污泥干化的安全意識及危險(xiǎn)防范

1、污泥干化的安全意識及危險(xiǎn)防范1 安全意識的重要性污泥是所有垃圾中最難處理的一種，其本身的特性決定了我們 從一開始就應(yīng)該抱著極為慎重的態(tài)度來對待。1.1 安全問題涉及干化的全過程干燥器內(nèi)以及后續(xù)處理工藝的粉塵量取決于不同的干燥工藝。 所有干燥工藝中，有部分工藝會產(chǎn)生粉塵。污水污泥產(chǎn)生的粉塵是 St1 級的爆炸粉塵，其粉塵爆炸常數(shù)范圍為 0200 bar.m.sec-1 。 根據(jù)干化廠的設(shè)計(jì)，主干燥器中、粉塵收集和處理裝置、造粒和最 終處理裝置均有潛在的粉塵爆炸的危險(xiǎn)。干燥后，干燥設(shè)施內(nèi)的干 燥產(chǎn)品也可因自熱導(dǎo)致燃燒或因另有空氣加入導(dǎo)致燃燒的加劇。儲 料倉的干燥產(chǎn)品也可能自燃。在歐美已經(jīng)發(fā)生了很多

2、起干燥器爆炸 / 著火和附屬設(shè)施著火的事件。1.2 安全隱患的不可預(yù)見性干化的難點(diǎn)一般被認(rèn)為是開機(jī)、停機(jī)、緊急停機(jī)、尤其是短暫 停機(jī)后重新啟動時(shí)。開機(jī)時(shí)，原有設(shè)備中會有一定的干泥留存，此時(shí)，溫度升高后， 干燥器內(nèi)的氧氣水平接近外部環(huán)境，極少量的干泥遇到大量的熱， 將會迅速蒸發(fā)掉表面水分，干泥表面形成過熱，此時(shí)形成的粉塵團(tuán)就變得極為危險(xiǎn)；同樣，關(guān)機(jī)時(shí)，由于上料器不再喂料，此時(shí)，熱量仍然大量存在，干燥器內(nèi)的總蒸汽濃度下降，熱量的撤除需要一定時(shí)間，大量的余熱可能對殘留的物料形成燜燃，此時(shí)也將形成危險(xiǎn)的環(huán)境；然而，危險(xiǎn)并不限于此，往往在人們自以為最安全的時(shí)候，一 些特殊因素的變化常常是意想不到的：（1

3、）因?yàn)椴僮魇д`如絮凝劑增加，或脫水機(jī)器運(yùn)行異常，導(dǎo)致 污泥含水率突然下降；（2）因?yàn)樘鞖?、停機(jī)等原因，一些在空氣中部分干化、含水率 低的污泥混入；（3）污水進(jìn)水導(dǎo)致污泥的物理 / 化學(xué)特性發(fā)生較大變化。工業(yè)廢物，如造紙纖維、食物廢渣、脂肪、油脂和清潔劑，意外事件的 污染物如汽油泄漏等；（4）不同來源的污泥混入，如污水處理工藝添加三氯化鐵等；（5）由于儲存、搬運(yùn)等條件的異常，金屬或碎石混入污泥。以上諸多原因，都可能嚴(yán)重影響干化工藝的安全性。1.3 干化系統(tǒng)的安全余量非常有限眾所周知，干化系統(tǒng)是以單位時(shí)間內(nèi)的水蒸發(fā)能力來衡量的。 蒸發(fā)能力一定，熱量供給也確定了，之后一般只能根據(jù)進(jìn)料量來調(diào) 節(jié)。假設(shè)

4、一個(gè)每小時(shí)處理 1000公斤泥餅的設(shè)備，蒸發(fā)能力 750 公斤 / 小時(shí)，泥餅含固率 20%，產(chǎn)品含固率 80%；此時(shí)，正常工況下物料 平衡如下（單位：公斤） ：蒸發(fā) 750絕干污泥 200水 800= 絕干污泥 200水 50 （1）如果由于前述某些特殊因素導(dǎo)致泥餅的含固率發(fā)生波動，而系 統(tǒng)的進(jìn)料速率未變，此時(shí)的含固率不再是 20%，而是 25%，情形將如 何呢？蒸發(fā) 750絕干污泥 250水 750 = 絕干污泥 250水 0 （2）此時(shí)，由于水分低于預(yù)計(jì)，而熱能供給未變，系統(tǒng)內(nèi)溫度立即 飛升，污泥顆粒嚴(yán)重過熱，產(chǎn)生大量粉塵，這種情況僅需數(shù)秒鐘， 即可形成大量危險(xiǎn)的粉塵團(tuán)。正是由于以上的原

5、因，干燥廠運(yùn)行期間，用戶必須確保質(zhì)量控 制程序可以檢測到影響安全運(yùn)行的進(jìn)廠污泥的變化。如果污泥是來 自于其他處理廠，必須另作進(jìn)一步檢測。季節(jié)的變化，進(jìn)料性質(zhì)的變更如果是出于計(jì)劃中可見的原因，尚能引起足夠重視，然而，污水廠管理方面的波動（因人為過失） 而形成的漏洞，卻足以導(dǎo)致污泥干化輕易超過其特性安全臨界值。 當(dāng)系統(tǒng)因?yàn)橐陨显蛩斐傻臏囟润E然升高、濕度急劇下降而做出 反應(yīng)時(shí)，已經(jīng)是緊急狀況下的處理。其實(shí)，干化系統(tǒng)的真正安全瓶頸在于最終含固率的設(shè)定，這是 干化工藝最重要的參數(shù)。對比舉例（ 1）和（ 2）時(shí)不難看出，系統(tǒng)設(shè)定的進(jìn)料含固率 20%， 干燥到 80%，其進(jìn)料濕度的最大理論波動范圍為 5

6、%。假如干燥到 90%， 這一幅度是多少呢？蒸發(fā) 750絕干污泥 193水 771 = 絕干污泥 193水 21 （3）蒸發(fā) 750絕干污泥 214水 750 = 絕干污泥 214水 0 （4）其進(jìn)料含固率的最大理論波動范圍僅有 2.22%。干化的最終含 固率越高，系統(tǒng)安全余量越小。而對于大多數(shù)采用干泥返混的系統(tǒng) 來說，最終含固率高于 90%是一種必要性，這就形成了一對不可解的矛盾1.4 控制安全的手段十分有限科技發(fā)達(dá)的今日，使得我們對復(fù)雜的儀器抱有某種幻想，人們希望通過對所處理的物質(zhì)進(jìn)行鑒別和測定，以確定某些臨界特性，并根據(jù)這些特性來決定干燥廠不同設(shè)施的基本安全值。但是這種期 待的實(shí)際可行性

7、不高。以下是四個(gè)用來判斷粉塵爆炸和燃燒的參數(shù)：（ 1）污泥最低爆炸濃度（ MEC）經(jīng)測量為 60g m3。MEC指數(shù)只能用于設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)干燥廠的保護(hù)系統(tǒng)。由于 MEC變化范圍較大，該值不可能作為干燥廠不同部位的 不同的粉塵濃度要求。（ 2）測量污泥的粒度以確定最小點(diǎn)燃能量（ MIE）各個(gè)干化廠、廠內(nèi)不同的部位的粒度也均不同，目前還無法獲 得應(yīng)用于干燥廠設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)。而且干燥器內(nèi)的能量如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 MIE時(shí)就沒有必要測量 MIE。唯一的例外是在裝袋裝置。（ 3）最低著火溫度（ MIT）范圍很寬， 360550。對于使用高溫?zé)煔膺M(jìn)行直接干燥的工 藝，這個(gè)數(shù)值成為相關(guān)參數(shù)。著火時(shí)往往超過 MIT 值，

8、因而 MIT不 太可能作為控制參數(shù)。4）含氧量最低值（ LOC）參考樣本間的差距較大，在 515%，尚不明確實(shí)驗(yàn)室測得的 LOC值是否代表工廠高溫、高濕度運(yùn)行工況下的 LOC值。由于顆粒 粒度和形狀也會影響 LOC值，因此實(shí)際中必須修正。目前較為精確 的儀器尚不多見。實(shí)際上目前干化廠賴以運(yùn)行和做出報(bào)警事故判斷的參數(shù)仍然只 有兩個(gè)：溫度、濕度。由于一般干化工藝均采用微負(fù)壓運(yùn)行，爆炸 所形成的壓力只能作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中耐受瞬間增壓的一個(gè)參照值。氧 氣的濃度也僅能作為參考值。不難理解，燜燒過程中的氧氣含量并 不高，真正起作用的可能是物料內(nèi)部的氧原子，對于污泥這種高有 機(jī)質(zhì)物料來說氧含量并不少。因此，至少

9、在目前污泥干化仍然是一種難以依賴分析儀器來完 全控制和掌握的復(fù)雜工藝。2 危險(xiǎn)防范的措施2.1 預(yù)防性措施理論上的預(yù)防性措施有以下幾個(gè)：（1）避免爆炸性氣體進(jìn)入；阻止污染物進(jìn)入干燥器中，例如： 甲烷、汽油和柴油液滴、化工污染源等。鑒于氣體的在線分析和控制要求的儀器靈敏度高，反應(yīng)速度快，實(shí)施起來困難較大，成本高 昂。（2）全程使用惰性氣體系統(tǒng)，降低含氧量。有各種措施來確保 惰性氣體工況，如全氮?dú)?、全蒸汽干燥回路等。僅對有些工藝可行， 但可能導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。（3）避免一切火源；去除諸如含鐵物質(zhì)、金屬，石塊等會產(chǎn)生 火花的潛在火源，這樣做無疑也將增加成本，系統(tǒng)管理和操作更為 復(fù)雜。但仍然難以避免

10、燜燒產(chǎn)生的火源。（4）嚴(yán)密監(jiān)測進(jìn)料含固率，杜絕一切非正?；炝系目赡苄?；比 如因緊急停車導(dǎo)致的各種不同半干產(chǎn)品單獨(dú)管理，進(jìn)場污泥的分別 儲存等。這將增加管理成本和操作的復(fù)雜性。由于成本和管理原因，真正可行并可實(shí)現(xiàn)的只有第二點(diǎn)。2.2 補(bǔ)救性措施理論上的補(bǔ)救性措施有以下幾個(gè)：（1）爆炸泄壓口；這是任何系統(tǒng)都會準(zhǔn)備的，但仍然會造成設(shè) 備的損害。（2）封鎖系統(tǒng)；由于爆炸發(fā)生的時(shí)間非常短，封鎖系統(tǒng)的實(shí)際 意義不大。（3）安全場地；同上。（4）兩部分之間的爆炸隔離裝置；同上。（5）干泥清空；為了防止?fàn)F燃，必須將干燥器內(nèi)的干泥清空， 對于很多系統(tǒng)來說需要較長時(shí)間。（6）噴水或混合濕污泥進(jìn)行穩(wěn)定、冷卻；（7）

11、撤除熱量；備用系統(tǒng)龐大，需要較長時(shí)間；（8）吹送氮?dú)?；以阻止火勢蔓延或粉塵團(tuán)的二次爆炸，效果不 甚明顯。真正具有實(shí)際意義的緊急狀況處理手段事實(shí)上只有噴水。噴水 量的控制、緊急狀況后的處理，與干燥器內(nèi)污泥總量的多少直接相 關(guān)，并對設(shè)備的負(fù)荷、壽命產(chǎn)生重要影響。2.3 提高設(shè)備的安全級別設(shè)備的安全性對處理商是顯而易見的關(guān)注點(diǎn)，鑒于污泥是一種 較難預(yù)測的物料，其酸堿性、腐蝕性、磨蝕性在高溫以及停機(jī)環(huán)境 下，能否耐受環(huán)境變化，并最終用的長久，這是非常值得關(guān)心的問 題。1）設(shè)備的材質(zhì)鑒于污泥的特性和不可預(yù)測變化，甚至沒有人敢肯定不銹鋼就 能解決一切問題。然而，在干化設(shè)備領(lǐng)域，鐵仍然是某些工藝的主 要制作

12、材料。做出這種選擇的原因主要在于成本，某些龐大的工藝 設(shè)備無法承受使用昂貴的金屬材料。但是這將大大提高投資的成本 和減少使用壽命，投資者必須注意。（2）熱源的腐蝕性有些工藝直接將燃煤燃燒的煙氣引入干燥器。由于我國燃煤中 普遍含有大量的硫，在污泥干化這樣典型的高濕熱環(huán)境中，停機(jī)等 必然容易造成二氧化硫與水蒸汽的結(jié)合，從而對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。也 許初期使用不明顯，但是長期使用，在所有可能形成冷凝的部位都 將成為潛在問題。（3）設(shè)備工藝的合理性有些工藝直接將熱源裝置直接置于干化系統(tǒng)的底部，這對操作 安全性來說形成長期隱患；有些工藝要撤除熱源需要很長的時(shí)間， 并必須保證龐大的制冷體系隨時(shí)備用，這對運(yùn)行成本

13、和系統(tǒng)的安全 性也產(chǎn)生潛在影響；有些工藝的物料量極大，采取噴水等緊急措施 時(shí)將會帶來非常繁重的清理工作量；凡此種種，如果從安全性角度 考慮，均可能成為關(guān)鍵點(diǎn)。3 實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要思路事實(shí)上，污泥干化的安全性是一個(gè)在理論上尚待解決的課題， 我們只有在現(xiàn)有的條件下，采取可能采取的措施，減低這種風(fēng)險(xiǎn)。 這些建議包括：3.1 提高系統(tǒng)的安全余量干化系統(tǒng)的安全余量空間過于狹窄，如果有可能，擴(kuò)大這一空 間將給系統(tǒng)的安全性帶來莫大好處。一個(gè)理想的干化系統(tǒng)不僅應(yīng)該 能夠處理進(jìn)料有一定波動的物料，還應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)不同含固率的產(chǎn) 品干化，變化區(qū)間可以從 60%到 90%以上。事實(shí)上，農(nóng)用產(chǎn)品的衛(wèi)生 化在含固率大約

14、 85%時(shí)即可得到充分保證，而這幾個(gè)百分點(diǎn)將給系 統(tǒng)帶來寶貴的安全余量。3.2 從工藝選型中預(yù)留更多空間如果濕泥進(jìn)料的變化較大，當(dāng)最終含固率提供的安全余量也不 足以滿足要求時(shí)，還可以考慮采用氮?dú)饣蛘哒羝芈饭に?，以便?大降低氧氣和粉塵濃度。這種工藝上的選型，將會提高整體的安全 性。3.3 簡化操作是最大的安全保障無論如何，干化設(shè)備的操作應(yīng)該簡化，當(dāng)過多的參數(shù)成為系統(tǒng) 的參考點(diǎn)時(shí)，操作人員的失誤將不可避免，系統(tǒng)本身的錯誤率也會增加。無論是預(yù)防性還是補(bǔ)救性，人為的干預(yù)越少越好，干預(yù)的手 段越直接有效越好，報(bào)警和事故的處理越簡單越好。無論開機(jī)、關(guān)機(jī)、緊急停機(jī)還是其它情況，系統(tǒng)能夠以監(jiān)測到 的最可靠

15、的數(shù)據(jù)溫度和濕度，判斷并執(zhí)行必要的安全措施，以 定量噴水這種最簡單也最有效的方式，調(diào)整工藝內(nèi)部的濕度平衡， 任何這種干預(yù)應(yīng)不會造成工藝環(huán)境的破壞，導(dǎo)致長時(shí)間停機(jī)，以及 大量無謂的清理工作。污泥干化技術(shù)前 言： 污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，隨著國內(nèi)污水處理事業(yè) 的發(fā)展，污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴(kuò)大和提高，產(chǎn)生的 污泥量也日益增加，目前在國內(nèi)一般污水廠中其基建和運(yùn)行費(fèi)用約 占總基建和運(yùn)行費(fèi)用的 20%50%。污水污泥中除了含有大量的有機(jī) 物和豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，還存在重金屬、致病菌和寄生蟲等 有毒有害成分。為防止污泥造成的二次污染及保證污水處理廠的正 常運(yùn)行和處理效果，污水污

16、泥的處理處置在我國污水處理中占有的 位置已日益突出、原理流化床污泥干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)從底部到頂部基本上由三部分組成： （一）風(fēng)箱：在干燥機(jī)的最下面，用于將循環(huán)氣體分送到流化床裝 置的不同區(qū)域，其底部裝有一塊特殊的氣體分布板，用來分送惰性 流化氣體。該板具有設(shè)計(jì)堅(jiān)固的優(yōu)點(diǎn)，其壓降可以調(diào)節(jié)，保證了循 環(huán)氣體能適量均勻地導(dǎo)向整個(gè)干燥機(jī)。（二）中間段：在該段，熱交換器內(nèi)置于此 . 使脫水污泥的水蒸發(fā) 的所有能量均通過此熱交換器送入。通常蒸汽或者熱油可作為熱交 換的熱介質(zhì) .（三）抽吸罩 : 作為分離第一步 , 用來使流化的干顆粒脫離循環(huán)氣體， 而循環(huán)氣體帶著污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分離開干燥機(jī)通過流化床下部 風(fēng)箱

17、 , 將循環(huán)氣體送入流化床內(nèi)。顆粒在床內(nèi)流態(tài)化并同時(shí)混合。 通過循環(huán)氣體不斷地流過物料層 , 達(dá)到干燥的目的。四）其工藝流程圖（如圖 1.1 、1.2 ）流化床干化系統(tǒng)工藝流程圖（圖 1.1 ）流化床干化系統(tǒng)工藝流程圖（圖 1.2 ）二、流化床干化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和污泥的特性比較 （一）優(yōu)點(diǎn)1. 直接將脫水污泥送入流化床 , 無需干顆粒循環(huán)和干濕泥混合造粒（ 返料系統(tǒng) ）2. 最終產(chǎn)品 : 無塵的, 含固率大于 90%的干固體3. 低干化溫度 85C4. 流化床內(nèi)通過熱交換器非直接供熱5. 低排放不污染環(huán)境6. 干化系統(tǒng)氣體惰性化 , 氧含量 90%體密度1050kg/m3500700kg/m3質(zhì)量

18、變化10030安全性產(chǎn)生消化氣易燃熱值消化未消化811MJ/kg1118MJ/kg消毒通過巴氏消毒或石 灰穩(wěn)定化后病原體 含量較低 B 級病原體幾乎沒有 A 級儲存細(xì)菌繁殖，發(fā)生消 化長期穩(wěn)定污泥 處置 (sl udge dis posa l)經(jīng)過 發(fā)酵 后含 水量 為6 0 65% 的粉 狀污 泥通 過封 閉輸 送筒，進(jìn)入 干燥 室內(nèi)，為了易于干化，防止干化后污泥飛揚(yáng)，經(jīng)過初步成型，傾在傳送帶上，傳送帶按設(shè)定速度帶著物料轉(zhuǎn)運(yùn)，經(jīng)數(shù)層傳送帶來回運(yùn)送使污泥干化到含水率 40%左右再進(jìn)行第二次成型成顆粒 肥料，再經(jīng)數(shù)次傳送帶來回運(yùn)送干化，最后達(dá)到含水率 20%成品的 顆粒肥料（參見圖 2）送出干燥室，再通過封閉傳送機(jī)構(gòu)送到包裝 車間，盛袋裝出。一是利用污泥制磚、制陶瓷等用作建筑材料 , 甚至 從污泥中提煉維生素 B12；二是利用污泥作綠化或農(nóng)田肥料 , 改良土 壤, 這似乎是較現(xiàn)實(shí)的綜合利用方案及污泥作為 綠色植物的天然有 機(jī)肥料是具有廣闊前途的。（二）各種法污泥處置方法如表 2圖2表 2 各種污泥處置方法處置的污泥量四、工程實(shí)例如下表 3 中所提供的數(shù)據(jù)為直接加料式流化床干化系統(tǒng)在比利時(shí)、 荷蘭及中國的工廠的一些工程技術(shù)數(shù)據(jù)。表 3 污泥干化廠工藝參數(shù)五、結(jié)論:隨著工業(yè)和城市的發(fā)展，污水處理率的