摘要：与传统的污泥热干化技术相比，污泥低温干化具有节能、可有效避免有机物大量挥发、恶臭气体释放少、干燥过程安全、无爆炸风险等优点。近年来，由于某垃圾填埋场进入封场阶段，故难以采用填埋方式处置污泥，迫切需要寻找新的处理处置途径。利用铝业电解铝车间烟气充足的余热低温干化处理市政污泥，是非常有意义的探索。

关键词：电解铝;烟气余热;低温干化;市政污泥

1工程概况

该工程设计总规模300t/d（污泥含水率为80%），土建一次建成，设备分期实施，一期、二期工程处理污泥量均为150t/d。

2工艺流程

该工程由污泥干化系统、烟气余热换热系统、冷却系统、生物除臭系统、冷凝污水处理系统组成，进厂污泥卸料进入湿污泥料仓进行短暂储存，继而通过螺杆泵送入污泥低温干化主机，经干化后的污泥含水率达到30%以下，并由斗式提升机输入高位干料仓进行储存，随后外运处置。烟气余热换热系统为污泥低温干化提供热源，采用水作热传导介质，配套软化补水装置补充软化水。冷却系统提供冷却水，对污泥干化过程中产生的高温高湿气体进行冷却，形成的冷凝污水由一体化污水处理设备处理后排入厂区污水管。采用生物除臭系统对污泥干化过程中产生的恶臭气体进行处理。

3工艺系统设计

3.1污泥干化系统

污泥干化系统包括中转湿料仓、湿料仓、污泥干化机、冷却换热机组、干料仓及物料输送设备等，均布置在干化厂房内。干化厂房建筑面积3649．70m2，采用门式刚架轻型钢结构。中转湿料仓为地下式，一期1台，容积30m3，二期预留1台。湿料仓一期2台，总容积200m3;二期1台。带式污泥干化主机尺寸23．0m×4．4m×4．75m，每台均配套冷却换热机组;一期3台，单台处理能力50t/d;二期2台，单台处理能力75t/d。污泥经成型机后均匀平铺在干化机上层网带上;70℃的干燥热空气通过网带与湿污泥接触后变成湿热空气，带走污泥中的水分;湿热空气经冷却换热降温至40℃成为饱和冷空气，过程中湿热空气中的水分冷凝成液态以冷凝污水形式排出。在换热器机组将饱和冷空气升温至约70℃成为干燥热空气，再经循环风机输送至干化机网带下方进行循环除湿干燥;湿污泥经过多层网带干燥至含水率30%以下。干料仓设1台，容积为60m3。

3.2烟气余热换热系统

电解铝工业生产采用冰晶石－氧化铝融盐电解法。氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，约960℃，在电解槽内的两极上进行电化学反应，其反应式为：

2Al2O3+3C—→4Al+3CO2t（1）

随着电解反应的发生，在阳极上产生大量烟气。烟气以CO2和CO为主，还含有一定量的HF有害气体及固体粉尘，须净化处理后达标排放。电解烟气温度一般为100～140℃，可回收其显热生产热水，作为生活热水及冬季采暖水。

本工程热交换系统由余热换热器、热水循环泵、软水补水装置、热水循环管道及其附属配件等组成。烟气余热换热器单台设计烟气流量7．5×104m3/h，共6台，安装在电解铝车间旁的烟气净化烟道上，不影响电解铝生产。余热换热器采用软化水作为热传导介质，通过气－水换热产生92℃热水接至污泥干化机为污泥干化提供热源，污泥干化机产生的70℃回水经热水循环泵加压输送至余热换热器，如此循环往复。

3.3循环冷却水系统

循环冷却水系统主要为湿热空气冷却提供冷源。每台污泥干化机均配套1台无填料闭式冷却塔，冷却换热器高温回水进入冷却塔降温后，经循环水泵再次进入干化机冷却换热器，对湿热空气进行冷却。冷却塔设计循环水量400m3/h，供水温度33℃，回水温度41℃，湿球温度26．7℃。

3.4除臭系统

对污泥干化过程中产生的臭气，采取高、低浓度分别收集、分别处理的方式。干化厂房建筑内部低浓度臭气采用1套80000m3/h的生物除臭装置处理，1h换气不低于8次，维持厂房内呈负压状态。干、湿料仓及污泥干化机等设备产生高浓度臭气，采用1套30000m3/h的生物除臭装置处理，1h换气不低于10次，可有效防止高浓度臭气外逸，改善室内工作环境。两套除臭设备生物滤池空塔停留时间均为37s，臭气经处理后共用1个排气筒集中排放，执行《恶臭污染物排放标准》（GB14554—1993）表1的二级标准。

3.5冷凝污水处理系统

冷凝污水处理系统按总规模一次建成;设计冷凝污水量214．3m3/d，加上除臭系统排水和车间冲洗废水，设计处理规模300m3/d。主体工艺采用格栅调节池+MBBR一体化设备，调节容积为70m3。污水经处理后送至启明星厂区污水处理站进一步处理。

4运行效果

该工程建成后，污泥干化系统及配套设施已稳定运行1年，出泥含水率稳定达到30%以下。①社会和环境效益。该项目回收利用企业烟气余热，对污泥进行烘干处置，整个系统全封闭运行，具备良好的节能减排环保效果。干化后的污泥含有较高的有机质和热值，运往周边工厂掺烧利用，实现了污泥的减量化、资源化、无害化处置。②经济效益。污泥直接运行成本按一期规模150t/d测算。用电量24．46×104kW·h/月，电价按0．5元/（kW·h）计，电费12．23万元/月;运行管理人员共9人，工资按1万元/（人·月）计，人工费9万元/月;水费、药剂费以及其他杂费2万元/月;直接运行成本共计23．23万元/月;折合单位污泥直接运行成本51．62元/t。当地污泥处置费用约300元/t，本项目实施具有明显的经济效益。③示范作用。该项目在国内首次采用电解铝烟气余热干化污泥，具有一定示范意义。

结论

采用电解铝烟气余热低温干化处理含水率80%的市政污泥，技术可行，出泥含水率稳定达到30%以下。污泥干化后作为能源进行掺烧利用，实现了污泥的减量化、资源化和无害化处置，工程综合效益明显。

参考文献：

[1]戴晓虎．城镇污水处理厂污泥稳定化处理的必要性和迫切性的思考[J]．给水排水，2017，43（12）：1

[2]谢照亮，张海龙．铝电解烟气余热利用技术的应用 [J]．轻金属，2019（7）：70－73．