污泥獨(dú)立焚燒與垃圾焚燒摻燒污泥的分析對比

陳吉忠，馬幸，梁婉

（上海國惠環(huán)境科技股份有限公司,上海 201702）

隨著我國城市化的快速推進(jìn)，污水處理廠作為“社會之腎”也得到了快速發(fā)展[1]。然而，污泥的處理問題沒有引起足夠的重視，導(dǎo)致污泥處置設(shè)備嚴(yán)重不足。根據(jù)E20 環(huán)境研究院的數(shù)據(jù)，2021 年我國市政污泥的產(chǎn)生量初步核算為5552 萬t，較2020 年增加了8.23%，預(yù)計到2025 年我國污泥年產(chǎn)量將突破1 億t。除此之外，還有幾乎等量的工業(yè)污泥也在同步產(chǎn)生。

目前，我國污泥的處置率不到20%，主要處理方法為填埋、堆肥、自然干化、焚燒等，其中填埋占比達(dá)65%[2]。在土地資源愈發(fā)緊張的情況下，急需尋找新的污泥規(guī)?；幹梅绞?。在諸多污泥處置方式中，污泥焚燒無疑是最徹底、最快捷、最有效的處置方式。

為了解決污泥處置問題，國家相關(guān)部門發(fā)布了多項政策措施。2021 年，約有20 個省（自治區(qū)、直轄市）在發(fā)布的地方“十四五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃中要求，到2025 年，城市污泥無害化處置率達(dá)到90%以上。隨著國家和地方各類政策、法規(guī)的陸續(xù)出臺，“泥水并重”的趨勢正逐步形成，污泥處置行業(yè)也將迎來快速發(fā)展。

1 垃圾焚燒摻燒污泥工藝分析

由于垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，我國的垃圾焚燒年處置量已超過2 億t。垃圾焚燒需要高溫（850℃以上），該溫度可有效分解污泥中的有毒有害物質(zhì)，同時可將污泥中含有的熱值轉(zhuǎn)化為熱能，因此垃圾焚燒摻燒污泥的工藝得到了廣泛關(guān)注[3]。

利用垃圾焚燒摻燒污泥有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）垃圾焚燒廠較多，只需要對垃圾焚燒工藝進(jìn)行簡單的升級改造，即可實現(xiàn)污泥的摻燒，條件較為便利，總體投資相對較少；（2）利用垃圾焚燒本身產(chǎn)生的熱能（蒸汽、電）對污泥進(jìn)行干化預(yù)處理，可提高污泥焚燒的效率；（3）污泥和垃圾的特性較為接近，在摻量較少的前提下，對原焚燒生產(chǎn)工況影響相對較小。

但是，利用垃圾焚燒摻燒污泥也存在以下缺點(diǎn)：（1）由于污泥本身特性的原因，污泥的摻燒會導(dǎo)致垃圾發(fā)電量下降（熱值低）、酸性氣體產(chǎn)生量增加（硫元素含量較高）、飛灰中重金屬含量增加（含重金屬離子）；（2）對垃圾堆放影響較大，導(dǎo)致給料均勻性差，從而會對焚燒工況、焚燒溫度的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，鍋爐結(jié)焦速度增加，爐渣熱酌減率偏高[4]；（3）摻燒比例較低，一般為5%—15%，摻燒比例過高將明顯影響焚燒工況[5]。以上問題都將增加煙氣凈化系統(tǒng)的投入和運(yùn)營成本，從而降低垃圾焚燒項目的發(fā)電效率、垃圾處理能力及經(jīng)濟(jì)效益。

2 污泥獨(dú)立焚燒工藝分析

污泥獨(dú)立焚燒可高效實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化、資源化，但相比垃圾焚燒，污泥獨(dú)立焚燒工藝起步相對較晚，國內(nèi)鮮有可持續(xù)運(yùn)營的成熟可靠的工程案例。由于污泥自身性質(zhì)原因，其出廠含水率一般為65%—80%，而含水率和熱值息息相關(guān)，含水率高會導(dǎo)致其熱值較低，只有當(dāng)污泥低位熱值高于4500kJ/kg 時，才能達(dá)到污泥自主燃燒所需的熱值。因此，污泥獨(dú)立焚燒必須配備相應(yīng)的污泥干化系統(tǒng)，將污泥含水率降至35%—50%。

污泥獨(dú)立焚燒有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）在工藝穩(wěn)定的情況下，處置量大，國內(nèi)已有超過12 萬t/a 的處置項目（山東禹城項目）。（2）經(jīng)濟(jì)效益好，除了收取污泥處置費(fèi)外，還可以利用污泥焚燒產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行發(fā)電和供熱。由于純污泥燃燒所獲得的爐渣物質(zhì)較為單一，因此可以將爐渣作為建材或制磚使用，從而實現(xiàn)污泥的全鏈條處置。（3）污泥獨(dú)立焚燒無需額外添加煤或其他化石原料，可實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

但是，污泥獨(dú)立焚燒也具有以下缺點(diǎn)：（1）需要新建焚燒廠，投資相對較大；（2）為達(dá)到污泥獨(dú)立焚燒的要求，需要對污泥進(jìn)行脫水預(yù)處理，并要配備相應(yīng)的干化系統(tǒng)。

3 污泥獨(dú)立焚燒與垃圾焚燒摻燒污泥對比

通過以上分析，可從以下幾方面對污泥獨(dú)立焚燒和垃圾焚燒摻燒污泥進(jìn)行對比，具體見下表。

由下表可知，在污泥獨(dú)立焚燒技術(shù)工藝成熟的條件下，盡管一次性投資較大，但其后續(xù)收益更大。項目運(yùn)營過程中，不僅可以收取污泥處置費(fèi)，還可以售賣由焚燒污泥而產(chǎn)生的蒸汽、電等能源，同時還可以將爐渣當(dāng)作建材使用，實現(xiàn)了污泥處置的全鏈條流程。在滿足項目所需的經(jīng)濟(jì)效益的前提下，污泥減量率可達(dá)90%以上，符合“雙碳”目標(biāo)要求。目前絕大多數(shù)污水處理廠都采用生物法來處理污水，這使得市政污泥的熱值經(jīng)過脫水處理后（50%以內(nèi)），基本都能滿足污泥自主焚燒所需要的熱值要求。另外，一些制革污泥、造紙污泥等，本身就具有較高的熱值，因此污泥焚燒市場普適性廣，市場前景很大。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國對于污泥的處置尚處于起步階段。從短期來看，通過垃圾焚燒摻燒污泥的方式，可簡單快速處理少量污泥。但從長遠(yuǎn)來看，還是需要建立污泥獨(dú)立焚燒處置中心來完全解決污泥所帶來的一系列問題及影響。而污泥獨(dú)立焚燒的關(guān)鍵則在于技術(shù)，只有長期穩(wěn)定的運(yùn)營，才能實現(xiàn)大規(guī)模消納污泥的目的。目前，某純污泥焚燒發(fā)電項目已在河北辛集穩(wěn)定運(yùn)營3 年，污泥日處理規(guī)模已達(dá)2000t 以上（按含水率80%計）；山東禹城建立的4500t/d（按含水率80%計）的污泥處置中心也已順利投產(chǎn)。

污泥獨(dú)立焚燒和垃圾焚燒摻燒污泥的對比表