干化焚烧工艺用于温州市城市污水处理厂污泥处置 4页

第28卷第22期中国给水排水VoI．28No．222012年11月CHINAWATER&WASTEWATERNOV．2012干化焚烧工艺用于温州市城市污水处理厂污泥处置程振敏，包松考，顾坚，张德跃(1．中环保水务投资有限公司，浙江温州325000；2．温州港城发展有限公司，浙江温州325000；3．中国市政工程华北设计研究总院，天津300074)摘要：随着温州市污水处理行业的发展，城市污水处理厂排放的剩余污泥对环境的压力也与日俱增。综合考虑污泥特性及城市实际情况，温州市最终选择了占地面积小、减量化效果最好的干化焚烧工艺作为城市污水处理厂污泥处置方式。对温州市污泥干化焚烧工程的工艺流程进行了介绍，并简要给出了投资和预计运行费用。关键词：污水处理厂；污泥；干化；焚烧中图分类号：X703．1文献标识码：C文章编号：1000—4602(2012)22—0095—04ApplicationofDryingandIncinerationProcesstoDisposalofSludgefromMunicipalWastewaterTreatmentPlantsinWenzhouCHENGZhen—min，BAOSong—kao，GUJian，ZHANGDe—yue(1．GeneralWaterofChinaCo．Ltd．，Wenzhou325000，China；2．WenzhouGangchengDevelopment．Ltd．，Wenzhou325000，China；3．NorthChinaMunicipalEngineeringDesignandResearchInstitute，Tianjin300074，China)Abstract：AlongwiththedevelopmentofwastewatertreatmentinWenzhou，excesssludgefrommunicipalwastewatertreatmentplantshascausednqoreandmoreenvironmentalpressure．Bothcharacter—isticsofsludgeandlocalconditionsinWenzhouweretakenintoaccount，andfinally，dryingandinciner—ationprocesswhichhastheadvantagesofthelargestreductionofsludgevolumeandsmallfootprintwaschosentoserveasthesludgedisposalmethod．Thesludgedryingandincinerationprocesswasdescribed，andtheinvestmentandoperationcostweregiven．Keywords：wastewatertreatmentplant；sludge；drying；incineration1污泥量及污泥成分表1脱水污泥含水率及元素分析Tab．1Watercontentandultimateanalysisofdewatered温州市污泥处置工程接纳来自中心片和东片污sludge％水处理厂排放的剩余污泥。中心片污水处理厂运行规模为20X10m。／d，采用Orbal氧化沟工艺，二沉项目全水分全硫元素分析池剩余污泥经加药后采用离心脱水机进行机械脱碳氢氮氧东片1#样品85．71．3523．622．683．2419．38水，脱水后含水率<80％，日产泥量为130～150t；污水厂2#样品82．81．1123．582．443．417．24东片污水处理厂运行规模为10×10m／d，采用均值84．21．2323．62．563．3218．31A／O工艺，二沉池剩余污泥经加药后采用带式脱水中心片1#样品78．10．7825．72．873．6615．87机进行机械脱水，脱水后污泥含水率约为80％，日污水厂2#样品75．90．7821．763．242．9615．16产泥量为60～80t。故污泥处置工程设计规模确定均值77．0O．7823．733．0553．31l5．52为240t／d。脱水污泥的各项参数分别见表1～3。混合污泥加权值79．40．9323．692．893．3116．45·95·\n第28卷第22期中国给水排水表2脱水污泥工业分析及热值除填埋外，污泥处置的方式还包括土地利用、堆Tab．2Proximateanalysisandcalorificvalueofdewatered肥、海洋倾倒和焚烧。城市污水处理厂污泥可作为sludge肥料和土壤调理剂施用于田地。然而，由于污泥项目工业分析／％低位热值／中含有有机污染物、重金属和病原菌等，随着世界各水分灰分悻发分固定碳(kJ·kg。。)国逐渐严格的法律法规的出台以及民众环境安全意1#样品1．5648．1746．423．85l0480东片2#样品0识的提高，这一做法已经越来越受到限制。例如，瑞污水厂．9151．3243．783．999980典农民联合组织及食品工业禁止污泥施用于农均值1．2349．7545．103．92102301#样品O．3750．7543．944．948090田。我国于1984年颁布了《农用污泥中污染物中心片2#样品1污水厂．2354．8739．494．419350控制标准》，对农用污泥中各项污染物的上限、施用均值0．8O52．8141．724．688720污泥数量及施用污泥年限等做出了明确规定。温州混合污泥加权值0．9551．7942．844．429223市大多数土壤偏酸性，中心片污水处理厂和东片表3脱水污泥重金属含量及农用参考限值污水处理厂污泥中的镉和锌含量超标，因此不能采Tab．3Heavymentalandagriculturaluselimitsofdewatered取土地利用的方式对其进行处置。sludgemg·kg干污泥堆肥是堆肥化过程的生物降解和转化产物。虽中心片东片最高允许含量然各种定义的范围有所不同，但大家都认为堆肥化项目1#2#1#2#酸性土壤中性和碱性是一种受控制的生物降解和转化过程。。因此，污样品样品样品样品(pH值<土壤(pH6．5)值t>6．5)泥堆肥是利用微生物的作用，有控制地促进可被生镉及其化合物7物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过(以Cd计)．167．787．O77．03520程。经过堆肥，污泥中的有机物被降解、病原菌汞及其化合物3(以Hg计)．443．253．923．36515被杀灭，消除了污泥直接农用的安全隐患，但污泥堆肥过程的影响因素较多且所需时间较长(_卜几天至铅及其化合物231229169174300100020天)，因此在我国多处于小规模试验研究和应用(以PI1计)铬及其化合物3142982842826001000阶段。(以cr计)污泥海洋倾倒会对海洋造成污染，威胁海洋生砷及其化合物19物的生存，因此逐渐被世界各国所禁止，如美国于(以As计)．2l8．219．818．675751988年通过法案，规定从1991年12月31日起禁止铜及其化合物2092O6199195250500向海洋倾倒污泥_6J，欧盟也规定从1998年起禁止向(以Cu计)海洋倾倒污泥。我国也已禁止污泥海洋倾倒，锌及其化合物18401810177017305001000(以zn计)《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政镍及其化合物31策(试行)》及《城镇污水处理厂污泥处理处置污染(以Ni计)．837．83136l00200防治最佳可行技术指南(试行)》中已不再提及污泥注：表中最高允许含量来自《农用污泥中污染物控制海洋倾倒。标准》(CB4284—84)。与上述方式相比，焚烧则具有其独特的优点：污2处置方式的选择泥得到最大程度的减量化，焚烧后灰分体积只有脱多年来，众多城镇污水处理厂的污泥处置方式水污泥体积的约10％，且污泥中的有机物能够被彻主要是经过机械脱水后外运至垃圾填埋场、污泥填底热解J。此外，焚烧污泥产生的热量还可以回收埋场或临时应急填埋场(池)进行填埋。温州市中利用。我国污泥焚烧技术发展较晚，目前只有上海心片污水处理厂和温州市东片污水处理厂一直以来石洞口污水处理厂设有配套污泥焚烧系统。欧洲和也是采取污泥外运填埋的方式。然而，温州市可利日本的污泥焚烧技术已经发展得非常成熟。德国有用的土地资源非常有限，再加上污泥填埋场(池)周近40座污水处理厂拥有多年的污泥焚烧工艺实际围居民对污泥填埋的强烈抵制，此种处置方式已经运行经验，而日本在1992年已拥有1892座焚烧无法继续使用。炉，年处理污泥量占市政污泥总量的75％。·96·\n程振敏，等：干化焚烧工艺用于温州市城市污水处理厂污泥处置第28卷第22期表1及表2数据显示，污泥含水率及热值符合理厂和温州市东片污水处理厂污泥处置方式。《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》(CJ／3工艺流程T298-2008)中采用干化焚烧方式时污泥理化指标通过招标，本工程选用以倾斜桨叶式干化机和的要求。因此，综合考虑污泥性质及当地条件，温州回旋流型焚烧炉为主体的干化焚烧工艺。工艺流程市确定采用干化焚烧工艺作为温州市中心片污水处见图1。湿注：①污泥储运系统；②污泥干化系统；③污泥焚烧系统；④余热利用系统；⑤烟气处理系统图1温州市污泥干化焚烧工艺流程Fig．1Flowchartofsludgeincinerationprocess3．1污泥干化系统全系统建设、运行成本的关键所在。干化机所用热污泥干化系统主要包括污泥干化机及辅助设媒为余热利用系统利用高温焚烧烟气换热产生的蒸备，如载气循环风机、载气洗涤塔等。汽，干化程度越高，所需蒸汽量越大，在燃烧和热交污泥干化机是本工程的核心设备之一。本工程换过程中产生的热量损失也越大，同时系统在安全引进2台产自日本的倾斜桨叶式干化机，其在日本上对设备材质、系统安装、运行管理的要求也越高。已有多年的稳定、良好运行记录。每台干化机由带另一方面，若干化程度过低，则需在后续的焚烧系统有夹套的∞形壳体和4根空心桨叶轴及传动装置中增加大量辅助燃料才能保证焚烧的稳定性，供热组成，换热面积为200m。轴上排列着中空叶片，越多损失也越多。因此，从干化焚烧系统的能量平轴端装有导入蒸汽的旋转接头。湿污泥连续定量地衡及系统经济性方面考虑，本系统每天将200t含水由进料口进入干化机内，在中空桨叶搅拌、混合与分率为80％污泥送入干化机进行干化，得到含水率为散的同时受到中空桨叶和夹套中蒸汽的加热作用，30％的干化污泥，由污泥给料机送人焚烧炉，而剩余水分得到蒸发并被通入干化机内的载气带走。的40t脱水污泥由泥泵直接从污泥储仓送人焚烧炉经干化，污泥含水率由80％降至30％左右，被进行燃烧。入炉污泥的实际含水率相当于50％。桨叶推至出料口并排出机外，排出的污泥温度约为3．2污泥焚烧系统90℃。干化机所用热源为余热锅炉回收焚烧炉所污泥焚烧系统主要包括污泥焚烧炉及其配套的排高温烟气产生的蒸汽。由于采用问接换热方式，风机、给煤设备、出渣设备等。本系统引入日本生产蒸汽可循环利用。干化机排出的湿载气经载气洗涤的回旋流型流化床焚烧炉，它由一个倾斜的炉床、风塔洗涤、气水分离后，排除水分，进入干化机循环利箱和倾斜的墙(称为折流墙)组成。炉床上铺满硅用。通过调整干化机轴转速，可以调整污泥干化程砂，炉床下面设置有风箱，从风箱吹入的流化空气使度，避免过干燥现象的发生。此外，该污泥干化机无硅砂被吹起呈沸腾流化状态。风箱被分成三个风需氮气保护，不会因为操作失误造成事故。室，各风室风量相同。风室内设有一定数量的喷嘴，污泥干化程度是本系统设计的重点，也是关系中间风室喷嘴总面积大，喷人空气流速小；两侧风室·97·\n第28卷第22期中国给水排水喷嘴总面积小，喷入空气流速大。这样就使两侧的4投资及运行费用硅砂被剧烈吹向折流墙，经过折流墙的反射，又返向本工程总投资概算为1．16亿元，经营成本约燃烧室内，而炉床中央部分砂的运动比较缓慢，随着280t湿污泥(按含水率为80％计，不含折旧)。空气的流动由中央慢慢地流向炉床的两侧。这一运5结语动过程被称为双旋回流动，能够使污泥与砂充分混在目前的污泥处置方式中，干化焚烧工艺以其合，并加快了干燥、燃烧速度，有利于避免炉内的局减量化彻底、占地面积小的特点，特别适用于污泥产部高温。量大、用地紧张、经济较发达的城市。随着市场的扩系统中设置2台污泥焚烧炉，单台炉床面积为大、研究投入的增加，污泥干化焚烧工艺核心技术国7．2m，焚烧温度为850～900℃，烟气停留时问≥2产化也必将逐渐实现。s。因污泥热值相对较低，为保证焚烧系统运行的稳定性及在后续余热利用系统获得足够的蒸汽量，焚参考文献：烧炉中添加工业燃煤作为辅助燃料(约0．7t／h)。[1]WertherJ，OgadaT．Sewagesludgecombustion[J]．Pro—为了减轻后续烟气处理系统负担，添加燃煤的同时gressinEnergyandCombustionScience，1999，25(1)：55向焚烧炉中添加一定量的石灰石(约0．1t／h)，脱除一l16．一部分烟气中的酸性气体。[2]StendahlK，JafverstromS．Phosphaterecoveryfromsew—agesludgeincombinationwithsupercriticalwateroxida—3．3烟气处理系统tion[J]．WaterSciTechnol，2003，48(1)：185—190．焚烧炉排出的高温烟气中含有酸性气体(主要[3]陈华林，周江敏，金煜彬，等．温州城市土壤cu，zn，Pl】为SO)、重金属及飞灰等大量污染物，若处理不当，含量及其形态研究[J]．水土保持学报，2007，21(6)：会对大气环境造成污染。本系统中烟气采用半干75—78．法、干法两级脱酸处理，再经布袋除尘器过滤粉尘后[4]魏源送，王敏健．堆肥技术及进展[J]．环境科学进通过烟囱排放。展，1999，7(3)：11—23．经余热锅炉回收热量后的烟气首先进入半干脱[5]丁文川，李宏，郝以琼，等．污泥好氧堆肥主要微生物酸塔，塔内喷入雾化的石灰浆液，去除烟气中的部分类群及其生态规律[J]．重庆大学学报：自然科学版，酸性气体，同时烟气温度急剧冷却至150～170cC左2002，25(6)：113～116．右。进而烟气进入膨胀反应器，烟气中剩余的酸性[6]GoldsteinN．St~dygrowthforsludgecompostinglJ]．气体与喷入的石灰粉[Ca(OH)：]发生反应得以进Biocycle，1988，(36)：27—32．一步去除。在进入布袋除尘器的烟道上，喷入活性[7]WangMJ，JonesKC．Behaviourandfateofchloroben—炭粉末，通过活性炭吸附烟气中的污染物(主要是zenes(CBs)introducedintosoil—plantsystemsbysewagesludgeapplication：Areview[J]．Chemosphere，1994，28二英类物质、重金属等)，然后烟气进入布袋除尘(7)：1325—1360．器。布袋除尘器设有旁通管路，当布袋除尘器前出[8]VesilindAP，RamseyTB．Effectofdryingtemperature现超温(≥220℃)或低温(≤150c《=)时，旁通管路Oilthefuelvalueofwastewatersludge[J]．WasteManage阀门自动打开，烟气直接由旁通管路通过烟囱排放，Res，1996，14(2)：189—196．防止烧袋或糊袋。每套烟气处理系统分别设置一套[9]周旭红，郑卫星，祝坚，等．污泥焚烧技术的研究进展烟气在线监测系统，实时对烟气进行监测，以便调整[J]．能源环境保护，2008，22(4)：5—9．工艺参数。经过净化的达标烟气由引风机引出，进入烟囱高空排放，排放标准执行《生活垃圾焚烧污E—mail：rainstormll1l@163．conl染控制标准》(GB18485-2001)。收稿日期：2012—07—02·98·