城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討

魯建新,趙 銘,劉媛媛

(南通市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,江蘇南通 226006)

城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討

魯建新,趙 銘,劉媛媛

(南通市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,江蘇南通 226006)

介紹了南通市污泥現(xiàn)狀,在分析傳統(tǒng)污泥處置方法利弊的基礎(chǔ)上介紹了循環(huán)流化床污泥焚燒技術(shù)。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造后,將城市污水處理廠污泥進(jìn)行焚燒處理,經(jīng)檢測(cè)鍋爐尾氣和灰渣中重金屬等污染物指標(biāo)全部合格。

循環(huán)流化床鍋爐;污泥焚燒;減量化;無害化

1 南通市污泥現(xiàn)狀

目前南通市污水處理日產(chǎn)污泥量達(dá)到 360t左右,污泥主要包括:柵渣、沉砂池沉渣、浮渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥 (剩余活性污泥)等。

柵渣呈垃圾狀,沉砂池沉渣相對(duì)密度較大的無機(jī)固體顆粒物含量較高,兩者一般作為垃圾處理;初沉池污泥和二沉池污泥 (剩余活性污泥)因?yàn)楦缓袡C(jī)物,容易腐化;初沉池污泥還含有病原體和重金屬化合物等;二沉池生物污泥基本上是微生物體,污泥經(jīng)濃縮沉淀和機(jī)械脫水后含水率為73%～78%,并含有一定的有毒有害物質(zhì),如果處置不當(dāng),可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大危害。

對(duì)污水處理廠污泥的分析顯示其中部分指標(biāo)已超過 GB4284-84《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》,已不適宜作農(nóng)田施肥。同時(shí),對(duì)照《國家危險(xiǎn)廢物名錄》,城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥不在該名錄中,不屬于危險(xiǎn)固廢。

表 1 污泥中主要污染物含量 (mg/kg污泥)

2 傳統(tǒng)的污泥處置方法及其弊端

2.1 衛(wèi)生填埋

污泥的衛(wèi)生填埋是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上,經(jīng)過科學(xué)選址和必要的場(chǎng)地防護(hù)處理,具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法。到目前為止,已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是投資少、容量大、見效快。

城市污泥衛(wèi)生填埋也存在許多問題,如填坑中含有的各種有毒有害物經(jīng)雨水的浸蝕和滲漏作用污染地下環(huán)境,造成安全隱患。此外,適宜污泥填埋的場(chǎng)所因城市污泥大量的產(chǎn)生而越來越有限。這些因素已明顯限制了污泥填埋的應(yīng)用,國外近年來污泥填埋處置所占比例越來越小,并在逐步關(guān)閉現(xiàn)有的污泥填埋場(chǎng)。

2.2 土地利用

污泥的土地利用主要包括污泥農(nóng)用,污泥用于森林與園藝、廢棄礦場(chǎng)等場(chǎng)地的改良等。污泥中含有豐富的有機(jī)物和 N、P、K等營養(yǎng)元素以及植物生長必須的各種微量元素 Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等,施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu),增加土壤肥力,促進(jìn)作物生長。污泥的土地利用是一種安全積極的污泥處置方式。

盡管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn),但是,污泥中也含有大量病原菌、寄生蟲 (卵)以及銅、鋁、鉻、汞等重金屬和多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性元素等難降解的有毒有害物。一般來說,污泥要作土地處置必須經(jīng)無毒無害化處理后 (控制污泥的有毒、有害物質(zhì)及病原微生物,控制重金屬含量,控制單位土地污泥施用量)才能作土地利用,否則,污泥中的有毒有害物會(huì)導(dǎo)致土壤或水體污染。

2.3 污泥焚燒

污泥焚燒處置的優(yōu)勢(shì)在于可以迅速和較大程度地使污泥減量化,近年來焚燒法由于采用了合適的預(yù)處理工藝和焚燒手段,達(dá)到了污泥熱能的自持,并能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求,可以充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。

城市污泥中含有大量的有機(jī)物和一定量的纖維素、木質(zhì)素。脫水后的污泥發(fā)熱量約 836kJ/kg,摻入適量的引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物配制成“合成燃料”,可作為工作爐窯或生活鍋爐的輔助燃料。這種處置方法有利也有弊,既解決了污泥的出路問題又充分地利用污泥中的能源,而且污泥不需要作滅病原菌的處理。但是,污泥中的重金屬卻隨著煙塵的擴(kuò)散而污染空氣。另一方面,污泥必須保證比較低的含水率才能制作“合成燃料”,因此污泥需要脫水。

在所有的污泥處理中,焚燒方法產(chǎn)生的剩余最少,焚燒的另一個(gè)優(yōu)越性在于無異味,可破壞全部有機(jī)質(zhì),殺掉一切病原體,并最大限度減少污泥體積。污泥處置速度快,不需長期儲(chǔ)存,污泥可就地焚燒,不需長距離運(yùn)輸。此法適用于所有城市污泥處置,其主要缺點(diǎn)是投資龐大,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高昂,焚燒的成本是其他工藝的 2～4倍。

3 循環(huán)流化床的污泥焚燒技術(shù)

3.1 循環(huán)流化床焚燒技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)

流化床焚燒的過程中無活動(dòng)部件,持續(xù)和間歇運(yùn)行中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,爐中的加熱和冷卻時(shí)間比多層流化床爐中短得多。此外流化床焚燒爐的耐火墻也簡單得多,無需金屬部件 (例如多層床焚燒爐和多層流化床焚燒爐的中心軸)的冷卻。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式較為合理,運(yùn)行溫度低于其它類型的焚燒爐,可降低氮氧化物的產(chǎn)生量,煙氣中重金屬排放量低。

3.2 污泥焚燒方案

將循環(huán)流化床鍋爐改造為可焚燒污泥型爐,污泥噴入爐膛內(nèi)焚燒區(qū),控制爐膛內(nèi)溫度 950℃左右,煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間不少于 3s,此外還有脫硫劑石灰石作為吸收劑,因此循環(huán)流化床鍋爐從根本上破壞了有毒氣體的產(chǎn)生環(huán)境,可保證有機(jī)物的充分分解和完全燃燒。煤經(jīng)斗式提升機(jī)和螺旋給料機(jī)加入爐內(nèi)燃燒,為有機(jī)物的熱解提供熱量,同時(shí)煤/固廢燃燒后生成的爐渣可補(bǔ)充床料損失。燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)振動(dòng)排渣系統(tǒng)排出,隨煙氣帶出的細(xì)灰由尾部除塵裝置處理。由此可見,循環(huán)流化床鍋爐也是最適合污泥焚燒的一種爐型。

圖 1為污泥焚燒處置工藝流程:污水廠將脫水污泥用車輛運(yùn)送倒入污泥池,池底料倉出口接預(yù)壓螺旋,不斷將污泥擠壓送至污泥輸送泵,再由泵送出至污泥輸送管道。管道接至鍋爐爐膛,污泥分若干路通過噴嘴進(jìn)入爐膛,與燃料直接混合燃燒,產(chǎn)生的煙氣和殘?jiān)?jīng)鍋爐原有的煙道和排渣裝置排出。

3.3 主要物料消耗

污水廠初步脫水后的污泥含水量為 73%～78%,高位發(fā)熱量為 2000～3000kcal/kg,在燃燒過程中還要吸收一定的爐膛熱量,故污泥與煤較理想的燃燒比例為 20%,1臺(tái) 75t/h循環(huán)流化床鍋爐1d焚燒污泥量約 90～100t。

鍋爐摻燒污泥后,要維持鍋爐額定蒸發(fā)量不變,運(yùn)行參數(shù)需作相應(yīng)調(diào)整。同時(shí)由于污泥含水率高、熱值低,焚燒過程中需吸收熱量,導(dǎo)致用煤量增加,據(jù)測(cè)算年處置 7萬 t污泥時(shí),增加用煤量約 0.35萬 t。

4 污泥焚燒 (無害化)處理實(shí)例

南通觀音山環(huán)保熱電有限公司投資 1200萬元對(duì)觀音山熱電 3臺(tái) 75t/h循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行改造,利用循環(huán)流化床鍋爐直接焚燒脫干污泥,對(duì)南通市域污泥進(jìn)行無害化處理。

經(jīng)檢測(cè),污泥焚燒產(chǎn)生的特征污染物鉛、鎘、汞的排放濃度均符合《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18484-2001)中標(biāo)準(zhǔn),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表 2。

表 2 特征污染物排放結(jié)果 (mg/m3)

5 結(jié)語

目前各地基本建有熱電廠,且熱電廠一般位于工業(yè)園區(qū)內(nèi),通過技術(shù)及資金扶持,激發(fā)熱電廠的積極性,將循環(huán)流化床鍋爐改造為可焚燒污泥型爐,能夠徹底解決污水廠污泥的出路問題,同時(shí)該工藝因不需征地、不需單獨(dú)建焚燒爐等特點(diǎn),最大化地實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,作為對(duì)城市污水廠污泥處置方式的重要補(bǔ)充,是一種值得推廣的污泥處置方法。

[1]路春美,程世慶,王永征.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:中國電力出版社,2003.

[2]林陽,張瑾.沈陽市污水處理廠污泥處置現(xiàn)狀及對(duì)策 [J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2009,35(2).

[3]張翔,宋麗華.城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討 [J].安徽化工,2006,(5).

[4]楊敏,汪磊.循環(huán)流化床鍋爐在污泥焚燒中的工藝特性的研究 [J],鍋爐制造,2008,(4).

Discussion on Disposal of Sludge of Urban We wage Treatment Plant by Incineration Processing

LU Jian-xin,ZHAO Ming,LIU Yuan-yuan
(Nantong Environmental Monitoring Station,Nantong Jiangsu 226006 China)

The present situation of sludge from urban sewage treatment plant is introduced as well as the circulating fluidized bed incineration method based on analyzing the advantages and disadvantages of typical sludge treatment technique.The circulating fluidized bed incineration is modified to dispose the sludge of urban sewage treatment plan.All the pollutants from the tail gas from the boiler can reach the standard.

circulating fluidized bed incineration;sludge incineration;reduction;harmless

X705

A

1673-9655(2010)02-0060-03

2009-10-14

魯建新 (1966-),男,高級(jí)工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。