污泥直接焚燒工程案例分析

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)廢水、生活污水的排放量日益增加，污水處理過程中會產(chǎn)生一定量的污泥，這些污泥含水率高，有機(jī)物含量高，容易腐爛發(fā)臭，如果得不到有效處置，將會嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量，造成二次污染。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)人民的身體健康，提高水環(huán)境質(zhì)量，控制二次污染，如何妥善處理處置這些廢棄物，已成為建設(shè)完整城市污水處理廠，提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素。為此我們對國內(nèi)外已有的污泥處理處置工藝進(jìn)行了充分的研究，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合浙江圣雄皮業(yè)有限公司污泥的特點(diǎn)，推薦直接焚燒處理工藝，使污泥得到最終處置。
1項(xiàng)目基本資料
工程處置對象為浙江圣雄皮業(yè)有限公司脫水污泥，污泥性質(zhì)為制革污泥，污泥收到基含水率為70％，設(shè)計(jì)污泥處理量30噸/天。浙江圣雄皮業(yè)有限公司污泥的工業(yè)分析見表1、元素分析見表2及低位發(fā)熱量分析見表3、（樣品來源浙江圣雄皮業(yè)有限公司污水處理廠），從工業(yè)分析判定，浙江圣雄皮業(yè)有限公司脫水污泥含有較高的熱值，具有很好的能源利用價(jià)值。污泥的元素分析和工業(yè)分析數(shù)據(jù)與污泥焚燒系統(tǒng)的計(jì)算關(guān)系密切。

2項(xiàng)目方案選擇
脫水污泥處置最終目的都是要達(dá)到無害化、減量化、資源化脫水污泥直接外運(yùn)處理，有些運(yùn)到生活垃圾填埋場合并處理，由于含水率較高，填埋非常困難，容易造成二次污染。污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)經(jīng)雨水的侵蝕和滲漏會污染地下水，此外，因城市污泥大量的產(chǎn)出使得適宜填埋的場所顯得越來越有限。填埋需占用大量土地、耗費(fèi)可觀的填埋費(fèi)用。
污泥堆肥是利用污泥中的好氧微生物進(jìn)行好氧發(fā)酵的過程。污泥按一定的比例與各種秸稈、稻草、鋸末、樹葉等植物殘?bào)w或草炭、粉煤灰、生活垃圾等混合，借助于混合微生物群落，在潮濕環(huán)境中對多種有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)，由此而產(chǎn)生的堆肥產(chǎn)品可以有效地用作土壤改良劑和肥料。但是污泥堆肥有局限性，很多工業(yè)用污泥含有大量病原菌和重金屬等有害物質(zhì)，這種污泥沒有經(jīng)過高溫處理，不適宜作為農(nóng)用處理，目前技術(shù)不是很成熟且局限性比較大。
脫水污泥焚燒處理的模式已經(jīng)在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，污泥焚燒的優(yōu)點(diǎn)是可以迅速和最大限度地實(shí)現(xiàn)減量化，它既解決了污泥的出路又充分利用了污泥中的能源，且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰燼中的重金屬活性大大降低。
表4是上述三種處置方式在部分發(fā)達(dá)國家污泥處置技術(shù)中所占的比例。
表4發(fā)達(dá)國家不同污泥處置技術(shù)所占的比例

從表4中可以看出，對于污泥這種特殊的污染物，發(fā)達(dá)國家目前逐漸轉(zhuǎn)向采用焚燒的方法進(jìn)行無害化處理。以焚燒為核心的處理方法是最徹底的處理方法，這是因?yàn)榉贌ㄅc其它方法相比具有突出的優(yōu)點(diǎn)：
（1）焚燒可以使剩余污泥的體積減少到最小化，因而最終需要處置的物質(zhì)很少，焚燒灰可制成有用的產(chǎn)品，是相對比較安全的污泥處置方式。
（2）焚燒處理污泥處理速度快，不需要長期儲存，特別適合于大規(guī)模集中處置城市污水處理廠污泥。
（3）污泥可就地焚燒，不需要長距離運(yùn)輸。
（4）可以回收能量，用于污泥自身的干化和發(fā)電供熱。
（5）能夠使有機(jī)物全部碳化，殺死病原體。
3方案介紹
污泥處置的流程圖見圖1污泥焚燒工藝系統(tǒng)圖。

此項(xiàng)目主要含有濕污泥儲存系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)。焚燒爐采用鼓泡式流化床焚燒鍋爐，通過焚燒污泥和輔助燃料煤，產(chǎn)生的蒸汽用于廠內(nèi)生產(chǎn)。
3.1濕污泥存儲系統(tǒng)
濕污泥存儲系統(tǒng)要充分考慮封閉性、無污染、易卸料、防腐等方面的因素，可實(shí)現(xiàn)污泥潔凈存儲和長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
濕污泥存儲系統(tǒng)是通螺旋輸送等設(shè)備把污泥送入污泥存儲倉中，在此過程中要充分考慮污泥倉的密封問題，盡量防止有毒氣體外溢。通常考慮倉頂設(shè)置可控制開關(guān)的倉蓋，在輸送結(jié)束時(shí)保持污泥倉的密封。污泥接收倉布置在封閉的建筑內(nèi)，在建筑物內(nèi)設(shè)置一根負(fù)壓管到爐膛，使卸料間及污泥倉內(nèi)保持微負(fù)壓狀態(tài)，同時(shí)可把有害氣體焚燒處理。

污泥倉內(nèi)污泥的卸料對整個(gè)系統(tǒng)來說是很關(guān)鍵的，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。污泥由于不同的特性和水分以及存儲時(shí)間的長短等直接決定著流動(dòng)性的不同，所以污泥倉通常需要設(shè)置破拱裝置才可以保證正常卸料和流量調(diào)解，破拱裝置是通過液壓驅(qū)動(dòng)在倉底往復(fù)運(yùn)動(dòng)可有效防止污泥搭橋，保證污泥正常卸料。
污泥倉的防腐很重要，倉的內(nèi)外都要充分考慮腐蝕的問題。
污泥泵是采用單螺桿泵，實(shí)現(xiàn)污泥的輸送。污泥泵的輸送壓力較高可長距離大高度輸送，該設(shè)備運(yùn)行比較穩(wěn)定。污泥管道采用內(nèi)襯塑料鋼管，既有足夠的耐壓強(qiáng)度，又能降低摩擦阻力，法蘭連接便于檢修，管道彎管部分采用曲率半徑R>3-5D（管道內(nèi)徑）的彎頭。
3.2污泥焚燒系統(tǒng)
污泥焚燒設(shè)備采用鼓泡式流化床鍋爐，該設(shè)備在污泥焚燒行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用[2]。污泥通過污泥泵送入焚燒爐爐頂，輔助燃料煤通過斗式提升機(jī)送入爐前的給煤皮帶機(jī)后送入焚燒爐內(nèi)，輔助燃料的分析數(shù)據(jù)見表5，在污泥水分、熱值產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，可以用煤作為輔助燃料來調(diào)節(jié)。焚燒爐點(diǎn)火采用床下油槍點(diǎn)火，污泥和煤與床料充分混合換熱，燃燒后的煙氣通過余熱鍋爐換熱后進(jìn)入尾部受熱面，尾部受熱面布置兩級空氣預(yù)熱器，用于回收煙氣熱量，加熱后的空氣重新送入鍋爐內(nèi)，可以進(jìn)一步提高鍋爐的熱效率。
表5燃煤分析數(shù)據(jù)

焚燒鍋爐參數(shù)：鍋爐額定蒸發(fā)量4t/h；污泥處理量30t/d；蒸汽參數(shù)：1.25MPa，193℃。
3.3煙氣處理系統(tǒng)
由于我國目前尚無污泥焚燒的國家標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)有些地方執(zhí)行《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2001），有些地方執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001），有些地方為了以后環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高考慮采用《歐盟工業(yè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（歐盟2000/76/EC）。排放標(biāo)準(zhǔn)的不同直接決定著尾氣處理系統(tǒng)配置的不同，本項(xiàng)目由于投資有限尾部配置干式除塵加高效水磨除塵器進(jìn)行煙氣凈化處理。由于含硫量較低，只考慮水磨除塵器中增加堿液脫酸處理。干式除塵器分離下來的飛灰經(jīng)加濕后外送到灰場，本焚燒系統(tǒng)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)可部分參照《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001）。
4投資和運(yùn)行費(fèi)用
本工程投資約700萬（含土建、工藝設(shè)備、電氣、儀表控制及輔助設(shè)備等）。直接運(yùn)行消耗及成本見表6，從表6中可看出此項(xiàng)目效益可觀。
表6直接運(yùn)行消耗及成本

注：其它藥劑、潤滑油等費(fèi)用較低沒有計(jì)入成本，蒸汽價(jià)格采用目前電廠外送蒸汽平均價(jià)格
5結(jié)論
采用高溫焚燒工藝處理污泥的方式，可實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、減量化，資源化的目的，且運(yùn)行費(fèi)用較低，效益可觀，值得大量推廣。
參考文獻(xiàn)
[1]胡龍，等.城市污水處理廠污泥熱干燥處理技術(shù)及其應(yīng)用分析.重慶環(huán)境科學(xué)，1999.
[2]曾庭華，等.造紙污泥的流化床焚燒技術(shù)研究.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999.