毕业设计
250吨/天生活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
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设计总说明
随着经济蓬勃发展,我国对生活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300吨/天的生活污泥，原污泥为经过板框压滤机压滤过的含水率约82％的湿污泥。针对生活污泥的特点，结合国外处理污泥的成功经验以及国内对生活污泥的成熟工艺，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Ф3.2×28m型回转烘干机、AB-200型焚烧炉、QTY8-15型砌块成型机、ppw-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12.34万元。
关键词：生活污泥 干化 焚烧 回收利用
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Design illuminate
With printing and dyeing industry vigorous development， the printing and dyeing wastewater treatment in growing， every day to produce large amounts of sewage sludge， the sludge quantity increasing, the components of sludge produced by the increasingly complex， such as improper handling, is bound to cause secondary pollution to the natural environment, there are serious environmental safety hidden trouble。
In this design, projects required to treat 250 tons/day printing and dyeing sludge。 Moisture content of the original sludge，which has been pressed by the frame filter,is approximately 82％。 Aiming at the characteristic of dyeing sludge, and in the light of the successful experience of external treatment of dyeing sludge and mature technology of internal treatment of that， we select drying and incineration technology。 Such a technology has the advantage of mature， stable， energy—saving， small footprint and high efficiency. Basic process is: Stored mud room → Rotary dryer brick machine → Incinerator slag → Ash and other recycled。
The main equipment used in the design is Ф3。0 × 28m Rotary Dryer， AB—200 type incinerator， QTY8—15 block making machine, ppw—7 Pulse bag filter， Ф1。5 × 16m desulfurization tower, LXT-5—type activated carbon adsorption tower. The total investment is 13。05 million yuan， the total annual operating cost is 12,3，400 yuan
Keywords: dyeing sludge mummification incineration recycle
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目录
1 概述 .............................................................. 0 1。1 设计名称 ...................................................... 0 1。2 设计要求 ...................................................... 0 1。3 处理处置的一般要求 ............................................ 0 2 设计背景 .......................................................... 2 2.1 国内外污泥处理处置现状 ......................................... 2 2。2 项目意义 ...................................................... 3 2.3 生活污泥的特点 ................................................. 3 2。4 生活污泥适用处理方法 .......................................... 4 2。4.1 生活污泥稳定化方法 ........................................ 4 2。4。2 生活污泥的无害化方法 ..................................... 5 2。4.3 生活污泥的最终处置 ........................................ 5 3 设计范围、依据及原则 .............................................. 7 3。1 设计范围 ...................................................... 7 3.2 设计依据 ....................................................... 7 3。2.1 国家法律、法规及 ...................................... 7 3。2。2 技术规范和行业标准 ....................................... 8 3.3 3设计原则 ..................................................... 8 4 工艺流程及说明 ................................................... 10 5 设计内容 ......................................................... 12 5.1 厂址 .......................................................... 12 5.1。1 总图布置 ................................................. 12
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5.1。2 厂区道路和运输 ........................................... 12 5。1.3 结构设计 ................................................. 13 5.1。4 厂区道路、大门、围墙 ..................................... 13 5.2 干化工艺 ...................................................... 13 5。2.1 干化过程 ................................................. 13 5.2。2 加热方式 ................................................. 14 5。2。3 污泥干化的热源 .......................................... 14 5.2。4 污泥干化的系统组成： ..................................... 15 5.2。5 干化设备 ................................................. 16 5.2。6 选型计算 ................................................. 21 5.3 焚烧工艺 ...................................................... 25 5.3.1 焚烧设备 .................................................. 25 5.3。2 工艺设计 ................................................. 27 5.4 烟气处理工艺 .................................................. 30 5.4。1 除尘系统 ................................................. 31 5。4.2 双碱法脱硫 ............................................... 33 5。4。3 活性炭吸附法脱氮 ........................................ 35 5.5 灰渣处理系统 .................................................. 37 6 成本概算 ......................................................... 38 6.1 劳动定员 ...................................................... 38 6.2 土建及设备投资概算 ............................................ 39 6.3 其他费用部分 .................................................. 41 6.4 管理费用 ...................................................... 42
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6.5 预备费用 ...................................................... 42 6。6 工程总投资 ................................................... 42 6.7 运行费用概算 .................................................. 42 7 劳动保护、安全生产及消防 ......................................... 44 7.1 劳动保护与安全生产 ............................................ 44 7。2 消防 ......................................................... 45 8 构筑物一览表 ..................................................... 46 9 主要设备一览表 ................................................... 47 结 论 .............................................................. 49 参考文献 ........................................................... 50
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1 概述
1.1 设计名称
300吨/天城市生活污泥干化及焚烧处理工艺设计
1.2 设计要求
某城市生活污泥处理中心建设内容为：
(1) 一套生活污泥烘干系统，用于对进厂生活污泥进行干化，处理能力为300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，用于将干化后的生活污泥制成砖状；
(3) 一套污泥焚烧及废气处理系统，用于处理干化后的生活污泥（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，应首先根据生活污泥的性质和特点、
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
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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,鼓励以采购为主导
的污泥土地利用,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］。
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2 设计背景
随着经济蓬勃发展,我国对生活废水处理力度在不断加大,城市配套的废水处理厂投入运行后，每天产生相应大量污泥，而且生活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
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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。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
[5]
由于生活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，对生活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生活污泥问题，并真正做到污泥减量化、稳定化、无害化、资源化处置。
2.3 生活污泥的特点
生活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。5 m，污泥经脱水成约0．6 m3干泥(含水率80%左右）。由于生活废水有机物含量大、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吨生活废水将产生10吨湿污泥，脱水后为1.5 m干污泥。
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2.4 生活污泥适用处理方法
从生活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。目前适合应用于生活废水污泥处理方法主要有：
2.4.1
生活污泥稳定化方法
生活污泥含有大量相对稳定的有机物，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
污泥厌氧消化在生活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%．30 d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300 mg／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。35 m3．生活废水污泥中COD．甚至高达上万mg／Lc61．则经过处理生活污泥获得的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
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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。由于生活污泥中的浆料、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生活污泥需要消耗大量的能量，好氧消化一般不适用于生活污泥的处理。
2.4.2
生活污泥的无害化方法
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
生活污泥的最终处置
(1) 生活污泥干化和焚烧
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，应用于生活污泥处理成本较高.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。
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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。
(2) 生活污泥填埋处理
生活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>25 kPa.单轴压强〉50 kPa.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。
目前国内常用的生活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生活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。生活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。
脱水之后的生活污泥，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。
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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
(1) 《中华人民共和国环境保》（19.12。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》，国发[2000]38号，（2000。11.26）； (10) 《建设项目环境保护管理条例》，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、、建设部、工商总局、环保
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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》（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) 《生活行业废水污染防治技术》环发〔2001〕118号。 3.2.2
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)《生活行业准入条件》（国家发展改革委公告2008年第14号);
3.3 3设计原则
1、 贯彻执行国家关于环境保护的,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.
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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。
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4 工艺流程及说明
本项目使用的生活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 生活污泥运进厂，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生活污泥水分，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
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噪音 生活污泥 烟尘、SO2、氮氧化物 烟囱活性炭吸附催化还原 双碱法脱硫 布袋除尘器 U形冷却器 粉煤灰 重力沉降室 焦炭、 干化污泥 煤渣 烘干机 制砖焚烧炉 炉渣 用作建筑材 燃烧室 煤 噪音 水泥厂综 利用
图4.1 工艺流程图
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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。 (2) 构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积,并便于管理。 (3) 考虑近、远期结合，便于分期建设,并使近期工程相对集中。 (4) 各处理构筑物顺流程布置,避免管线迂回。
(5) 变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处,以节省能耗。 (6) 建筑物尽可能布置为南北朝向.
(7) 厂区绿化面积不小于30％,总平面布置满足消防要求。 (8) 交通顺畅,使施工、管理方便.
厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置,既要考虑流程合理，管理方便,经济实用,还要考虑建筑造型,厂区绿化及与周围环境相协调等因素。
5.1.2
厂区道路和运输
为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为8米和6米，次要道路为3~4米,道路转弯半径一般均在6米以上.道路布置成网格状的交通网络.每个建、构筑物周边均设有道路.路面采用混凝土结构。
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5.1.3 结构设计
生活办公综合楼设在厂区西北角，同时也在大门口旁边，车库设在综合楼对面，方便工人上下班，综合楼前设有休息庭院。综合楼一楼为办公楼，有办公室、化验室、蓄物室。二楼设有员工宿舍、饭堂、悠闲娱乐室。三楼为天台。水处理建筑物靠厂区西部自西向东依次排开，污泥处理系统位于厂区的中北部，为改善生活区环境在厂西区另设大门，以便污泥处理生成物外运.
5.1.4
厂区道路、大门、围墙
厂区大门先设三个,两个在北边，一个在西边，采用遥控开闸方式并设传达室。厂区四周建设2m高砖砌墙，并附有栅栏减少砖砌量。
5.2 干化工艺
干化工艺的选择和设计应充分考虑降低污泥吨水蒸发热耗和吨水蒸发电耗，综合
选择干化产品含固率、干化热源和介质、循环气体量和温度，根据实际情况配置循环气体净化和余热回收。
5.2.1
干化过程
干化意味着在单位时间里将一定数量的热能传给物料所含的湿分，这些湿分受热后汽化,与物料分离,失去湿分的物料与汽化的湿分被分别收集起来,这就是干化的工艺过程。
从设备角度来描述这一过程，包括上料、干化、气固分离、粉尘捕集、湿分冷凝、固体输送和储存等。如果因物料的性质（粘度、含水率等）可能造成干化工艺的不稳定性的（如黏着、结块等),则有必要采用部分干化后产品与湿物料混合的工艺（返料、干泥返混）。此时，在上料之前和固体输送之后应相应增加输送、储存、分离、粉碎、筛分、提升、混合、上料等设备。
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5.2.2 加热方式
污泥干化的加热方式：直接干化和间接干化
干化是依靠热量来完成的，热量一般都是能源燃烧产生的.燃烧产生的热量存在于 烟道气中，这部分热量的利用形式有两类：
(1) 直接利用:将高温烟道气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这
种做法的特点是热量利用的效率高,但是如果被干化的物料具有污染物性质，也将带来排放问题,因高温烟道气的进入是持续的,因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特殊处理后排放。
(2) 间接利用：将高温烟道气的热量通过热交换器,传给某种介质,这些介质可能是导热油、
蒸汽或者空气.介质在一个封闭的回路中循环，与被干化的物料没有接触.热量被部分利用后的烟道气正常排放。间接利用存在一定的热损失。对干化工艺来说,直接或间接加热具有不同的热效率损失，也具有不同的环境影响，是进行项目环评和经济性考察的重要内容。直接加热形式中热源烟气直接成为介质，其热效率接近燃烧效率本身。其余加热形式均是通过换热设备将热传给某种介质的间接加热。烟气可以通过热交换器将热量传给空气，空气作为换热介质与湿物料进行接触。烟气可以提高热交换器将热传递给导热油或蒸汽，然后利用导热油或蒸汽来加热金属或工艺气体，由金属热表面或工艺气体与湿物料进行接触。这两类换通过热交换器的换热均形成一定的热损失，一般来说在8—15％之间。
5.2.3
污泥干化的热源
干化的主要成本在于热能,降低成本的关键在于是否能够选择和利用恰当的热源。 干化工艺根据加热方式的不同,其可利用的能源来源有一定区别，一般来说间接加热方式可以使用所有的能源，其利用的差别仅在温度、压力和效率。直接加热方式则因能源种类不同，
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受到一定，其中燃煤炉、焚烧炉的烟气因量大和腐蚀性污染物存在而难以使用，蒸汽因其特性无法利用。按照能源的成本,从低到高,分列如下：
(1) 烟气：来自大型工业、环保基础设施（固废焚烧炉、电站、窑炉、化工设施)的废热烟气
是零成本能源,如果能够加以利用，是热干化的最佳能源。温度必须高，地点必须近,否则难以利用.
(2) 燃煤：非常廉价的能源，以烟气加热导热油或蒸汽，可以获得较高的经济可行性。尾气
处理方案是可行的.
(3) 热干气：来自化工企业的废能。
(4) 沼气：可以直接燃烧供热，价格低廉，也较清洁,但供应不稳定。
(5) 蒸汽：清洁,较经济,可以直接全部利用，但是将降低系统效率，提高折旧比例。可以考
虑部分利用的方案。
(6) 燃油:较为经济，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。
(7) 天然气：清洁能源,但是价格最高，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。
所有的干化系统都可以利用废热烟气来进行.其中,间接干化系统通过导热油进行 换热，对烟气无性要求；而直接干化系统由于烟气与污泥直接接触，虽然换热效率 高,但对烟气的质量具有一定要求，这些要求包括：含硫量、含尘量、流速和气量等.只有间接加热工艺才能利用蒸汽进行干化，但并非所有的间接工艺都能获得较好的干化效率。
5.2.4
污泥干化的系统组成：
一般来说，干化工艺需要配备以下基础配套设施，但根据工艺可能有较大变化:
(1) 冷却水循环系统:用于干泥产品的冷却等
(2) 冷凝水处理系统：工艺气体及其所含杂质的洗涤等； (3) 工艺水系统:用于安全系统的自来水
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(4) 电力系统：整个系统的供电 (5) 压缩空气系统：气动阀门的控制
(6) 氮气储备系统：干泥料仓以及工艺回路的惰性化； (7) 除臭系统:湿泥料斗、储仓、工艺回路的不可凝气体的处理 (8) 制冷系统:导热油热量撤除
(9) 消防系统：为整厂配置的灭火系统和安全区 5.2.5
干化设备
市场上的污泥干燥设备主要有：三通式回转圆通干燥机（即转鼓干燥机）、间接加热式回转圆通干燥机、带粉碎装置的回转圆通干燥机、流化床干燥机、蝶式干燥机、浆叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机、太阳能污泥干燥房等。
（1)三通式回转圆通干燥机
三通式回转圆通干燥机的结构图见图5-1a、图5—1b：
图5。1a 三通式回转圆通干燥机结构图
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图5.1b 三通式回转圆通干燥机
由于普通的回转圆通干燥机，包括三通式回转圆通干燥机,只能干燥颗粒状的物料。所以，湿污泥首先要与干污泥进行混合,产生含水为40％左右的半干污泥，然后再进入三通式回转圆通干燥机进行干燥。干湿污泥的比例大约为1。5 到2。因此，此系统需要混合机，粉碎机和筛分机。整个系统的投资很大。
其运行参数为：热空气进口温度为：650 度;热空气出口温度为：100 度；蒸发每磅水需消耗1600BTU的热量，折合每公斤水需消耗8170KJ 的热量[7]。
（2) 普通回转圆通干燥机
普通回转圆通干燥机的工艺流程与三通式回转圆通干燥机相似，只是能耗稍高.转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体.湿物料从左端上部加入，经过圆筒内部时,与通过筒内的热风或加热壁面进行有效地接触而被干燥，干燥后的产品从右端下部收集.在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢的转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。干燥过程中的所用的热载体一般为热空气、烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过干燥器后,通常用旋风除尘器将气体中挟带的细粒物料捕集下来，废空气则经旋风除尘器后放空。
回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠,操作弹性大、适应性强、
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处理能力大，广泛使用于冶金、建材、轻工等部门。回转圆筒干燥器一般适用于颗粒状物料，也可用部分掺入干物料的办法干燥粘性膏状物料或含水量较高的物料,并已成功地用于溶液物料的造粒干燥中。
回转圆筒干燥机的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。湿物料从高端上部加入,与通过筒体内的热风或加热壁面进行有效接触被干燥,干燥后的产品从低端下部收集。在干燥过程中,物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。筒体内壁上装有抄板,它不断地把物料抄起又洒下，使物料的热接触表面增大，以提燥速率并促使物料向前移动.
图5.2 回转圆筒干燥机
(3）间接加热式回转圆通干燥机
间接加热式回转圆通干燥机的工艺流程也与三通式回转圆通干燥机相似。采用间接加热式回转圆通干燥机,由于间接加热式回转圆通干燥机采用普通的抄板,而造粒后的污泥的表面仍然较粘，粘着在抄板上，没有及时脱落，导致过干超温（干污泥的着火点为240 度)。当通入空气时（间接加热式回转圆通干燥机需要通入空气，以带出蒸发的水分),其中的氧含量较高，从而引起爆炸。
（4）带粉碎装置的回转圆通干燥机
由于带粉碎装置的回转圆筒干燥机可直接干燥湿污泥，因此不需要混合过程,也就不需要混
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合机，粉碎机和筛分机。并且回转圆筒干燥机很短，整个系统的投资小。但是,对于湿污泥的干燥，其终水分只能到30%到40%。如果干燥到10％以下水分,需要两级干燥.如果干燥后的污泥用于焚烧，30％到40%已经足够.由于直接干燥湿污泥，并且回转圆筒干燥机很短，因此可采用较高的进口温度。对于污泥干燥，其进口温度可达850 度以上.所以热能消耗比上述的所有回转圆筒干燥机都低，每公斤水需消耗7659KJ 的热量(对于两级干燥）.
（5) 带式干燥机
带式干燥机由若干个的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥介质数量、温度、湿度和尾气循环量操作参数，可进行控制，从而保证带干机工作的可靠性和操作条件的优化。带干机操作灵活，湿物进料，干燥过程在完全密封的箱体内进行,劳动条件较好，免了粉尘的外泄。物料由加料器均匀地铺在网带上，网带采用 12—60 目不锈钢丝网， 由传动装置拖动在干燥机内移动.干燥机由若干单元组成，每一单元热风循环,部分尾气由专门排湿风机排出，废气由调节阀控制，热气由下往上或由上往下穿过铺在网带上的物料，加热干燥并带走水分。网带缓慢移动，运行速度可根据物料温度自由调节,干燥后的成品连续落入收料器中。上下循环单元根据用户需要可灵活配备,单元数量可根据需要选取.
（6） 浆叶式干燥机
空心桨叶干燥机主要由带有夹套的 W 形壳体和两根空心桨叶轴及传动装置组成。轴上排列着中空叶片，轴端装有热介质导入的旋转接头。干燥水分所需的热量由带有夹套的W形槽的内壁和中空叶片壁传导给物料。物料在干燥过程中，带有中空叶片的空心轴在给物料加热的同时又对物料进行搅拌,从而进行加热面的更新。是一种连续传导加热干燥机。加热介质为蒸汽，热水或导热油。加热介质通入壳体夹套内和两根空心桨叶轴中,以传导加热的方式对物料进行加热干燥,不同的物料空心桨叶轴结构有所不同。
物料由加料口加入,在两根空心桨叶轴内的搅拌作用下，更新介面,同时推进物料至出料口，
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被干燥的物料由出料口排出.浆叶式干燥机需要由蒸汽或导热油提供热量.所以需要锅炉及锅炉房。另外其产品是粉状,对存储和使用不方便.在干燥后,需要进行造粒。在小型废水处理厂得到广泛的应用。
（7） 盘式干燥机
工艺的能源采用天然气或沼气，利用热油炉加热导热油，然后通过导热油在干燥器圆盘 和热油炉之间的循环，将热量间接传递给污泥颗粒，从而使污泥干化。污泥涂层机为盘式工艺的重要设备，循环的干燥污泥颗粒在此被涂覆上一层薄的湿污泥,涂覆过的污泥颗粒被送人污泥颗粒干燥器,均匀的散在顶层圆盘上。通过与旋转主轴相连的耙臂上的耙子的作用，污泥颗粒在上层圆盘上作圆周运动，从内逐渐扫到圆周的外延,然后散落到第二层圆盘上，借助于旋转耙臂的推动作用，污泥颗粒从干燥器的上部圆盘通过干燥器直至底部圆盘。每个污泥颗粒平均循环 5 到7 次，每次都有新的湿污泥层涂覆到输人的颗粒表面，最后形成一个坚硬的圆形颗粒。干燥后的颗粒进入分离料斗，一部分颗粒被分离出再返回涂层机,另一部分粒径合格颗粒通过进一步冷却后送人颗粒储存料仓。排气风机将污泥干燥器中的气体抽出，经冷凝器去除气体中的气态水后,送人热油锅炉中，经高温焚烧，彻底去除气味后高空排放。
盘式干燥机的结构与浆叶式干燥机相似，好处是工艺简单,尾气量少，容易处理。也需要由蒸汽或导热油提供热量。所以需要锅炉及锅炉房。但是盘式干燥机的传热效果是上述所有干燥机中最差的，因此盘式干燥机的体积庞大，造价高。
（8）流化床干燥工艺
工艺的热能采用蒸汽，通过换热器将热量间接传递给污泥，从而使污泥干化。工艺的主要设备为流化床干燥器。污泥直接送人流化床干燥器内，无需任何前段准备。在流化床内通过激烈的流态化运动形成均匀的污泥颗粒，整个系统在一封闭性的气体回路中运行，干化系统巾的细颗粒在旋风除尘器中被收集，然后与少量湿污泥混合后送回污泥干燥器。经除尘后的气体中含有大量的气态水，需要经过污水厂出水冷却回收气态水后方可进人鼓风机，经增压后返回流
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化床干燥器.在运行期间,循环的气体自成惰性化，氧气的含量降低到几乎为零。流化床干燥机的干化能力由能量的供应所决定，即由热油温度或蒸气温度决定。根据所能获得的热量和床内的固定温度，一个特定的水蒸发量被确定。进料量的波动或进料水分的波动，在连续供热温度保持恒定的情况，会使蒸发率发生变化。一旦温度变化，自动控制系统分别通过每台泵的变频调速控制器调节给供料分配器供料泵的供料速率，从而使干燥机的温度保持恒定.根据污泥的特性和污泥的含水率，污泥的进料量有所变化。干化颗粒经冷却后,通过被密闭安装在惰性气体环境中的传送带送至干颗粒储存料仓。为保证安全,料仓同时被惰性气体化。干化系统中产生的少量废气被送人生物过滤器，经生物除臭处理后排气［8］.
5.2.6
选型计算
本项目要求湿污泥在干燥机中干燥至水分含量为20％，干燥机的选型按上述干燥率进行选择，选用燃煤烟气作为热介质,选择回转式干燥机，干化后输送至焚烧炉。并有燃烧系统一套，以提供干燥烟气。
回转式烘干机的生产流程如图所示,其主要附属设备有烘干机燃烧室，输送带与烟气处理装备等。污泥由皮带机2送至喂料端锻，经下料溜子进入烘干机5。回转式烘干机筒体转速一般为2r/min～5r/min，倾斜度一般为3％～6%。物料在筒体回转时,由高端向低端运动,从低端落入出料罩，经翻板阀卸出，再由皮带机运走.而热气体由燃烧室3进入烘干机筒体,与物料进行热交换，使物料强烈脱水，气体温度下降.废气经处理后由烟囱8排至大气[9］。.
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图5.3回转烘干机流程示意图
1—料仓 2-皮带输送机 3-燃烧室 4—鼓风机 5-烘干机 6-除尘器 7-烟囱
回转烘干机的规格是以筒体的直径和长度表示，目前我国常用的几种规格的烘干机及设备参数如下表所示
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表5.1 几种规格的烘干机设备参数
表5.2 回转烘干机的操作控制参数
干燥物料的种类
进烘干机热气温度（℃） 出烘干机废气温度（℃） 出烘干机物料温度（℃）
石灰石
矿渣
粘土
烟煤
无烟煤 500—700 90-120 60-90 1.5-3.0
800—1000 700-800 100—150 100-120
100-150 80—100
600—800 400-70 80—110 80-100
90—120 60—90
烘干机出口气体流速（m/s） 1。5-3.0 1.5—3.0 1。5—3。1.5-3。0
0
根据污泥干燥工艺要求：初水分82％，终水份20％，一天作业24小时处理原料300吨，经计算出成品料54吨，待处理水分246吨,即：每小时处理水分为10.0吨。污泥在700℃进气
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温度时在烘干机内的蒸发强度为60kg/（m3.h)，即当进气温度为700度时，烘干机内每1立方米的有效容积1小时能蒸发出60kg的水分（物料不同，进气温度不同，蒸发强度不同,污泥在700℃进气温度下蒸发强度约60 kg/mh)，故处理10。25吨/h水分所需要的有效烘干容积为10250kg/h÷60kg/（mh）＝170。833 m，考虑到污泥干湿度不稳定、进气温度不易精确控制、装填物料时装填量不均匀等外在因素，烘干机选型应留20％生产余地，即170.833 m3×1。2＝205m3。经计算Ф3。2×28米烘干机有效烘干机容积为:225 m3，故日处理300吨污泥的烘干机选型为Ф3.2×28米回转式烘干机。
常压下1kg水蒸发需要吸热2675。9KJ，每小时需蒸发的水分为10。0T，这意味着需要消耗的热量为2。7×107KJ，相当于923kg/h的标准煤。燃烧1kg的煤所需要的理论空气量 L煤 = 8。 C + 26。 7 (H — O /8） + 3。 3S= 7. 143m3
式中C、H、O和S表示1kg高硫煤中各种元素的质量含量,具体值见表。
表5。3 染料（煤与污泥)的元素分析数据
样品 污泥（干基） 煤（收到基）
C/% 28。78 70.94
H/％ 6。05 3.74
O/% 20。44 5。51
N/% 7.3 —
S/％ 0.57 0。65
Hv/Kj·kg—
11.000 29。000
1
3.
3。3
燃烧1kg的煤在过量空气α = 1。 3系数下,所需要的理论烟气量以及其中各种烟气成分含量。
g煤CO2 =C ÷12 ×22。 4 = 1.3242m3
g煤H2O = (H ×9） ÷18 ×22。 4 = 0.41m3 g煤N2 =α ×0. 79 ×L煤 = 7. 3357m3
g煤O2 = （α - 1) ×0. 21 ×L煤 = 0.4500m3 g污泥干烟气= g污泥CO2 + g污泥H2O + g污泥N2 + g污泥O2= 9.5288m3
出口烟气量为（9。5288+5.3524）×923kg/h=13675.5m3/h，记为14000m3/h。
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5.3 焚烧工艺
焚烧工艺应根据实际情况选用合适的炉型，而流化床焚烧炉不失为较佳选择,应根据污泥焚烧炉的特点，选择有关焚烧炉参数并优化设计。
5.3.1
焚烧设备
污泥焚烧炉按结构特性可分为立式多层炉、回转窑炉、炉排炉、多膛炉、流化床炉和喷射式炉。在国内投入使用的主要有流化床和回转窑炉，而由于流化床的低温燃烧,炉内温度分布均匀，较低的过量空气系数,大热容量，控制方便,清洁燃烧,以及较高的燃烧效率而在国内外普遍使用.由于流化床焚烧炉炉内只要求达到约900℃，所以一般地，干化污泥或半干化污泥均可实现完全燃烧，不需要添加辅助燃料。基于启动以及特殊工况的考虑，需要配置辅助燃料系统。对于污泥量很小，如绝干量为4t／d以下,可以考虑使用回转窑。
焚烧技术在国外的应用和发展已有几十年的历史,比较成熟的炉型有脉冲抛式炉排焚烧炉、机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉和CAO焚烧炉，下面对这几种炉型作简单的介绍。
（1)立式多层炉
立式多层炉原本是直接燃烧脱水污泥的.将脱水污泥投八最上层，通过各层的每个炉床的旋转耙进行搅拌，边移动于炉床上，边从下落口依次落于下层。其间通过从下层传来的热风进行干化燃烧后,使其同新鲜的空气对流接触进行冷却，从最下层作为灰排出。
立式多层炉与流化焚烧炉相比．有以下的优缺点： 优点：
①热效率高，炉车身的燃料使用量步； ②烟气中的糟尘浓度低； 缺点：
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①烟气的臭气浓度高,需除臭装置； ②为保护耐火砖。需连续运行; （2)流化焚烧炉
随着焚烧炉设置的推进．因烟气量少、不须除臭设备，从防止二次公害出发．流化焚烧炉得到了积极的引进。
流化焚烧炉．通过从砂填充层的下方均一地供应空气，使砂流化．形成所谓的流化床，用辅助燃料加热该流化床使其升温至650—800℃后，供应污泥加以焚烧。
流化焚烧炉有以下优点：
①通过同高温的流化砂接触，燃烧效率高，过剩空气少； ②结构简单，维持管理容易;
③流化床蓄热，间歇运行时启动容易;
④赞烧炉出口烟气的臭气成分彻底分解，无须除臭装置； (3）阶梯式移动床焚烧炉
阶梯式移动床焚烧炉是垃圾焚烧炉的主流形式。用于污水污泥，该种炉的残渣因呈熔融状态,不易飞散．拥有残渣处理设备简单的特点．脱水污泥的水分少，接近于干化污泥时尤其有效。
（4)回转干化焚烧炉
将以往用于培烧水泥和矾土等窑业制品的回转干化炉(RotaqⅪln回转窑）作为污水污泥的干化焚烧炉使用。因可在回转干化炉内将底灰作为熔渣烧结．回转干化焚烧炉，是将污泥投入倾斜的圆筒形回转炉体的内部，边逐渐移送边与高温气体接触，进行干化、燃烧、烧结的连续焚烧炉。该类型炉的特点是炉内无活动部，故障少．可将底灰作为熔渣烧结等［10—11］.
根据本设计的特点,选用立式焚烧炉。
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5.3.2 工艺设计
主要包括：焚烧炉的设计、空气量的计算、烟气量的计算等步骤。
1、 焚烧炉的选型
焚烧炉的主要技术参数见表5。4 。
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表5.4 焚烧炉主要技术参数：
型号\\参数
炉体外形尺寸（长×宽×高)mm
焚烧量（Kg/h)
功率（W) 1000
燃料耗量（Kg/h)
重量(kg) 备注
AB—30 1800×1000×1
400
30 5 1100 手动 上料
AB-50 2100×1150×1
500
50 1400
8 1500 手动 上料
AB—100 2500×1400×2
000
120 1500
12 2000 自动上料和余热回用可根据用户
要求配套
AB-200 3000×1600×2
500
200 3000
15 3300 自动上料和余热回用可根据用户
要求配套
选用型号为AB—200焚烧炉.
2、 设计计算
(1) 处理量：要求300吨/天（82％的水，18%干污泥）; (2) 干化处理量：设计蒸发水10吨/h，出料2.19吨/h;
常压下1kg水蒸发需要吸热2675。9KJ,每小时需蒸发的水分为10。0T，这意味着需要消耗的热量为2。7×107KJ，相当于923kg/h的标准煤.
(3) 焚烧量：2.19吨/h（2320kg/h 水，438kg/h 干污泥） (4) 空气量：
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完全燃烧1kg干污泥所需要的理论空气量
L污 = 8。 C + 26. 7 (H - O /8） + 3. 3S= 3。 51m
式中， C、H、O和S表示1kg干污泥中各种元素的质量含量，具体值见表5.5
［11］
3
。
表5。5 燃料的元素分析数据
样品 污泥 焦炭 (5) 燃烧烟气量：
C ％ 28。78 1.0（H2O） H％ 6.05 90.1 O N S 0.57 0.7 20.44 7.3 - — 燃烧干基含量为1kg、含水率w2 = 20%的污泥,在过量空气系数α = 1。 3下所产生的理论干烟气量以及其中各种烟气成分含量。
g污泥CO2 =C÷12×22。4=0。5372m3
g污泥H2O = (w2/（1 — w2)+H×9) ÷18×22。4= 0。9887m3 g污泥N2 =α ×0.79×L污 = 3。6053m3
g污泥N2 = (α — 1）×0。21 ×L污 =0.2212m3 g污泥干烟气=g污泥CO2+g污泥H2O+g污泥N2+g污泥O2= 5.3524m 燃烧1kg的焦炭所需要的理论空气量
L焦炭 = 8. C + 26. 7 (H — O /8) + 3. 3S= 8.3m3
式中C、H、O和S表示1kg焦炭中各种元素的质量含量,具体值见表［11-14]。
燃烧1kg的焦炭在过量空气α = 1. 3系数下，所需要的理论烟气量以及其中各种烟气成
29
3
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分含量.
g焦炭CO2 =C ÷12 ×22. 4 = 1。 3242m3 g焦炭H2O =HO÷18×22。 4 = 0.124m3
2
g焦炭N2 =α ×0。 79 ×L焦炭 =8。 5241m3
g焦炭O2 = (α - 1) ×0。 21 ×L焦炭 = 0。 5229m3
g污泥干烟气=g焦炭CO2 +g焦炭H2O +g焦炭N2 +g焦炭O2= 10。4952m3
出口烟气量为（10。4952*1。5+5. 3524）×438kg/h=9239。698 m3/h，记为10000 m3/h。 烘干烟气与焚烧烟气总量为14000+10000=24000m3/h.
5.4 烟气处理工艺
根据对生产工艺全流程及废气产生源的分析，本项目工艺废气污染物主要来源于烘干机以及焚烧炉排放的烟气,主要含有烟尘、SO2以及NO2。
焚烧炉烟气经过一套重力沉降后与烘干机烟气汇集,经过U形管冷却、布袋除尘、双碱法脱硫以及活性碳吸附催化还原脱氮处理,烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别达到99。75%、85％ 、60%以上，其中重力沉降室除尘效率不低于50%，布袋除尘效率不低于99%，双碱法脱硫除尘效率不低于50%，最后经烟囱排入大气,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《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484—2001）的要求。
烟气
图5.4 项目烟气处理工艺流程示意图 布袋除尘器 双碱法 活性炭纤维吸附催化还原 烟囱 30
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5.4.1 除尘系统
焚烧烟气中粉尘的主要成分为惰性无机物质,如灰分、无机盐类、可凝结的气体污染物质及有害的重金属氧化物,其含量在450~22500mg/m3 之间,视运转条件、废物种类及焚烧炉型式而已.一般来说,固体废弃物中灰飞含量高时所产生的粉尘量多，颗粒大小的分布亦广，液体焚烧炉产生的粉尘较少。粉尘颗粒的直径有的大至100μm 以上，也有小至1μm一下，由于送至焚烧炉的废物来自各种不同的产业，焚烧烟气所带走的粉尘及雾滴和一般工业尾气类似[13］。
选择除尘设备时，应首先考虑粉尘负荷、粒径大小、处理风量即允许排放浓度等因素，若有必要则再进一步深入了解粉尘的特性（粒径尺寸分布、平均与最大浓度、真密度、粘度等)及废气的特性(如压力损失、温度、湿度及其他成分等），以便作合适的选择。静电除器、文氏洗涤器、布袋除尘器等三类为固体废物焚烧系统中最重要的除尘设备。
本设计选用袋式除尘器.袋式除尘器是含尘气体通滤袋（简称布袋）滤去其中粉尘离子的分离捕集装置，是过滤式除尘器的一种。自从19 世纪中叶布袋除尘器开始用于工业生产以来，不断得到发展，特别是20 世纪50 年代,由于合成纤维滤料的出现脉冲清灰及滤袋自动检漏等新技术的应用，为袋式除尘器的进一步发展及应用开辟了广阔的前景.
通常认为袋式除尘器对尘粒的捕集分离过程包括以下两个过程:
(1) 过滤材料对尘粒的捕集 当含尘气体通过过滤材料时，滤料层对尘粒的捕集是多种效应综
合作用的结果。这些效应主要包括惯性碰撞、截留、扩散、静电和筛滤等效应。
(2) 粉尘层对尘粒的捕集 过滤操作一定时间后,由于粘附等作用，尘粒在滤料网孔间产生架
桥现象，使气流通过滤料的孔径变得很小，从而使滤料网孔及其表面迅速截留粉尘形成粉尘层。在清灰后依然截留一定厚度的粉尘，称为粉尘初层。由于粉尘初层中粉尘粒径通常避嫌微笑，因此筛滤、惯性、截留核扩散等作用都有所增加，使粉尘效率显著提高。由此可见，袋式除尘器的高效率，粉尘初层起着比滤料本身更为重要的作用。一般合成
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纤维布的网孔为20~50 μm，如为起毛的的则为5~10μm，用这样的滤料，只要设计得当，就是0。1μm的尘粒也能获得接近100%的除尘效率. 袋式除尘器主要有以下优点：
(1) 袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的除尘效率较高,一般可达99%，甚
至可达 99.99%以上;
(2) 这种除尘器捕集多种干性粉尘，特别是对于高比电阻粉尘，采用袋式除尘器净化要比用
电除尘器的净化效率高很多 ；
(3) 含尘气体浓度在相当大的范围内变化 对袋式除尘器的除尘效率和阻力影响不大； (4) 袋式除尘器可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求。除尘器的处理烟气量可从每
小时几立方米到几百万立方米；
(5) 袋式除尘器也可做成小型的,安装再散尘设备上或散尘设备附近，也可安装在车上做成移
动式袋式过滤器，这种小巧、灵活的袋式除尘器特别适应于分散尘源的除尘；
(6) 袋式除尘运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀问题,操作和维护简单.除尘器为上进下排
外滤方式袋式除尘器，袋内设有弹簧骨架。清灰时，滤袋上、下同时一组气阀，用压缩空气自动定时对滤袋进行压力喷吹清灰。具有处理风量大，喷吹压力低且气量大,滤袋拆装方便等优点[14-17］。
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图5.6 袋式除尘器结构图
烘干烟气量24000 m3/h，流速按0.8m/min 计，则布袋的过滤面积=24000 /（60＊0。8）=500m2 选用气箱脉冲袋式除尘器型号都为ppw-7。
5.4.2
双碱法脱硫
双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2 ,然后再用石灰乳或石对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱,故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2 ,然后再用石灰石或石灰作为第二碱,处理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔循环使用［18］。由于采用钠碱液作为吸收液,不存在结垢和浆料堵塞问题，且钠盐吸收速率比钙盐速率快,所需要的液气比低很多，可以节省动力消耗。钠钙双碱法在国外(如日本、美国） 已有大型化成功应用，在日本和美国至少有50 套双碱法脱硫装置，成功应用于电站和工业锅炉,较大规模的有美国Cent ral Illinois Public Service , Newtow 1 # ,575MW。双碱法脱硫工艺原理如下:
吸收反应
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二氧化硫吸收过程的主要反应式为：
2NaOH + SO2 →Na2SO3 + H2O NaCO3 + SO2 →Na2SO3 + CO2↑ Na2SO3 + SO2 + H2O →2NaHSO3 此过程的主要副反应为氧化反应, 生成Na2SO4 ：
Na2SO3 + 1/2O2 →Na2SO4 用石灰浆进行再生:
2NaHSO3 + Ca （OH）2 → Na2SO3 + CaSO3 ·1/2H2O ↓+ 3/2H2O Na2SO3 + Ca （OH）2 + 1/ 2 H2O →NaOH + Ca2SO3·1/2H2O ↓
以上钠钙双碱法工艺的特点，是先用钠碱清液吸收SO2 ，然后用石灰乳再生吸收液。由于是清液吸收，不仅脱硫效率高,而且可以避免湿式石灰/ 石灰石法所经常遇到的吸收器和管道内易结垢的问题。
双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用[18-19］。脱硫工艺主要包括5个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2）吸收剂浆液喷淋;（3）塔内雾滴与烟气接触混合；（4）再生池浆液还原钠基碱；（5）石膏脱水处理。
脱硫塔设计计算
1、 塔径及底面积计算：
塔内流速：取v3.2m/s
Q1=vs=vr2r=（Q/v)1/2=24000/3600/3.14/3.2=0。81m3/h D=2r=1。52m 取塔径为1。6米。底面积S=r2=2.0m2
2、 脱硫塔高度计算：
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液气比取L/G= 4 烟气中水气含量设为8%
(1) 循环水泵流量:Q=L/G×Q×HG/1000=4×24000×(1-0.08)/1000=88。32m3/h
取每台循环泵流量Q50m。选100LZA—360型渣浆泵，流量50m/h，扬程22.8米，功率30KW ，2台
(2) 计算循环浆液区的高度：
3
取循环泵8min的流量 H1=24。26÷4.3=5。65m
(3) 计算洗涤反应区高度
停留时间取1秒
洗涤反应区高度H2=3。2×1=3。2m
(4) 除雾区高度取4米
H3=4m
(5) 脱硫塔总高度H=H1+H2+H3=16.85m 5.4.3
活性炭吸附法脱氮
活性炭吸附塔是用活性炭作吸附剂吸附去除尾气中NOX的技术。活性炭能吸附NO2，还能促进NO氧化成NO2.特定品种的活性炭还可使NOX还原为N2。活性炭可定期用碱液再生.NOX尾气中氮含量大有利于吸附；水分的存在亦有利于吸附，湿度大于50％时，这种影响更为显著［20］.活性炭吸附法可同时脱附尾气中的硫氧化物。本设计的脱氮处理设备采用活性炭吸附塔。
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5.7 活性炭吸附塔
36
图
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表5。6活性炭吸附塔规格参数
烘干烟气和焚烧烟气脱氮处理活性炭吸附塔采用型号为LXT-5。
5.5 灰渣处理系统
烘干系统燃煤集尘灰和炉渣以及焚烧炉的集尘灰布袋除尘收集的集尘灰是由煤燃烧产生的粉煤灰，集尘灰与燃煤产生的炉渣都为一般工业固废，主要成分是轻质的硅酸盐类无机物，不属危险固体废物，送水泥厂作为水泥生产的辅助原料使用[21-22].
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6 成本概算
6.1 劳动定员
结合本污泥处理厂工程的特点，整个个项目共设3个部门，即项目行政管理部、污泥处理厂生产部、辅助生产部。
根据生产规模和工艺要求，依据建设部编制的《城市污水处理工程项目建设标准》，结合其他城市污水处理厂人员设置特点,整个项目编制29人，其中污水处理厂生产人员18人，占总人数的62％，辅助生产人员6人，占全厂总人数的20％，行政管理人员5人,占全厂总人数的17％，各部门人员编制见下表。
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表6.1 人员编制表
序号 1 1.1 1.2 1。3 1.4 1。5 2 2．1 2.2 2.3 2。4 2.5 2.6 2。7 3 3。1 3.2
人员分类 行政管理部 经理 办公室
总工（生产技术) 劳资认识财务 行政后勤 污泥处理厂 储泥室
烘干室、制砖车间 焚烧室 烟气控制室 中心控制室 维修间 变配电所 生产辅助部 保卫 车队 总计
班次
每班人数
人数
5 1 1 1 1 1 18 2 4 2 2 3 4 1 6 4 2 29
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
2 2 2 2 3 2 1
1 2 2 1 1 2 1
2 1
2 2
6.2 土建及设备投资概算
土建以及设备投资表见表6。2、表6。3
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表6。2 土建投资表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名称 结构 数量
单位 座 座 座 座 座 座 座 座
规格 造价 (万元）
储泥室 燃烧室 烘干室 制砖车间 焚烧间 仓库 维修间 综合办公楼
钢混 钢混 砖混 钢混 钢混 钢混 钢混 砖混
1 1 1 1 1 2 1 1 1
5×5×4m 5×5×4m 30×4×3m 10×5×4m 30×4×3m 10×5×4m 5×5×3m 5×4×3m
20 20 70 40 70 80 15 12 60
土地平整以及围砖混 墙大门等基础建设
10 厂区道路及绿化 11 厂区装修装饰
小计T1
60 30 477
40
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表6.3 主要设备投资表
编号
名 称
数 量
单规格 单价（万元)
投资
(万元） 备注
位 型号
1 2 3 4 5 6 8 9 10
回转式烘干机 立式焚烧炉 制砖机 袋式除尘器 脱硫塔 活性炭吸附塔 渣浆泵 鼓风机 管道管件 小计T2
1 1 1 1 1 1 2 4 1
台 Ф3。2×28 台 AB—200 台 台 ppw-7 座 座 LXT-3 台 100LZA-360 台 批
36 58 28 12 13 10 5 0。5
36 58 28 12 13 10 10 2 20 1
外购件 外购件 外购件 外购件
外购件 外购件 外购件 外购件
6.3 其他费用部分
表6。4 其他费用表
编号 T3 T4 小计T5
内 容
运输费、安装费T3=T2×8％
调试费=T2×3%
金额（万元）
15。12 5。67 20.79
建设总投资：T1 + T2 + T5 = 686.8万元
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6.4 管理费用
包括建设单位单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电费、设计费、招投标管理费等。按建设总投资费用的50％计.
686.850%343.4万元
6.5 预备费用
包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。 工程预备费按建设总投资费用的10%计，则：
686.810%68.68万元
价格因素预备费按建设总投资费用的5％计，则:
686.810%68.68万元
贷款期利息、铺底流动资金按建设总投资费用的20％计,则：
686.820%137.36万元
预备费用为68.68+68.68+137。36=274。72万元
6.6 工程总投资
工程总投资=523。3+261.65+209。32=1305万元
6.7 运行费用概算
污水处理厂处理成本通常包括后污水排放费、能源消耗费、药剂费、工资福利费、固定资产折旧费、大修理费、检修维修费、行政管理费以及污泥综合利用收入等费用.
项目总投资=1305万元 能源消耗费E1
E136524Nd341.万元/年
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式中N——处理厂内泵、鼓风机或空压机及其他机电设备(不包括费用设备）功率,KW D——电费电价,元/（KW·h）取0.6元/（KW·h） 工资福利费E2
E2=AN=2。4+46万元/年=110。4万元/年 折旧提成费E3
E3=SP3=10153。55％万元/年=507.7万元/年 大维修维护基金提成E4
E4=SP4=10153.52%万元/年=203。1万元/年 日常检修维护费E5
E5=SP5=10153。51％万元/年=101.5万元/年
年运行成本费用为E1 +E2 +E3 +E4 +E5=12.34万元/年
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7 劳动保护、安全生产及消防
7.1 劳动保护与安全生产
根据污水处理厂的生产特点,为保证生产安全运行，设计中考虑了如下的安全措施：
(1) 在处理厂运转之前，必须对操作人员、管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规
程和管理制度。运转之后，定期进行安全教育，树立安全第一的观念。
(2) 各生产性构筑屋物均设有便于行走的操作平台、走道板、安全护栏和扶手，栏杆高度和
强度符合国家劳动安全保护规定。
(3) 各种用电设备均按国家标准作接零接地保护。 (4) 电气设备的布置注意留有足够的安全操作距离.
(5) 对易产生有害和有臭味气体的生产性构筑物，均设有必要的通风设施，用于及时排除有
害和有臭味气体。同时，厂内配备一定数量的流动抽风机,用于维修人员下井、下池前先抽吸有害气体,以保证人身安全。
(6) 厂区总图设计时，主、次干道构成环状网与进出口贯通,主干道宽度为7米，次干道宽4
米，以满足消防车辆行驶的要求.
(7) 厂区阀门井中设置操作杆接至地面，便于操作。
(8) 处理厂内污泥处理区和高压容器布置区与其它区严格划分隔离，使其形成防爆区域，并
设置安全报警系统。
(9) 楼梯设置满足规范设计要求宽度，以保证行人安全。
(10) 在结构设计中考虑抗震措施,按地震烈度六度考虑，主要构(建）筑物适当构造加强处理. (11) 设计时污水处理厂至少按两个相应的生产运行系统考虑，以便使事故造成的影响降低至
最小.
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7.2 消防
一、厂区内所有建构筑物均按二级耐火等级设计,其墙、柱梁、楼板、楼梯等均采用非燃烧体材料，在总图布置上各建筑物间距均按《建筑设计防火规范》GBJ16-87要求留有足够的防火间距。
二、综合楼内设室内消火栓，其用水量为 15l/s，同时使用水支数为3支，室内给水管道呈环状布置并设消防水泵接合器。
三、厂区内设室外消火栓，按《建筑设计防火规范》第八章的要求，同一时间内火灾次数1次,室外消火栓用水量15l/s，室外消防给水管道同生产、生活用水管道其用，并应成环状布置.利用原有给水干管,在此基础上形成环状管网。
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8 构筑物一览表
表9.1 构筑物一览表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
名称 储泥室 燃烧室 烘干室 制砖车间 焚烧间 仓库 维修间 综合办公楼 脱硫塔 U形冷却管 烟囱
数量 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1
单位 座 座 座 座 座 座 座 座 座 组 座
规格 5×5×4m 5×5×4m 30×4×3m 10×5×4m 30×4×3m 10×5×4m 5×5×3m 5×4×3m Ф1。5×16m Ф1.5×30m 高30m
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9 主要设备一览表
表10。1 主要设备一览表
名称 烘干机 碎煤机 斗式提升机
煤仑 电动机 减速器 FTL高温沸腾炉
皮带 电子控制系统 燃烧控制系统 脉冲布袋收尘器 立式焚烧炉 鼓风机 重力沉降室 引风机
数量/台
1 1 1 1 1 1 1 1 1套 1套 1 1座 1 1 1
规格
Ф3。0×28 75KW PCB400 7。5KW 10M3/h 7。5KW
2.5M/台 YKK450—6 ZSY50022,4-VD
3
35M
ppw-7
AB—200。30×16×25 9—19—11 6.3 Q4000M3 H9000Pa
57M3
41—72N080 Q22000M3 H3140Pa
30KW
抓斗 提升机 活性炭吸附塔
1 1 2
3吨 4。4KW LXT—5
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砌块成型机 1 QTY8-15
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结 论
在本次设计方案中，通过研究生活污泥的特点、来源、处理方法、工艺流程以及组合工艺路线的选择，并参照了国外运用干化焚烧工艺处理污泥以及国内处置生活污泥的成功经验，采取了成熟、稳定、节能、占地少、效率高的先干化后焚烧的处理工艺.原本含水率为80%的生活污泥经过回转烘干机后，通过压力成型制成砖状进入焚烧炉焚烧，其焚烧余物回收利用,烘干、焚烧烟气通过冷却管、双碱脱硫塔、活性炭吸附塔最后由烟囱排放至大气中。所用工艺稳定实用,技术先进成熟，运行管理容易。从整体看，整个工艺流程布局合理，工程总投资为1305万元，年运行费用为12.34万元。
本项目属于固体废物处置项目，是一项环保工程，处置对象是生活污泥，本着对危险废物“减量化、资源化和无害化”的原则,该项目的建设可以提高当地的清洁生产水平，促进相关产业实现可持续发展，有利于改善当地的环境质量，对削减地区危险废物排放量，改善环境质量和城市投资环境，促使地区发展，具有很好的社会效益。
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