250吨每天污泥干化及焚烧处理工艺设计毕业设计修.docx

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250吨每天污泥干化及焚烧处理工艺设计毕业设计修

本科毕业设计（论文）

250吨/天印染污泥干化及焚烧处理

工艺设计

学院环境科学与工程

专业环境工程

设计总说明

随着印染行业蓬勃发展，我国对印染废水处理力度在不断加大，每天处理污水产生相应大量污泥,污泥量日益增加，产生的污泥的组成成分日益复杂，如处理不当，必然会对自然环境造成二次污染，存在比较严重的环境安全隐患。

本设计要求处理250吨/天的印染污泥，原污泥为经过板框压滤机压滤过的含水率约82%的湿污泥。

针对印染污泥的特点，结合国外处理污泥的成功经验以及国内对印染污泥的成熟工艺，决定选用先干化后焚烧的工艺。

该工艺具有工艺成熟、稳定、节能、占地少、效率高等优点。

基本工艺流程为：

储泥室→回转烘干机→制砖机→焚烧炉→炉渣、煤灰等回收。

本设计所用的主要设备有Ф3.0×28m型回转烘干机、AB-200型焚烧炉、QTY8-15型砌块成型机、ppw64-7脉冲布袋收尘器、Ф1.5×16m脱硫塔、LXT-5型活性炭吸附塔。

工程总投资为1305万元，每年的总运行费用为1264.34万元。

关键词：

印染污泥干化焚烧回收利用

Designilluminate

Withprintinganddyeingindustryvigorousdevelopment,theprintinganddyeingwastewatertreatmentingrowing,everydaytoproducelargeamountsofsewagesludge,thesludgequantityincreasing,thecomponentsofsludgeproducedbytheincreasinglycomplex,suchasimproperhandling,isboundtocausesecondarypollutiontothenaturalenvironment,thereareseriousenvironmentalsafetyhiddentrouble.

Inthisdesign,projectsrequiredtotreat250tons/dayprintinganddyeingsludge.Moisturecontentoftheoriginalsludge，whichhasbeenpressedbytheframefilter，isapproximately82%.Aimingatthecharacteristicofdyeingsludge,andinthelightofthesuccessfulexperienceofexternaltreatmentofdyeingsludgeandmaturetechnologyofinternaltreatmentofthat,weselectdryingandincinerationtechnology.Suchatechnologyhastheadvantageofmature,stable,energy-saving,smallfootprintandhighefficiency.Basicprocessis:

Storedmudroom→Rotarydryerbrickmachine→Incineratorslag→Ashandotherrecycled.

ThemainequipmentusedinthedesignisФ3.0×28mRotaryDryer,AB-200typeincinerator,QTY8-15blockmakingmachine,ppw64-7Pulsebagfilter,Ф1.5×16mdesulfurizationtower,LXT-5-typeactivatedcarbonadsorptiontower.Thetotalinvestmentis13.05millionyuan,thetotalannualoperatingcostis12,643,400yuan

Keywords：

dyeingsludgemummificationincinerationrecycle

1概述

1.1设计名称

250吨/天印染污泥干化及焚烧处理工艺设计

1.2设计要求

某印染污泥处理中心建设内容为：

（1）一套印染污泥烘干系统，用于对进厂印染污泥进行干化，处理能力为250吨/天（原污泥为经过板框压滤机压滤过的含水率约82%的湿污泥）；

（2）一套制砖设备，用于将干化后的印染污泥制成砖状；

（3）一套污泥焚烧及废气处理系统，用于处理干化后的印染污泥（干污泥含水率约20%）。

选择合适的工艺流程，计算各处理构筑物的主要参数，选定主要设备的型号及处理能力，并绘出总平面布置图、工艺流程图、空气管道布置图、烘干及焚烧设备剖面图，对辅助构筑物进行布置和设计，给出整个工程的投资概算。

1.3处理处置的一般要求

（1）污泥处理、处置应实施全过程管理，并体现“减量化、稳定化、无害化”的原则，在坚持“安全、环保”的原则下，实现污泥的综合利用，回收和利用污泥的能源和物质。

（2）污泥处理工艺的选择应优先选择污泥源头削减、污泥稳定化和能源回收等污泥处理工艺，降低总体运行费用和能耗，减轻末端污泥处置的负荷，缓解污泥在处理和处置过程所带来的环境污染问题。

（3）污泥处理和处置技术的选择遵循因地制宜的原则，应首先根据印染污泥的性质和特点、当前的处理水平和污泥处理厂技术情况、消纳途径和消纳能力等实际情况，确定最佳的污泥最终处置或综合利用方式，然后经严格的技术经济论证和环境影响评价，选用合理的处理、处置工艺。

（4）应依据环境保护规划、固体废弃物处理处置规划的要求，对污泥进行区域性规划和专项规划，合理确定污泥处理和处置设施的布局和设计规模，确保污泥的最终安全处置。

（5）污泥应以最终安全处置为目标，鼓励多种形式的综合利用和处置，鼓励以政府采购为主导的污泥土地利用，限制性的采用填埋和农业利用技术。

在土地资源紧张且经济较为发达的地区，可选用干化、焚烧技术，污泥焚烧灰渣应优先考虑综合利用[1]。

2

设计背景

随着印染行业蓬勃发展，我国对印染废水处理力度在不断加大，印染企业配套的废水处理厂投入运行后，每天产生相应大量污泥，而且印染废水趋向集中处理后，污泥量日益增加，产生的污泥的组成成分日益复杂。

所产生的大量污泥通常的处理方法是利用机械压滤装置将污泥的含水率压滤到80％以下后外运，以填埋、堆放、或倾倒的方式作最终处置。

这样的处置方法往往会对自然环境造成二次污染，存在比较严重的环境安全隐患。

2.1国内外污泥处理处置现状

欧美、日本等发达国家对污泥处理、处置的装备在20世纪60年代就已达到先进的成套化水平。

国外污泥处理处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用（多为农用）、填埋及焚烧等。

由于各国具体情况不同，选择的方法各有侧重。

在美国土地利用逐渐占据主角。

日本由于国土面积较小，以焚烧为主约占63%，土地利用22%，填埋5%，其它约10%；欧盟各成员国的侧重不尽相同，目前卢森堡、丹麦和法国主要以污泥农用为主，爱尔兰、芬兰和葡萄牙等国污泥农用的比例还会逐步增加，而法国、卢森堡、德国和荷兰则计划加大焚烧的比例。

即使一个国家的不同地区也有所侧重，如在英国北部大型工业城市，由于污泥中重金属含量较高且含有一些有毒成分，因此焚烧比例较大约占50%，而英国的其它城市则以污泥土地利用为主。

污泥的资源化综合利用，以及高温焚烧是解决污泥减速量化、无害化处理的主要趋势。

我国污泥处理处置严重滞后。

截至2011年底，全国已建成和在建城镇污水处理厂4495座，处理能力1.65亿立方米/日。

我国每天产生湿污泥至少达到16.5万吨。

目前，我国污泥处理处置主要方法中，污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置约10.5%、没有处置约13.7%，严格来说，全国近80%的污泥没有得到减量化、稳定化、无害化处理处置，污泥的二次污染成为亟待解决的环境问题[2-4]。

我国污泥处理率低，技术装备落后。

存在着重废水处理，轻污泥处理的倾向。

很多城市没有把污泥处理作为污水处理厂的必要组成部分。

且污泥处理投资低，只占污水处理厂总投资的10%-20%，而发达国家污泥处理投资要占总投资的65%以上[5]。

当前我国的污泥处理水平还停留在发达国家上世纪70、80年代的水平，而且有些污泥处理技术不合乎国内的污水污泥特性。

污泥处理设备也比较落后，性能差、效率低、能耗高，专用设备少，未能形成标准化、系列化。

2.2项目意义

由于印染污泥中含有大量的污染物质，如重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物及臭气等。

如不进行无害化处理，必将对周边环境，及周边人民的生产生活带来巨大灾难。

随着人民群众环保意识、可持续发展意识的提高，广大人民群众要求治理污泥给周边环境带来的影响的呼声越来越大。

因此，对印染污泥进行无害化处置具有重要意义。

本项目投运后可最大限度解决印染污泥问题，并真正做到污泥减量化、稳定化、无害化、资源化处置。

2.3印染污泥的特点

印染废水污泥按含有的主要成分来进行分类。

分为有机污泥和无机污泥两大类。

生物法污泥为有机污泥．是以有机物为主要成分。

典型的有机污泥是剩余生物污泥．此外还有油泥及废水中固体有机物沉淀形成的污泥等。

有机污泥的特性是有机物含量高，容易腐化发臭。

污泥颗粒细小，往往呈絮凝体状态，相对密度小。

含水率高，持水性强，不易下沉、压密、脱水，流动性好，便于管道输送。

无机污泥是以无机物为主要成分，亦称泥渣，为化学处理方法产生的污泥，如混凝沉淀和化学沉淀物。

无机污泥的特性是相对密度大、团体颗粒大，易于沉淀、压密、脱水，颗粒持水性差，含水率低，污泥稳定性好，不腐化，流动性差，不易用管道输送。

一般生活污水处理后，产生0．3％-0．5％的污泥（含水率97％）。

即处理1000吨废水产生3.5m，污泥经脱水成约0．6m3干泥（含水率80％左右）。

由于印染废水有机物含量大、浓度高，仅物化处理其污泥量就可高达1％一3％。

以生化加物化处理工艺产生l％的污泥计算，每处理1000吨染整废水将产生10吨湿污泥，脱水后为1.5m干污泥。

对一个日处理10000吨印染废水厂，每天就有15m3干污泥产生。

另外印染污泥由于含有染料、浆料、助剂等。

成分非常复杂。

其中染料的结构具有硝基和氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素，具有较大的生物毒性，对环境的污染很强，属危险废物。

2.4印染污泥适用处理方法

从印染废水的处理技术上说，污泥由于产生的工序不同，性质也就完全不同，处置方法的难易不同，相应处置成本也不同。

目前适合应用于印染废水污泥处理方法主要有：

2.4.1印染污泥稳定化方法

印染污泥含有大量纤维，染料浆料等相对稳定的有机物，因此在处理之前先要调整污泥的性质，以便与污泥处理的后序工艺的实施。

可以使用的方法有厌氧消化或者是好氧消化等工艺。

（1）厌氧消化

污泥厌氧消化在印染污泥处理上应用的主要目的是．也就是通过降解使高分子物质转变为低分子氧化物。

在实现这一主要目的的同时．还可以改善污泥脱水性质、减少病原菌和产生异味物质的含量。

厌氧消化常用的有中温和高温两种方法，常用的中温厌氧消化在消化时间为20天。

有机物理论降解率为83％．30d的有机物理论降解率为88％。

但受短流、投加方式、有毒物质等的影响，实际降解率远低于理论降解率．一般仅为理论降解率的60％左右。

因此在实际处理过程中认为当有机物的降解率达N40％～50％时．或者消化后污泥中有机酸含量小于300mg／L时．则可认为消化后的污泥达到稳定。

理论上说．厌氧消化最主要的产物是CO：

与C心等的混合气体俗称沼气或者污气。

一般甲烷含量为60％左右．在理论上降解每千克COD产生标准状况下甲烷0.35m3．印染废水污泥中COD．甚至高达上万mg／Lc61．则经过处理印染污泥获得的CH。

可以用于解决污水处理厂部分能源需求．国外利用污泥气可以解决30％污水处理站30％左右的能源需求。

（2）好氧消化

污泥好氧消化分为两大类．一是湿法．二是固态法。

相比较来说湿式好氧消化耗能较高，而固态好氧消化，操作工艺较为复杂。

湿式好氧消化．直接将空气通入污泥。

微生物在氧气充足的条件下对污染物进行降解。

固态好氧发酵俗称“好氧堆肥”是利用污泥微生物进行发酵的过程。

在脱水污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂如秸杆、稻草、木屑等，微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为类腐殖质。

由于印染污泥中的浆料、染料、助剂等都属于难降解的有机物质．因此好氧消化应用于印染污泥需要消耗大量的能量，好氧消化一般不适用于印染污泥的处理。

2.4.2印染污泥的无害化方法

污泥无害化是一个非常广泛的概念，实际上现在还做不到对污泥无害化处理。

如现代技术还无法将污泥中的重金属完全去除。

但是从狭义上讲，污泥无害化处理可以理解为减量、去除、分解或者固定污泥中的有害物质及消毒灭菌，以减轻处理后的污泥在污泥最终处置中对环境造成的危害。

狭义上的污泥无害化处理过程．往往包括在稳定处理之中。

如厌氧和好氧消化除了降解有机物外，还可以大大减少病原体的数量。

脱水前的石灰调理、热工调理、巴氏灭菌或者长期储存可使污泥消毒，在污泥固态好氧发酵中．通过腐质酸等可以与污泥中离子态重金属发生反应，从而钝化重金属的危害。

2.4.3印染污泥的最终处置

（1）印染污泥干化和焚烧

热干化是利用热能将污泥烘干。

干化后的污泥呈颗粒或粉末状，体积仅为原来的

l／5～l/4。

而且由于含水率在10％以下时，微生物活性受到抑制而避免产品发霉发臭，利于储藏和运输。

热干化过程的高温灭菌作用很彻底，产品可完全达到卫生指标并使污泥性能全面改善。

产品可作替代能源，但是需要说明的是污泥热干化仅使污泥中的水分得到缩减，污泥中有机物含量并没有减少。

故其并不是稳定化处理。

干化处理技术耗能量过高，应用于印染污泥处理成本较高。

如果稳定化工艺中厌氧消化产生的沼气能够充分利用，可以考虑使用消化过程中产生的沼气来辅助干化污泥，达到以废治废的目的。

污泥焚烧的优点是可以迅速和最大限度地实现减量化。

它既为解决污泥的出路创造了条件，又充分消耗了污泥中的能源，且不必考虑病原菌的灭活处理。

污泥焚烧的热能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰烬中的重金属活性大大降低[6]。

缺点是高成本和可能产生污染废气、噪声、震动、热和辐射。

随着将二氧化硫等作为大气污染控制物，将对污泥的焚烧提出更加严格的要求。

印染污泥中含有大量有毒有害物质。

燃烧过程中产生的有毒有害气体也比普通污泥要多的多，燃烧过程中的条件不易控制，产生的污染物较难处理，而且热值不高，需耗费大量辅助燃料。

一般不适宜单独对印染污泥进行焚烧处理，有条件的可以用当地的城市固体废物焚烧厂来混合焚烧处理印染污泥。

（2）印染污泥填埋处理

印染污泥要进行填埋处理。

污泥必需满足填埋场对其力学指标的要求：

横向剪切强度>25kPa。

单轴压强>50kPa。

要达到这样的要求．关键在于污泥脱水前的调理方式和脱水机的选择。

目前国内常用的印染污泥调理方式主要是化学方法调理。

其使用方法是在需要脱水的印染污泥中加入化学药剂，主要是化学混凝剂，使污泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。

投加的化学药剂可分为无机药剂和有机药剂两类。

无机化学药剂是铁盐和铝盐，如三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铝。

有时也使用其他诸如膨润土等一些无机药剂。

印染污泥在调理过程中除使用无机化学药剂外，还常常有必要用石灰来调节硬度。

这样无机药剂和石灰会在污泥中形成一个能够承受高压的骨架改善其结构，从而改善了其力学性能。

调理之后的污泥一般要再进行脱水处理。

目的是使固体物质富集，减小污泥的体积。

常用的脱水方法有自然干化脱水和机械脱水。

自然干化处理需占据较大的地理面积，一般很难采用。

目前常用的是机械脱水，主要分为两类：

一类是过滤式的脱水机械，又分为负压过滤机械，如真空过滤机：

正压过滤机械带式压滤机、板框压滤机。

污泥过滤脱水是依靠过滤介质、多孔性物质，两面的压力差作为推动力，使水分强制通过过滤介质，把同体颗粒截留在介质上。

达到脱水的目的：

第二类是产生人工力场的脱水机械离心式脱水机。

在人工力场的作用下，借助固体和液体的密度差，使固液分离。

脱水之后的印染污泥，由于其中所含有大量的重金属离子以及其他一些化学药剂，所以并不适用于农业及土地利用。

一般来说，只能进行卫生填埋处理，而卫生填埋一般要求较高。

3

设计范围、依据及原则

3.1设计范围

选择合适的工艺流程，计算各处理构筑物的主要参数，选定主要设备的型号及处理能力，并绘出总平面布置图、工艺流程图、空气管道布置图、烘干及焚烧设备剖面图，对辅助构筑物进行布置和设计，给出整个工程的投资概算。

3.2设计依据

3.2.1国家法律、法规及政策

（1）《中华人民共和国环境保护法》（1989.12.26）；

（2）《中华人民共和国节约能源法》（2008.4.1）；

（3）《中华人民共和国可再生能源法》（2006.1.1）；

（4）《中华人民共和国城市规划法》（1990.4.1）；

（5）《中华人民共和国土地管理法》（1998.8.29）；

（6）《中华人民共和国大气污染防治法》（2000.4）；

（7）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2005.4.1）；

（8）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（1996.10）；

（9）《全国生态环境保护纲要》，国务院国发[2000]38号，（2000.11.26）；

（10）《建设项目环境保护管理条例》，国务院第253号令，（1998.11）；

（11）《建设项目环境保护设计规定》（1987.3.20）；

（12）《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》，国发〔2005〕39号；

（13）《产业结构调整指导目录》，国家发展和改革委员会第40号令，（2005.12）；

（14）《再生资源回收管理办法》，商务部、发展改革委、公安部、建设部、工商总局、环保总局令2007年第8号，（2007.5.1）；

（15）《国家危险废物名录》（2008.8.1）；

（16）《危险废物转移联单管理办法》（国家环保总局令第5号），（1999.10.1）；

（17）《危险废物污染防治技术政策》（环发[2003]199号）；

（18）《关于核定建设项目主要污染物排放总量控制指标有关问题的通知》（国家环保总局，环办［2003］25号）；

（19）《印染行业废水污染防治技术政策》环发〔2001〕118号。

3.2.2地方法规及政策

（1）《广东省建设项目环境保护管理条例》，广东省人大常委会（2004.7.29第二次修改；

（2）《广东省环境保护条例》（2005.1.1）；

（3）关于印发《广东省建设项目环保管理公众参与实施意见》的通知，粤环【2007】99号，（2007.12.29）；

（4）《广东省乡镇企业环境保护管理办法》，粤府[1994]12号；

（5）《广东省环境保护与生态建设“十一五”计划》（2005.11）；

（6）《广东省环境保护规划纲要（2006-2020年）》（2006）；

（7）《广东省固体废物污染环境防治条例》（2004.5.1）；

（8）《广东省排放污染物许可证管理办法》（2001.7）；

（9）《广东省实施〈中华人民共和国环境噪声污染防治法〉办法》（1997.12）；

（10）《关于加强固体废物监督管理工作的意见》，粤环〔2006〕114号，（2006.12.27）；

（11）《关于进一步明确危险废物管理有关问题的通知》，粤环〔2007〕79号，2007年9月27日；

（12）《广东省固体废物污染防治规划（2001-2010）》，粤环[2003]54号；

（13）《关于进一步明确固体废物环境管理有关问题的通知》，粤环〔2008〕117号，（2008.8.25）；

（14）《广东省严控废物处理行政许可实施办法》（2009.5.1）；

（15）《广东省环境保护规划》（2005.3）；

（16）《广东省产业结构调整指导目录》（2007年本）粤发改产业【2008】334号；

（17）《关于加强环境管理促进经济结构调整的若干意见》，东府办[2003]37号；

（18）《关于全面加强企业环境管理的通知》东府办[2007]35号；

3.2.3技术规范和行业标准

（1）《环境影响评价技术导则总纲》（HJ/T2.1-93）；

（2）《环境影响评价技术导则大气环境》（HJ2.2-2008）；

（3）《环境影响评价技术导则声环境》（HJ2.4-2009）；

（4）《环境风险评价技术导则》（HJ/T169-2004）；

（5）《印染行业准入条件》（国家发展改革委公告2008年第14号）；

3.33设计原则

1、贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。

2、从实际情况出发，采取全面规划、分期实施的原则，既考虑近期建设又考虑远期发展，使工程建设与城市的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。

3、根据设要求，所选处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。

4、妥善处理和处置污泥处理过程中产生的废气，避免造成二次污染。

5、为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。

6、采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理；做到技术可靠、经济合理。

7、在征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面。

8、厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与厂区周围景观相协调。

9、积极创造一个良好的生产和生活环境，把处理厂设计成现代化的园林式工厂。

10、尽量减少二次污染。

4

工艺流程及说明

本项目使用的印染污泥处理装置主要由干化、焚烧以及烟气处理三部分工艺组成

印染污泥运进厂，含水率约为82%，首先投入烘干机烘干水分。

烘干机采用高温烟气烘干印染污泥水分，高温烟气来自燃煤燃烧室，烟气进入烘干机内的温度为300～900℃，当污泥水分含量降至约20%，由皮带输送至制砖机制砖，再送入焚烧炉内。

燃烧炉燃煤产生的煤渣和烘干机布袋除尘器收集的粉煤灰及粉尘主要成分是轻质的硅酸盐类无机物，不属于危险废物，可以用作建筑辅材使用，直接送水泥厂作为水泥生产的辅助原料使用。

烘干机出口烟气与焚烧炉尾气集中处理，烟气中含有大量的粉尘和少量的二氧化硫、氮氧化物、重金属，经重力沉降室、U形管冷却、布袋除尘、双碱法脱硫、沥青活性碳吸附催化还原脱氮等处理，最后经高烟囱排入大气，烟气中污染物排放浓度能够达到《大气污染物排放限值》（DB44/27-2001）第二时段二级标准和《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）的要求。

重力沉降室和布袋除尘器收集的集尘灰回用至制砖机器作原料，进行焚烧，不外排。

工艺流程见图4.1

图4.1工艺流程图

5设计内容

5.1厂址

5.1.1总图布置

在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：

（1）功能分区明确，管理区、污水处理区及污泥处理区相对独立。

（2）构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。

（3）