01、污泥焚燒技術(shù)

　　工藝原理

　　污泥焚燒是指在一定溫度和有氧條件下，污泥分別經(jīng)蒸發(fā)、熱解、氣化和燃燒等階段，其有機組分發(fā)生氧化(燃燒)反應(yīng)生成CO2和 H2O等氣相物質(zhì)，無機組分形成爐灰/渣等固相惰性物質(zhì)的過程。

　　工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

　　污泥焚燒系統(tǒng)主要由污泥接收、貯存及給料系統(tǒng)、熱干化系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)(包括輔助燃料添加系統(tǒng))、熱能回收和利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、灰/渣收集和處理系統(tǒng)、自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)及其他公共系統(tǒng)等組成。污泥干化焚燒工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖。

　　污泥焚燒過程排放的主要污染物有惡臭氣體、煙氣、灰渣、飛灰和廢水。

　　污泥焚燒工藝類型

　　前處理技術(shù)

　　污泥焚燒前處理技術(shù)通常指脫水或熱干化等工藝，以提高污泥熱值，降低運輸和貯存成本，減少燃料和其他物料的消耗。

　　熱干化工藝有半干化(含固率達(dá)到60%～80%)和全干化(含固率達(dá)到80%～90%)兩種。

　　熱干化工藝一般僅用于處理脫水污泥，主要技術(shù)性能指標(biāo)(以單機升水蒸發(fā)量計)為：

　　熱能消耗2940~4200KJ/kgH2O;

　　電能消耗0.04~0.90kW/kgH2O。

　　污泥含固率在35%~45%時，熱值為4.8～6.5MJ/kg，可自持燃燒，通常后面直接接焚燒工藝。用作土壤改良劑、肥料，或作為水泥窯、發(fā)電廠和焚燒爐燃料時，須將污泥含固率提高至80%~95%。

　　單獨焚燒

　　單獨焚燒是指在專用污泥焚燒爐內(nèi)單獨處置污泥。流化床焚燒爐是目前單獨焚燒技術(shù)中應(yīng)用最多的焚燒裝置，主要有鼓泡式和循環(huán)式兩種，其中尤以鼓泡流化床，焚燒爐應(yīng)用較多。

　　鼓泡流化床

　　污泥單獨焚燒時，在焚燒爐啟動階段，可通過安裝啟動燃燒器或向焚燒爐膛內(nèi)添加輔助燃料等方式將爐膛溫度預(yù)熱至850℃以上，然后向焚燒爐爐膛內(nèi)供給污泥。

　　混合焚燒技術(shù)

　　污泥與生活垃圾混燒

　　在生活垃圾焚燒廠的機械爐排爐、流化床爐、回轉(zhuǎn)窯等焚燒設(shè)備中，污泥可以以直接進(jìn)料或混合進(jìn)料的方式與生活垃圾混合焚燒。

　　污泥與生活垃圾直接混合焚燒時會增加煙氣和飛灰產(chǎn)生量，降低灰渣燃燼率，增加煙氣凈化系統(tǒng)的投資和運行成本，降低生活垃圾發(fā)電廠的發(fā)電效率和垃圾處理能力。

　　污泥的水泥窯協(xié)同處置

　　經(jīng)水泥窯產(chǎn)生的高溫?zé)煔飧苫蟮奈勰噙M(jìn)入水泥窯煅燒可替代部分黏土作為水泥原料，達(dá)到協(xié)同處置污泥的目的。干化后的污泥可在窯尾煙室(塊狀燃料)或上升煙道、預(yù)分解爐、分解爐喂料管(適用于塊狀燃料)等處喂料。

　　利用水泥窯系統(tǒng)處置污泥時須控制污泥中硫、氯和堿等有害元素含量，折合入窯生料其硫堿元素的當(dāng)量比S/R應(yīng)控制為0.6~1.0，氯元素應(yīng)控制為0.03~0.04%。利用水泥窯焚燒污泥的直接運行成本為60～100元/t(80%濕污泥)。

　　污泥的燃煤電廠協(xié)同處置

　　可利用燃煤電廠的循環(huán)流化床鍋爐、煤粉鍋爐和鏈條爐等焚燒爐將污泥與煤混合焚燒。為提高污泥處置的經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)先考慮利用電廠余熱干化污泥后進(jìn)行混燒。

　　直接摻燒污泥會降低焚燒爐內(nèi)溫度和焚燒灰的軟化點，增加飛灰產(chǎn)生量，增加除塵和煙氣凈化負(fù)荷，降低系統(tǒng)熱效率3%～4%，并引起低溫腐蝕等問題。

　　利用火電廠焚燒污泥的單位運行成本為100～120元/t(80%濕污泥)，系統(tǒng)改造成本約為15萬元/t(80%濕污泥)。

　　消耗及污染物排放

　　焚燒物料消耗

　　污泥焚燒消耗的物料主要是燃料、水、堿性試劑和吸附劑(如活性炭)等。

　　為加熱和輔助燃燒，需添加輔助燃料。將重油作為輔助燃料時，其消耗為0.03～0.06m3/t干污泥;將天然氣作為輔助燃料時，其消耗4.5～20m3/t干污泥。

　　污泥焚燒主要用水單元是煙氣凈化系統(tǒng)，水耗均值約為15.5m3/t干污泥。其中，干式煙氣凈化系統(tǒng)基本不消耗水，濕式系統(tǒng)耗水量最高，半濕式系統(tǒng)居于兩者之間。

　　堿性試劑如氫氧化鈉消耗為7.5~33kg/t干污泥，熟石灰乳消耗為6～22kg/t干污泥。

　　焚燒能量消耗

　　污泥焚燒廠主要消耗熱能和電能。熱能產(chǎn)出量與污泥低位熱值高低密切相關(guān)，經(jīng)由煙氣處理和排放造成的熱量損失約占污泥焚燒輸出熱量的13%～16%。

　　污泥焚燒廠消耗電能的主要工藝單元是機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)，電耗通常為 60~100kW·h/t(80%濕污泥)。

　　污泥焚燒的污染物排放

　　大氣污染物

　　由于國內(nèi)污泥焚燒大氣污染物排放數(shù)據(jù)較少，根據(jù)對國外污泥焚燒廠大氣污染物排放統(tǒng)計，污泥焚燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)凈化處理后，通常

　　煙塵排放濃度為0.6~30mg/m3;

　　二氧化硫排放濃度為50mg/m3以下;

　　氮氧化物(以NO2計)排放濃度為50~200mg/m3;

　　二噁英排放濃度在0.1ngTEQ/Nm3以下;

　　重金屬鎘排放濃度為0.0006~0.05mg/m3，汞排放濃度為0.0015~0.05mg/m3。

　　廢水

　　濕式煙氣凈化系統(tǒng)會產(chǎn)生工藝廢水。

　　灰渣收集、處理和貯存廢水：采用濕式撈渣機收集灰渣時，會產(chǎn)生灰渣廢水;污泥露天貯存時，雨水進(jìn)入產(chǎn)生廢水。

　　熱干化過程中產(chǎn)生冷凝水，其化學(xué)需氧量(CODCr)含量高(約為 2000mg/L)，氮也較高(約為600~2000mg/L)，還含有一定量的重金屬。

　　固體殘留物

　　污泥焚燒產(chǎn)生的飛灰約占焚燒固體殘留物總量的90%(流化床);灰渣和煙氣凈化固體殘留物合計約占焚燒固體殘留物總量的10%(流化床)。
 

　　02、最佳可行工藝流程

 

　　污泥焚燒污染防治最佳可行技術(shù)主要包括污泥接收、貯存及給料系統(tǒng)，干化系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)，余熱回收及熱源補充系統(tǒng)，煙氣處理系統(tǒng)，臭氣收集及處理系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)，壓縮空氣系統(tǒng)，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)和自控系統(tǒng)等。

　　污泥干化焚燒污染防治最佳可行技術(shù)工藝流程見圖：

　　最佳可行工藝參數(shù)

　　污泥焚燒高溫?zé)煔庠?50℃以上的停留時間大于2秒，灰渣熱灼減率不大于5%或總有機碳(TOC)不大于3%。

　　循環(huán)流化床焚燒爐流化速度通常為3.6～9m/s，鼓泡流化床焚燒爐流化速度通常為0.6～2m/s。

　　污泥與生活垃圾混合焚燒時，污泥與生活垃圾的質(zhì)量之比不超過1﹕4;利用水泥窯爐混燒的污泥汞含量小于3mg/kgDS，最大進(jìn)料比例不超過混合物料總量的5%。

　　采用半干法煙氣凈化處理工藝時，煙氣停留時間10~15s，堿性吸附劑過量系數(shù)1.5~2.5，脫酸效率>98%。為防止布袋除塵器發(fā)生露點腐蝕，入口氣體溫度應(yīng)為130～140℃。

　　污染物削減及污染防治措施

　　預(yù)除塵+半干法是最佳煙氣凈化組合系統(tǒng)之一。預(yù)除塵可選用旋風(fēng)除塵器，半干法可選用噴霧洗滌器與袋式除塵器的組合。添加堿性吸附劑后的脫酸效率可達(dá)90%以上，可去除0.05~20μm的粉塵，除塵效率可達(dá)99%以上。在布袋除塵器后采用選擇性非催化還原法(SNCR)，可達(dá)到30%~70%的脫硝效率。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，干煙氣含氧量以6%計，煙塵排放濃度不大于30mg/m3，二氧化硫不大于 350mg/m3，氮氧化物不大于450mg/m3。

　　為避免二噁英的生成及其前驅(qū)物的合成，應(yīng)通過優(yōu)化爐膛設(shè)計、優(yōu)化過量空氣系數(shù)、優(yōu)化一次風(fēng)和二次風(fēng)的供給和分配、優(yōu)化燃燒區(qū)域內(nèi)煙氣停留時間、溫度、湍流度和氧濃度等設(shè)計和運行控制方式;避免或加快(<1S)在250～400℃的溫度范圍內(nèi)去除粉塵。在除塵器之前的煙氣流中噴射含碳物質(zhì)、活性炭或焦炭等吸附劑，可降低二噁英排放。污泥焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水集中收集處理。

　　污泥焚燒過程產(chǎn)生的灰渣以及煙氣凈化產(chǎn)生的飛灰分別收集和儲存?；以惺占幹?，飛灰經(jīng)鑒別屬于危險廢物的，按危險廢物進(jìn)行處置。

　　技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性

　　在大中型城市且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)、大型城鎮(zhèn)污水處理廠或部分污泥中有毒有害物質(zhì)含量較高的城鎮(zhèn)污水處理廠，可采用污泥干化焚燒技術(shù)處置污泥。

　　污泥焚燒以流化床焚燒爐應(yīng)用最為普遍。流化床焚燒爐通常適合污泥大規(guī)模集中處置。鼓泡流化床適用于焚燒熱值較低的污泥，循環(huán)式流化床適用于焚燒熱值較高的污泥。

　　若干化和焚燒系統(tǒng)均采用國產(chǎn)設(shè)備，干化焚燒項目的投資成本為30～35萬/噸脫水污泥(含水率以80%計);若全部采用進(jìn)口設(shè)備，干化焚燒項目的投資成本為40～50萬/噸脫水污泥(含水率以80%計)。污泥干化焚燒的直接運行成本約為100-150元/噸脫水污泥(含水率以80%計，不包括固定資產(chǎn)折舊)。

　　最佳環(huán)境管理實踐

　　污泥干化焚燒廠的選址遵循就近原則，優(yōu)先考慮充分利用污泥焚燒產(chǎn)生的熱量和附近穩(wěn)定的熱源對污泥進(jìn)行干化后再焚燒處置。

　　建立入廠污泥質(zhì)量控制系統(tǒng)，并定期對污泥中砷、鎘、鉻、鉛和鎳等重金屬進(jìn)行監(jiān)測。

　　安裝自動輔助燃燒器，使焚燒爐啟動和運行期間燃燒室保持850℃以上的燃燒溫度。連續(xù)在線監(jiān)測和調(diào)控爐膛溫度、氧氣含量、壓力、煙氣出口溫度和水蒸氣含量等工藝運行參數(shù)。

　　安裝大氣污染物連續(xù)在線監(jiān)測裝置，監(jiān)測粉塵、氯化氫、二氧化硫、一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸铮ㄆ诒O(jiān)測重金屬和二噁英，每年至少2～4次。

　　脫水污泥貯存區(qū)(包括貯存罐和貯存?zhèn)})加蓋并保持微負(fù)壓。空氣中甲烷含量不應(yīng)超過1.25%，并宜將貯存區(qū)空氣抽做焚燒爐一次風(fēng)。焚燒爐不運行期間，應(yīng)避免污泥貯存過量。干化污泥貯存時，其溫度不宜高于40℃,貯存罐須保持良好通風(fēng)，并設(shè)置除臭系統(tǒng)。

　　制定應(yīng)急預(yù)案，防止事故的發(fā)生。污泥焚燒廠安裝消防、防爆、自動監(jiān)測和報警系統(tǒng)，確保焚燒設(shè)備安全、穩(wěn)定、連續(xù)達(dá)標(biāo)運行。

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