利用微波和进紫外线的污泥干燥技术

微波和近紫外线相组合的污泥干燥技术

(TEDS-2000)环境部新技术认证第277号

技术鉴定第122号目前一页\总数三十一页\编于四点1.技术概要2.技术特点3.运行检测结果4.结论TableofContents目前二页\总数三十一页\编于四点1.技术概要1-1.技术开发的背景1-2.技术开发的历史沿革1-3.知识产权情况1-4.技术原理1-5.工艺和设备的组成目前三页\总数三十一页\编于四点1-1.技术开发的背景

分阶段逐步减少污泥海洋倾倒处置的数量

2007年至今，海洋倾倒(68.5%)；再利用(18.5%)；焚烧(10.9%)替代海洋倾倒处置技术的开发必要性显现

污水处理厂污泥产生量持续增加2007年在韩国347个城市生活污水处理厂共产生7631吨/日污泥2011年在韩国460个城市生活污水处理厂共产生10259吨/日污泥

有必要开发和普及经济而能够长久使用的处理设备

能源价格上升导致的污泥处理费用的增加废弃物能源化等新再生能源技术的开发经济而环境友好型的污泥处理技术的开发MW-NIR污泥干燥技术(TEDS-2000)1目前四页\总数三十一页\编于四点1-2.技术开发的历史沿革2008年2008.02:

产学研结合，进一步研究装置结构和优化性能2008.07:

实施10吨/日装置的性能实测评价2009年2009.01:提高10吨/日装置运行效率的运行方法研究

2009.03:获得环境新技术认证和鉴定报告书2007年2007.06:

获得韩国土地公社实用新技术认证2006年2006.01:GS集团COSMO化学温山工厂三期施工

20吨/日(一期）；30吨/日(二期)2006.03:KG化学一期施工2005年2005.01:

小试试验及基础研究

-

进行理论研究和初步应用研究2005.08:

中试装置(120kg/h)的制作和基础研究

-

产学共同研发(新罗大学)2目前五页\总数三十一页\编于四点1-3.知识产权情况区分技术名称登录日备注专利污泥干燥方法和装置2005.12.21第0539413号实用新技术利用微波和近紫外线的干燥技术2007.06.18韩国土地公社环境新技术认证和技术鉴定微波和近紫外线相结合的污泥（脱水）干燥技术2009.03.25新技术认证第277号技术鉴定书第122号3专利证书实用新技术认证环境新技术认证技术鉴定书目前六页\总数三十一页\编于四点1-4.技术原理

近紫外线灯微波区分微波(Microwave)近紫外线(NearInfraredRay)波长1mm~1m(300MHz~300GHz)0.75~3㎛发热原理极性分子两极的极矩和离子电导电光源加热电解质材料(容积式加热)多种

(表面加热)特点选择性加热、高速加热、快速的热回应稳定的出力、耐久性和强热冲击灯丝（Filament)钨蒸发区域(ZONE1)卤素化合物解离和化合区域(ZONE2)卤素化合物(ZONE3)石英管(卤素气体的运动原理)钨(W)卤素(X)卤素化和物(WX2)目前七页\总数三十一页\编于四点1-5.工艺和设备的组成离心脱水机脱水污泥输送带污泥储存池供料装置干燥装置干燥污泥外部空气吸风用风机排气冷凝器

设备概要除臭塔(生物除臭)原有设施新增设施

位置

:江陵污水处理厂

性质

:实测验证

处理规模:10吨/日

处理对象:脱水污泥5目前八页\总数三十一页\编于四点排气口一段二段污泥投料口干燥污泥排放口磁控（电子）管近紫外线灯污泥流向61-5.工艺和设备的组成目前九页\总数三十一页\编于四点2.技术特点2-1.技术的新颖性2-2.技术的先进性目前十页\总数三十一页\编于四点2-1.

技术的新颖性7MW投料口排放口NIRMWMWMWMWMWMWMWNIRNIRNIRNIRNIRNIRNIR

根据污水处理厂污泥的最终处理目标，利用微波和近紫外线的电加热干燥技术

(TEDS-2000)，将污泥的含水率控制在处理目标以内。项目设计TSK自测KEITI鉴定投料污泥含水率(%)80.0080.9579.72干燥污泥含水率(%)30.0035.2429.25蒸发量(kg/h)297.9312.1304.76蒸发所需能源实际消耗量(kcal/kg)840782.8754.3蒸发所需能源消耗理论值(kcal/kg水分)629629627.1蒸发效率(%)74.980.483.3

设计和评价注1)蒸发效率

=蒸发所需能源消耗理论值/蒸发所需能源实际消耗量注2)评价机构

:韩国环境产业技术院(KEITI)、韩国产业试验研究院(KTL)TEDS-2000:TaeyoungElectricalDryerSystem20001)新技术的范围目前十一页\总数三十一页\编于四点

利用不同特性的微波和近紫外线干燥污水处理厂污泥的世界上首创的干燥技术(韩国专利信

息院调查结果)；

攻克了在微波范围内不能利用近紫外线灯的技术难题；

安装有根据微波和近紫外线渗透深度特别设计的搅拌机和多螺杆的干燥技术；

不使用化石燃料，因此不产生二次污染的环境友好型处理技术；

只使用成本相对低廉的电能；

通过近紫外线的瞬间高温干燥(辐射热温度约600~900℃)，同时可实现除臭；

根据处理规模，可以实现组件式组合安装(降低投资费用)。2-1.

技术的新颖性2)技术的优点8目前十二页\总数三十一页\编于四点2-1.

技术的新颖性3)安装有搅拌机和多螺杆，实现高温干燥9

提高对传统的皮带输送机处理较难的块状污泥的干燥效果；

螺杆相互咬合，因此适合于粘性大的城市污水处理厂污泥的搅拌和输送；

在多螺杆中安装搅拌机，提高对非多孔性干燥目标物的粉碎效果；

根据进料污泥含水率的不同，可在150~350℃的温度范围内选择性可调式运行，尽可能降低

运行成本；

根据处理后含水率的目标，可以实现多段组合式安装，尽可能降低占地面积。污泥微波近紫外线灯螺杆水分干燥污泥目前十三页\总数三十一页\编于四点abcda.内部水分

b.表面附着的水c.毛细管水

d.缝隙水

通过供料分配器投加到干燥装置的污泥，在多螺杆的搅拌作用下与微波和近紫外线均匀地接

触，在约300℃的高温下实现表面加热；

安装在多螺杆上的搅拌机，可以粉碎非多孔性污泥，提高污泥的干燥效率；

近紫外线对表面加热非常有效，因此可以保持启动初期的加热和高温下的热平衡状态，并可

以加速干燥污泥的毛细管现象和扩散现象，提高蒸发效率；

在恒率干燥期后半段和降速干燥期内，由于微波的容积式加热的特性，随着污泥内部水分

的蒸发，在被蒸发的水分的压力下，污泥中形成缝隙，水蒸气沿缝隙排出，此时污泥表面龟烈度增大，由此提高干燥效率；

为了提高对产生的微波和近紫外线能源的利用率，对干燥装置进行了严格的绝缘隔热，而且在顶部安装了电子波反射器，并可以调整水分输送的空气量。4)技术的特点2-1.

技术的新颖性10目前十四页\总数三十一页\编于四点2-2.

技术的先进性1)干燥装置的性能

(污泥减量率和发热量变化)

对平均含水率为79.72%的城市生活污水厂污泥427.6kg/h进行干燥，干燥污泥的目标含水率

为临近30%的29.25%，干燥污泥的产生量为106kg/h，污泥减量目标由预计的71.4%增加到

75.2%（平均）。小时处理量(Kg/h)427.6106减量

:75.2%<投料污泥><干燥污泥>LHV148kcal/kgLHV2240kcal/kgLHV：低位热值目前十五页\总数三十一页\编于四点2)

干燥装置的性能

(蒸发所需能量和蒸发效率比较)区分A公司（电+热风）B公司(热风)C公司(热媒)TEDS-2000(电)TSK测试KEITI鉴定蒸发效率(%)4174.370.780.483.3蒸发所需能源消耗量(Kcal/kg)1533847890782.8754.3能源种类电+化石燃料化石燃料化石燃料(蒸汽)电

利用微波和近紫外线的干燥技术，蒸发所需能源消耗量平均为754.3kcal/kg,

蒸发

效率平均为83.3%

。83.3%41%电+热风近紫外线+微波

与其它技术的蒸发效率比较提高蒸发效率热风式热媒式70.7%74.3%2-2.

技术的先进性12注)评价机构:韩国环境产业技术院(KEITI)、韩国产业试验研究院(KTL)目前十六页\总数三十一页\编于四点3)技术比较

区分TEDS-2000电+热风(A公司)热风式

(B公司)热媒式(C公司)工艺流程工艺概要通过以电力运行的微波和近紫外线灯，对湿润的污泥照射电子波，使物质本身发热并实现干燥的技术污泥中混合添加剂（活性炭）和循环干燥污泥，以微波和热风（3:1的比例）作为能源的干燥技术通过燃烧化石燃料、副产燃料或固体燃料产生的高温热风

(400～600℃)与湿润的污泥直接接触的方式进行干燥的技术通过燃烧化石燃料、副产燃料或固体燃料，提升热媒（水、油）的温度（150~50℃)，与湿润的污泥以间接接触的方式进行干燥的技术蒸发效率(%)83.341.074.370.7蒸发所需实际能源消耗量(kcal/kg)754.31533847890操作温度(℃)150~350120~150400~600150~400二次污染不使用燃料产生CO、CO2,NOx、SOx和粉尘等

产生CO、CO2,NOx、SOx和粉尘等产生CO、CO2,NOx、SOx和粉尘等能源种类电电+化石燃料化石燃料化石燃料(蒸汽)占地面积小中中大运行费用少高中高2-2.

技术的先进性13目前十七页\总数三十一页\编于四点2-2.

技术的先进性

水蒸气4)连续运行时的性能和蒸发效率水分1KG区分投料污泥量(kg/h)蒸发量(kg/h)电力消耗(kWh)干燥热源(kcal/h)蒸发效率(%)平均427.6304.7626722959483.3627.1kcal/kg

754.3kcal/kg=83.3%

将18.4℃的进料污泥

中的1公斤水分进行蒸

发时所需的能源消耗理

论值为627.1kcal/kg

实际的蒸发所需能源

消耗量为754.3kcal/kg

环境技术振兴院超过二十次的现场鉴定结果显示，在连续运行中保持设定的性能的同时，没有出现任何机械和电气方面的问题。14目前十八页\总数三十一页\编于四点5)干燥装置的性能稳定性检测

11月6日~1月7日期间实施的20次现场鉴定结果显示，性能稳定性优良。区分性能(平均)蒸发量(kg/h)281.0~332.4(304.76)电力消耗(kw/h)249.6~284.3(267)蒸发效率(%)78.81~88.62(83.3)污泥减量率(%)71.26~80.06(75.23)152-2.

技术的先进性目前十九页\总数三十一页\编于四点区分周波数

(2.45GHz)电场强度

(V/m)磁场强度

(A/m)电力密度

(W/m2)限制值61(155.7dBuV/m)0.1610.0TSK测试36.11(151dBuV/m)0.0953.59KEITI鉴定22.25(146.3dBuV/m)0.061.53测试场所

:装置现场测试距离:距保护网距离1.0m和0.3m，高度1.6m测试场所

:共六个点测试周波数:2.45GHz测试方法:线状光谱评价法（Linespectrumevaluation）

注)限制值为BSEN50366-2003标准6)电子波的安全性162-2.

技术的先进性目前二十页\总数三十一页\编于四点7)电气和机械结构的安全性

绝缘电阻、内电压、运行电流等的测试结果显示，电气结构安全。

机械配件的耐久性、安全性和连续工作性等的评价结果显示，机械结构安全。

利用ANSYSWORK-BEN软件测算的外壳和轴的拉伸偏差值与实际测试结果基本相同，在拉伸

时对其它构件没有产生影响，而且在冷运行时能够复原，能够确保安全(模拟试验结果，

偏差值为5.34mm，实际检测值为4~5mm)。[mm]横向区间最大拉伸37.5mm外壳和轴的拉伸偏差值

:26.71–21.37=

5.34mm注)建国大学产学协作团分析资料172-2.

技术的先进性目前二十一页\总数三十一页\编于四点8)热稳定性

利用紫外线表面温度计，在6个点进行检测。

表面温度检测方法遵循废弃物处理设施的详细测试方法(环境部告示第2004-161号)，

将温度控制在焚烧设施外表面温度允许值80℃以下。MW-NIR污泥干燥装置P141℃P338℃P250℃P547℃P638℃P448℃表面温度检测182-2.

技术的先进性目前二十二页\总数三十一页\编于四点项目国家标准(2010.1.1~)TSK自测KEITI

鉴定冷凝器出口NH3(ppm)500.080.67Dust（mg/Sm3)1002.456.823HCl(ppm)60.003.84SOx(ppm)4000.000.95H2S(ppm)101.050.66CO(ppm)-1.01.27

污泥干燥时产生的大气污染物的浓度很低，但为了创造

舒适的周边环境和考虑到进料污泥性状有可能产生变化，因此产生的废气通过排气冷凝器（洗涤塔）处理后再排放。9)大气污染物评价192-2.

技术的先进性目前二十三页\总数三十一页\编于四点检测位置国家标准TSK自测KEITI鉴定装置周边8575.874.26红线外70-53.35

机械噪音检测

在干燥装置的周边检测结果，平均噪音值为74.26dB(A)，红线外平均噪音值为53.35dB(A]，不需要增设额外的防噪音设施。机械噪音检测注)国家标准为根据产业安全保健法规定的8小时工作时间为基准10)机械噪音评价202-2.

技术的先进性目前二十四页\总数三十一页\编于四点3.

运行结果3-1.设施概要3-2.运行条件3-3.运行结果目前二十五页\总数三十一页\编于四点离心脱水机污泥输送装置储存池污泥供料泵干燥机干燥物处理废气处理设施操作面板[MW-NIR干燥机设计标准]

①运行方式

:连续运行②输送方式

:多螺杆（Multi-screw）

③处理规模:417kg/hr

④蒸发量

:297.9kg/hr⑤一次干燥

:80.0wt%⇒67.2wt%⑥二次干燥

:67.2wt%⇒30.0wt%⑦电力消耗

:291kw/hr场所

:江陵污水处理厂性质

:实际验证(商用)规模

:10吨/日

设施概要3-1.

设施概要21目前二十六页\总数三十一页\编于四点运行要素运行条件影响的因素供料负荷污泥投料量:392∼475kg/h（平均427.6kg/h)污泥投料压力:4.8∼5.7kg/cm2-干燥污泥的含水率污泥停留时间124min~136min(平均130min)-

调整螺杆输送带周波数干燥污泥含水率处理量干燥温度各段温度在175∼274℃-调整MW-NIR的能源消耗量干燥污泥含水率蒸发速度废气产生量15.0∼18.0m3/min-

调整挡板-

干燥污泥含水率蒸发效率清洗用水的pH和流量pH:7.6∼8.5流量:1.08∼2.3m3/h(平均

1.56m3/h)-大气污染物浓度区分干燥装置内部温度(℃)含水率(%)变化(投料→干燥)污泥温度(℃)排气温度(℃)大气温度(℃)备注1段进口1段出口2段进口2段出口投料排出现场检测(平均)270.7269.2274.917579.72→29.2518.492.625.38

干燥装置的运行状态3-2.

运行概要22目前二十七页\总数三十一页\编于四点3-3.

运行结果区分设计值

(保证值)TSK自测KEITI鉴定投料污泥投加量(kg/h)417.0(417~)426.7427.6含水量

(kg/h)333.6345.4340.9含水率

(%)80.0(75~85)80.9579.72干燥污泥产生量

(kg/h)119.194.4106.0含水量

(kg/h)35.733.331.0含水率

(%)30.035.2429.25蒸发量

(kg/h)297.9(297.9~)312.1304.76减量率

(%)71.473.175.23消耗电力

(kwh)291.0(291~)2