白龙港污水处理厂污泥热干化系统的运行分析

陆峥嵘

（上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂，上海市　201201）

1　工程概述

白龙港污水处理厂位于上海市浦东新区合庆镇，总占地面积200 hm2，服务面积1 255 km2。污水日处理规模为280×104m3/d，污水生物处理采用多模式厌氧/缺氧/好氧（AAO）的工艺，出水经过紫外线消毒后排入长江[1]。污水生物处理过程中产生的污泥经过重力与机械浓缩后，进入污泥厌氧消化系统，部分消化后的污泥经过离心脱水后，进入污泥热干化系统，另一部分则进入深度脱水环节进行处理[2]。

上海市白龙港污泥热干化系统采用流化床干化工艺，利用污泥消化处理产生的经脱硫处理的沼气，对脱水污泥进行干化处理。整个污泥热干化系统设置3条污泥干化线，单条线处理能力约为2 800 kg蒸发水量/h，设计处理规模约为60 t DS/d[3]。其处理流程如图1所示。

2　工艺运行控制

2.1　供热系统控制

供热系统与干燥器的干燥效果及流化状况息息相关，干化系统使用燃气导热油载体炉，燃烧沼气或天然气加热导热油,与干燥器内部的湿污泥热交换。主要是控制锅炉的燃烧工况，即燃气质量及导热油油温。锅炉使用的燃料是污泥厌氧消化所产沼气，沼气的甲烷含量并不像天然气那样稳定，会有波动，并且沼气会夹带些许不利于燃烧的物质，特别是冷凝水会大大影响到燃烧器的工作状态，继而影响导热油油温。油温一旦不稳定波动，得不到好的控制，会大大影响干燥器的处理效果，使得流化床内部堵塞，受热不均，局部超温保护而停机。

图1　污泥热干化系统处理流程图

2.2　含氧量控制

干化处理后的污泥含水率很低（＜10%），由干颗粒和少量灰分组成，其在高温条件下是可以燃烧的。为了防止生产过程中干燥系统内部干污泥颗粒内燃，甚至爆炸事故的发生，必须在控制干燥器内部温度的同时，也进一步降低系统内部的含氧量。系统内部的气体是循环使用的，启动时系统内部的含氧量较高。燃气导热油载体锅炉燃烧产生的低含氧量烟气送入系统内部，从而增大系统内部的压力。当压力达到一设定值时，连接干燥机和除臭系统的阀门会打开，将混合后的过量气体处理后排放，循环往复，以此来降低干化内部的含氧量。控制好燃烧三要素中的温度及含氧量这两点，可以大大地保证干化系统的安全可靠性。

2.3　干化系统控制

流化床干化系统的稳定运行主要通过控制给料分配器转速、鼓风机风量及顶部出气温度3个方面。流化床干燥器内充满干颗粒物料，物料在床内浮动运动，形成流化层[4]，与内部导热油管热交换。一部分脱水污泥被泵送入干燥器的上部，被进泥口下方的给料分配器打碎为小块污泥，与干燥器内部已干燥的污泥颗粒相混合；另一部分脱水污泥输送至灰湿混合器与干燥器排出的粉尘相混合，重新造粒，再次进入流化床干燥器。在鼓风机的吹动下，流化床干燥器内的物料不停地翻滚，因良好的热传输效果，湿污泥颗粒中的水分立即被蒸发，湿污泥颗粒在流化层内成形，产生1～4 mm的干污泥颗粒[4]。根据现场所取样品的颗粒度大小及灰湿混合器的启停时间长短，调整给料分配器转速快慢和风机的风量大小，在控制干燥器内部灰分的产生速度的同时，提高污泥干颗粒的质量，使得流化床干燥器内部的流化状态更稳定。干燥器顶部出气温度的控制可以通过进泥的速度来调整，即湿污泥在干燥器内部的干燥时间可以更均匀地处理湿污泥，使得干燥器内部流化状态更好。

3　热干化系统运行情况

污泥热干化系统处理量及运行时间见图2。

图2　污泥热干化系统处理量及运行时间

3条污泥热干化线为两用一备的模式运行。由于污泥热干化系统处理的是污水系统所排放的初沉和剩余污泥，处理污泥总量与性质均随污泥活性、季节变化等因素波动，且设备、设施问题也对处理量产生了较大的影响。经统计，2016年污泥热干化系统日均处理量波动范围为31～48 t DS/d，月均有效运行时间约1 350 h，总体运行情况良好。其中，由于冬季泥性变化，并配合年度计划检修干化系统的主关键设备，使得11月、12月、1月较其余各月的处理量偏小。但是，显而易见的是，干化系统的月运行时间与日处理量波动基本一致，稳定连续运行的干化系统处理污泥也会更加高效。

4　问题及对策

目前，国内热干化系统较多都无法稳定连续运行，其原因通常是进泥泥质情况较差、设备损耗及故障率较高、安全管理要求高等，白龙港污水处理厂污泥热干化系统自调试运行至今，也存在一些难以解决的问题。

4.1　干燥器易淤结

由于污水厂进水中含有浮渣、垃圾及纤维物，虽然污水处理前端都有拦截装置，但还是有大量纤维物会转移至污泥中。流化床干燥器的附属设备有较多转动部位与死角，纤维物易缠绕污泥后结块，堆积于干燥器内部，严重时会影响流化状态及热传导，甚至造成干燥器内部超温停机。同时，由于国内城市排水系统多为雨污合流制，导致污泥中含砂量较大。污泥热干化投入运行后，各类设备多次因污泥含砂量大而提前更换磨损备件，造成热干化系统不能连续运行。目前采取的主要措施是定期停机对流化床干燥器及管道等部件进行人工清淤疏通和清理积渣，同时对设备设施的磨损情况及剩余使用寿命进行评估，及时进行更换。但是，为减轻和避免此类现象对热干化设备的影响，仍需在系统前端进行截留，后期工程中新增初沉污泥杂质分离装置进行分离截留，大大减少粗砂和纤维物进入系统。

4.2　进口设备采购及维护周期长

流化床干化设备系统性强且维护保养要求高，任何一个设备与测点出现故障会导致整条干化线停运，主关键设备更是整个干化系统稳定连续运行的最重要保障。由于大部分主体设备设施采用进口，采购及维修周期过长，降低了处理效率。可采取的措施有：

（1）定期停机进行人工清淤，同步对设备设施进行维护保养，对已磨损的部件进行评估与更换，确保其使用寿命能维持至下一个停机周期，减少受迫停机的次数。

（2）对故障率较高的设备进行全面研究分析，对其进行国产化改造与替换，解决运行中遇到的“疑难杂症”。

（3）加强运行管控，通过对工艺、操作的优化，提高设备的使用寿命。

4.3　循环气体系统内含氧量超标

流化床污泥干燥系统的安全性要求极高，正常运行的系统要求在密封状态下低氧运行，其含氧量控制在体积分数8%以下，防止运行过程中干燥系统内部干污泥颗粒内燃，甚至爆炸事故的发生。但是，随着干燥系统运行时间逐步增加，各个转动机械部分的密封必然有不同程度的失效，导致系统含氧量的持续增高[3]。并且，由于干燥系统长期高负荷运行，系统气体管路的管壁及各连接处泄漏情况时有发生，只要有一处渗漏就会导致整个系统的含氧量升高，超过预设安全运行值而紧急停机。目前采取的主要措施为：

（1）查看并联在气体管路上的在线氧分析仪表及其附属件是否运行正常，对其进行定期的维护保养，排除误报警的情况。

（2）增设制氮机，向系统中补充氮气，降低含氧量，并对设备的轴向密封使用氮气进行气封。

（3）细查各设备与循环气体系统管路及法兰连接处等部位，找到漏点进行修复或者更换破损管道。

5　结论

白龙港污水处理厂污泥热干化系统自调试运行以来运行情况良好，但运行中也遇到较为突出的问题，如干燥器易淤结、进口设备采购及维护周期长、循环气体系统内含氧量超标等。需从污泥性质、工艺调整、操作优化、设备改造等多方面着手，采取有效措施，确保热干化系统稳定连续运行。白龙港污水处理厂污泥热干化系统，其工程多年的运行经验可为国内类似工程的运行提供参考。