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利用隧道窑烧结砖生产线协同处置污泥技术特点

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利用隧道窑烧结砖生产线协同处置污泥技术特点

发布日期:2017-08-08 作者:四川国立能源 点击:

    1、污泥处置过程安全环保,实现了无害化处置目标。

    污泥运输选择罐式运输车辆,污泥运到厂后的预处理(热解和厌氧消化)过程完全在封闭容器中进行,臭味不会对周边环境造成污染,内燃式烧砖产生的烟气经过高效脱硫除尘等设备处理后达标排放。经工业性试验,厌氧消化后的污泥能够满足《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质(CJ/T289-2008)》标准的要求,没有放射性危害;焚烧过程没有二噁英污染;项目技术不排放废水和固体废物。

    污泥处置厂区按花园式工厂的标准规划设计,厂房按标准建设,厂区道路硬化和绿化,避免厂区扬尘,达到劳动卫生、消防和易燃物(沼气)防爆标准规定的相关要求,可实现文明、环保、安全生产。

    2、污泥中的有机物、无机物和水全部转化为制砖的原料和燃料,实现了资源化循环利用的目标。

    污泥经过1.2MPa、180℃高温热解后,微生物的细胞壁被打破,有利于有机物在厌氧消化过程中转化为沼气,以最大程度的降低沼渣中有机物的含量。沼气和沼渣中还没有分解的残留有机物变成了烧砖的燃料,沼渣中的无机物直接作为烧砖的燃料;污泥带来的水可作为砖坯成型过程中调节湿度用水,多余的水经过处理后作为余热发电工艺中循环水系统的补充水;烧砖过程中产生的废品或次品砖回收经过破碎、陈化处理后可重复利用。因此,处置过程没有废水和固体废物排放,并且还可减少50%~70%烧砖的燃料。

    另外,隧道窑烧砖的余热可产生2.5MPa、400℃的蒸汽,这些蒸汽首先满足污泥热解用汽,剩余的大部分蒸汽用来发电,发出的电力可满足污泥处置生产线和隧道窑烧结砖生产线70%左右的用电,发电过程中产生的45~50℃低温循环水又作为污泥厌氧消化装置保温的热源,保证污泥厌氧消化装置全年维持在35~37℃范围,为提高沼气产量和降低沼渣残留有机物含量创造条件。

    以某市每天处置3200吨污泥为例:如果采用其它焚烧方法,每年将消耗相当于12.8万吨标准煤的燃料;而采用本技术,不但每年节省了这12.8万吨的能源,每年处置116.8万吨污泥的过程中将产生10.7万吨的新能源用于烧结砖和处置污泥,比其它焚烧法相当于每年节约了23.5万吨标准煤。如果采用本技术每天处置3200吨污泥,可产生14.5万立方米/天的沼气供烧结砖生产线作为燃料(相当于每年可节约标准煤37800吨),污泥厌氧消化后的沼渣中残余的有机质(每天约256吨,热值3000Kcal/Kg)也是烧结砖的燃料(相当于每年可节约标准煤40000吨),隧道窑的余热可发电9MW供烧结砖生产线和污泥处置系统的设备用电(相当于每年可节约标准煤21600吨),余热发电过程中产生的低温循环水为污泥中温厌氧消化装置提供热源(相当于每年可节约标准煤7800吨)。因此,只要选择了合适的技术方案,城市污水处理厂排放的污泥就不再是“危险固体废物”,而成为了“城市矿产”。

    3、可实现规模化处置目标。

    西安墙体材料研究设计院通过对国内二十多个大城市污水处理厂的污泥进行取样分析和试验,只要制砖原料中有机物的含量不超过5%,烧结砖产品的质量就能达到国家标准中对砖产品各种指标的质量要求。污泥通过前述的热解和厌氧消化处理后,沼渣中残留的有机物含量可降低60%左右,并且采用常规的机械脱水设备,就很容易把含水率降低到50%以下,这就为把大量脱水后的沼渣掺入制砖原料创造了条件。一个日产20万块(折标)砖的中型砖厂每天可处理200~300吨(含水率80%)污泥,一个日产80万块(折标)砖的大型砖厂每天就能处理1000吨(含水率80%)污泥。

    4、可彻底解决污泥中重金属污染问题,实现了稳定化处置目标。

    污泥中的重金属以离子状态存在,沼渣掺入制砖原料后,重金属离子在高温(950~1100℃)条件下被固化在烧结砖内,各种细菌和其它有机物不会污染环境(包括土壤和地下水)。与普通无机物一样,微量的重金属固化在建材产品中,远低于辐射的安全值,也不会进入土壤通过食物链进入人体,因此是安全的。

    5、处置成本相对低廉。 

    目前长三角、珠三角地区和北京市的水价成本中,城市污泥处置费用在400元/吨左右,个别城市达500元/吨;中西部地区的二线城市污泥处置费用在300元/吨左右;中西部地区三、四线城市污泥处置费用在200元/吨左右。成都市第一个采用干化焚烧技术处理400吨/天污泥的处置项目,目前的处置费用达700元/吨,现有水价难以承担如此高的费用。

    本技术由于有资源化处置的前提,每个利用烧结砖生产线协同处置污泥项目的建设和运行成本就比较低。按国内目前无害化处置污泥的平均费用来看,大部分城市的处置费用在200~400元之间;在考虑适当的投资和管理利润的情况下,采用本技术的费用基本不会超过300元,因此不会增加政府的负担。

    国内利用水泥窑生产线协同处置法和利用大型锅炉掺烧法的费用一般在250元/吨左右,这两种方法最大的问题是耗能比较高(污泥中80%的水,蒸发过程中需要消耗大量的燃料,平均每蒸发1吨水需要100Kg的标准煤),并且国内城市的污泥中含有大量泥沙,不宜大规模处置污泥。污泥中的水分蒸发后,会降低水泥窑烟气的温度,从而降低水泥余热发电机组的发电量。 

    6、容易实现市场化管理的目标。

    我国从上世纪九十年代开始“禁粘禁实”,即:禁止以粘土为原料生产烧结砖,黄土高原以外地区只能以页岩、工业(或矿山)固体废弃物作为制砖原料,并规定县级及以上城市建筑禁止使用实心砖作为墙体材料;《产业结构调整目录(2011年)》规定,日产10万块(折标)以下砖厂和24门以下轮窑必须关闭。这些政策对砖瓦工业的发展有积极的推动作用。经过五年多时间的发展,我国砖瓦工业整体技术水平已达到国际先进水平,能生产城市高层建筑所需的各种规格型号烧结砖产品;烧结砖相对于其它墙体材料来讲,是经过上千年时间的历史检验,证明性能最稳定、保温隔热(音)效果最好、生产成本低、最常用的建筑用材,基本上每个城市周围都有数个烧结砖厂,这就为协同处置污泥创造了很好的条件。

    我国80%以上的城市(包括县城)周围30公里范围内都有隧道窑烧结砖厂,只有少部分城市周围50公里范围内才有水泥厂,因此更利于各城市选择本技术。利用大中型隧道窑烧结砖生产线协同处置污泥技术比其它污泥处置技术更符合国情、更容易推广,并且非常适合我国城市污泥中泥沙含量比较高的现实状况,项目技术具有可复制性;并且投资规模相比污泥焚烧项目更小得多,具备市场化运作的条件。


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