進(jìn)行脫水處理。目的是使固體物質(zhì)富集，減小污泥的體積。常用的脫水方法有自然干化脫水和機(jī)械脫水。自然干化處理需占據(jù)較大的地理面積，一般很難采用。目前常用的是機(jī)械脫水，主要分為兩類：一類是過(guò)濾式的脫水機(jī)械，又分為負(fù)壓過(guò)濾機(jī)械，如真空過(guò)濾機(jī)：正壓過(guò)濾機(jī)械帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)。污泥過(guò)濾脫水是依靠過(guò)濾介質(zhì)、多孔性物質(zhì)，兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使水分強(qiáng)制通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，把同體顆粒截留在介質(zhì)上。達(dá)到脫水的目的：第二類是產(chǎn)生人工力場(chǎng)的脫水機(jī)械離心式脫水機(jī)。在人工力場(chǎng)的作用下，借 助固體和液體的密度差，使固液分離。 脫水之后的印染污泥，由于其中所含有大量的重金屬離子以及其他一些化學(xué)藥劑，所以并不適用于農(nóng)業(yè)及土地利用。一般來(lái)說(shuō)，只能進(jìn)行衛(wèi)生填埋處理，而衛(wèi)生填埋一般要求較高。 8 3 設(shè)計(jì)范圍、依據(jù)及原則 設(shè)計(jì)范圍 選擇合適的工藝流程，計(jì)算各處理構(gòu)筑物的主要參數(shù)，選定主要設(shè)備的型號(hào)及處理能力，并繪出總平面布置圖、工藝流程圖、空氣管道布置圖、烘干及焚燒設(shè)備剖面圖，對(duì)輔助構(gòu)筑物進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)，給出整個(gè)工程的投資概算。 設(shè)計(jì)依據(jù) 國(guó)家法律、法規(guī)及政策 (1) 《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》（ ）； (2) 《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》（ ）； (3) 《中華人民共和國(guó)可再生能源法》（ ）； (4) 《中華人民共和國(guó)城市規(guī)劃法》（ ）； (5) 《中華人民共和國(guó)土地管理法》（ ）； (6) 《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》 ()； (7) 《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》 ()； (8) 《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》 ()