污泥直接焚烧工程案例分析

随着我国国民经济的发展，工业废水、生活污水的排放量日益增加，污水处理过程中会产生一定量的污泥，这些污泥含水率高，有机物含量高，容易腐烂发臭，如果得不到有效处置，将会严重影响当地环境质量，造成二次污染。为了保护生态环境，保护人民的身体健康，提高水环境质量，控制二次污染，如何妥善处理处置这些废弃物，已成为建设完整城市污水处理厂，提高技术水平和管理水平的重要因素。为此我们对国内外已有的污泥处理处置工艺进行了充分的研究，并在此基础上结合浙江圣雄皮业有限公司污泥的特点，推荐直接焚烧处理工艺，使污泥得到最终处置。
1项目基本资料
工程处置对象为浙江圣雄皮业有限公司脱水污泥，污泥性质为制革污泥，污泥收到基含水率为70％，设计污泥处理量30吨/天。浙江圣雄皮业有限公司污泥的工业分析见表1、元素分析见表2及低位发热量分析见表3、（样品来源浙江圣雄皮业有限公司污水处理厂），从工业分析判定，浙江圣雄皮业有限公司脱水污泥含有较高的热值，具有很好的能源利用价值。污泥的元素分析和工业分析数据与污泥焚烧系统的计算关系密切。

2项目方案选择
脱水污泥处置最终目的都是要达到无害化、减量化、资源化脱水污泥直接外运处理，有些运到生活垃圾填埋场合并处理，由于含水率较高，填埋非常困难，容易造成二次污染。污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的侵蚀和渗漏会污染地下水，此外，因城市污泥大量的产出使得适宜填埋的场所显得越来越有限。填埋需占用大量土地、耗费可观的填埋费用。
污泥堆肥是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程。污泥按一定的比例与各种秸秆、稻草、锯末、树叶等植物残体或草炭、粉煤灰、生活垃圾等混合，借助于混合微生物群落，在潮湿环境中对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为类腐殖质，由此而产生的堆肥产品可以有效地用作土壤改良剂和肥料。但是污泥堆肥有局限性，很多工业用污泥含有大量病原菌和重金属等有害物质，这种污泥没有经过高温处理，不适宜作为农用处理，目前技术不是很成熟且局限性比较大。
脱水污泥焚烧处理的模式已经在国内外得到广泛应用，污泥焚烧的优点是可以迅速和最大限度地实现减量化，它既解决了污泥的出路又充分利用了污泥中的能源，且不必考虑病原菌的灭活处理。污泥焚烧的热能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰烬中的重金属活性大大降低。
表4是上述三种处置方式在部分发达国家污泥处置技术中所占的比例。
表4发达国家不同污泥处置技术所占的比例

从表4中可以看出，对于污泥这种特殊的污染物，发达国家目前逐渐转向采用焚烧的方法进行无害化处理。以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法，这是因为焚烧法与其它方法相比具有突出的优点：
（1）焚烧可以使剩余污泥的体积减少到最小化，因而最终需要处置的物质很少，焚烧灰可制成有用的产品，是相对比较安全的污泥处置方式。
（2）焚烧处理污泥处理速度快，不需要长期储存，特别适合于大规模集中处置城市污水处理厂污泥。
（3）污泥可就地焚烧，不需要长距离运输。
（4）可以回收能量，用于污泥自身的干化和发电供热。
（5）能够使有机物全部碳化，杀死病原体。
3方案介绍
污泥处置的流程图见图1污泥焚烧工艺系统图。

此项目主要含有湿污泥储存系统、焚烧系统、烟气处理系统及其它辅助系统。焚烧炉采用鼓泡式流化床焚烧锅炉，通过焚烧污泥和辅助燃料煤，产生的蒸汽用于厂内生产。
3.1湿污泥存储系统
湿污泥存储系统要充分考虑封闭性、无污染、易卸料、防腐等方面的因素，可实现污泥洁净存储和长期稳定运转。
湿污泥存储系统是通螺旋输送等设备把污泥送入污泥存储仓中，在此过程中要充分考虑污泥仓的密封问题，尽量防止有毒气体外溢。通常考虑仓顶设置可控制开关的仓盖，在输送结束时保持污泥仓的密封。污泥接收仓布置在封闭的建筑内，在建筑物内设置一根负压管到炉膛，使卸料间及污泥仓内保持微负压状态，同时可把有害气体焚烧处理。

污泥仓内污泥的卸料对整个系统来说是很关键的，直接影响到整个系统的正常运行。污泥由于不同的特性和水分以及存储时间的长短等直接决定着流动性的不同，所以污泥仓通常需要设置破拱装置才可以保证正常卸料和流量调解，破拱装置是通过液压驱动在仓底往复运动可有效防止污泥搭桥，保证污泥正常卸料。
污泥仓的防腐很重要，仓的内外都要充分考虑腐蚀的问题。
污泥泵是采用单螺杆泵，实现污泥的输送。污泥泵的输送压力较高可长距离大高度输送，该设备运行比较稳定。污泥管道采用内衬塑料钢管，既有足够的耐压强度，又能降低摩擦阻力，法兰连接便于检修，管道弯管部分采用曲率半径R>3-5D（管道内径）的弯头。
3.2污泥焚烧系统
污泥焚烧设备采用鼓泡式流化床锅炉，该设备在污泥焚烧行业具有广泛的应用[2]。污泥通过污泥泵送入焚烧炉炉顶，辅助燃料煤通过斗式提升机送入炉前的给煤皮带机后送入焚烧炉内，辅助燃料的分析数据见表5，在污泥水分、热值产生波动时，可以用煤作为辅助燃料来调节。焚烧炉点火采用床下油枪点火，污泥和煤与床料充分混合换热，燃烧后的烟气通过余热锅炉换热后进入尾部受热面，尾部受热面布置两级空气预热器，用于回收烟气热量，加热后的空气重新送入锅炉内，可以进一步提高锅炉的热效率。
表5燃煤分析数据

焚烧锅炉参数：锅炉额定蒸发量4t/h；污泥处理量30t/d；蒸汽参数：1.25MPa，193℃。
3.3烟气处理系统
由于我国目前尚无污泥焚烧的国家标准，国内有些地方执行《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001），有些地方执行《生活垃圾焚烧污染物控制标准》（GB18485-2001），有些地方为了以后环保标准的提高考虑采用《欧盟工业废气排放标准》（欧盟2000/76/EC）。排放标准的不同直接决定着尾气处理系统配置的不同，本项目由于投资有限尾部配置干式除尘加高效水磨除尘器进行烟气净化处理。由于含硫量较低，只考虑水磨除尘器中增加碱液脱酸处理。干式除尘器分离下来的飞灰经加湿后外送到灰场，本焚烧系统烟气排放标准可部分参照《生活垃圾焚烧污染物控制标准》（GB18485-2001）。
4投资和运行费用
本工程投资约700万（含土建、工艺设备、电气、仪表控制及辅助设备等）。直接运行消耗及成本见表6，从表6中可看出此项目效益可观。
表6直接运行消耗及成本

注：其它药剂、润滑油等费用较低没有计入成本，蒸汽价格采用目前电厂外送蒸汽平均价格
5结论
采用高温焚烧工艺处理污泥的方式，可实现污泥的无害化、减量化，资源化的目的，且运行费用较低，效益可观，值得大量推广。
参考文献
[1]胡龙，等.城市污水处理厂污泥热干燥处理技术及其应用分析.重庆环境科学，1999.
[2]曾庭华，等.造纸污泥的流化床焚烧技术研究.浙江大学学报：自然科学版，1999.