污泥干化焚燒技術(shù)及運(yùn)用
- 摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)廢水和城市污水的產(chǎn)量日益增多，污水在處理的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的懸浮物質(zhì)，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為污泥。污泥的成分較為復(fù)雜，若任意堆放將會(huì)對(duì)人類及動(dòng)植物的健康造成較大影響。減量化、穩(wěn)定化和無害化是污泥處理的基本原則。污泥焚燒技術(shù)具有處理速度快、減量化程度高、能源可再利用等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)是污泥處置最徹底的方式，當(dāng)污泥中有毒有害物質(zhì)含量很高且短期不可降低時(shí)尤為實(shí)用。
關(guān)鍵詞：市政污泥；干化；焚燒；運(yùn)用
一、污泥干化、焚燒技術(shù)介紹
1.1 污泥干化技術(shù)
通過開展污泥干化能夠有效降低污泥體積，通常能夠縮小到4倍以上，生產(chǎn)出穩(wěn)定、無菌、無臭的原生物，干化后的污泥產(chǎn)品用途非常廣泛，不僅能夠用作于肥料、土壤改良劑等，同時(shí)也能夠替代部分能源。將污泥干化設(shè)備根據(jù)介質(zhì)與接觸方式進(jìn)行劃分，能夠分為直接加熱、間接加熱兩種形式。其中，直接加熱又稱之為對(duì)流干燥，主要通過熱空氣與污泥直接接觸，從而蒸發(fā)污泥表面上的水分。該種方法利用率高、能夠讓污泥的含固率從25%提升到85%以上，但由于是直接與污泥接觸，傳熱介質(zhì)極其容易受到污泥污染，廢氣需要通過無害處理才能夠排放。直接干燥設(shè)備主要是轉(zhuǎn)鼓干燥器等。但由于直接干燥尾氣處理的成本相對(duì)較高，因此可以采用尾氣循環(huán)技術(shù)進(jìn)行處理，也就是將尾氣傳輸回?zé)犸L(fēng)爐中，其余會(huì)經(jīng)過再生熱氧化器加溫處理后再次排放。間接加熱不與污泥直接接觸，而是通過熱源加熱容器表面所傳遞的熱量接觸污泥，從而實(shí)現(xiàn)干化目的。該種方式能夠不接觸熱介質(zhì)，避免了介質(zhì)與污泥分離環(huán)節(jié)，但是熱傳輸效率與蒸發(fā)率相對(duì)較差，污泥中的有機(jī)物質(zhì)分解不夠徹底，而且還需要配備單獨(dú)熱源系統(tǒng)，會(huì)大大提高維護(hù)成本。
1.2 污泥焚燒技術(shù)
污泥焚燒需要在非常高的溫度下進(jìn)行，在氧氣充足的環(huán)境下讓污泥中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行燃燒反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)化為二氧化氮、二氧化碳、水蒸氣等氣體，焚燒產(chǎn)物主要是煙氣與灰渣。焚燒處理技術(shù)能夠?qū)⒂袡C(jī)物質(zhì)全部分解，并且能夠徹底殺死病原體，提高重金屬穩(wěn)定性，并且焚燒后的污泥體積只有機(jī)械脫水污泥體積的1/10。污泥焚燒設(shè)備主要有階梯焚燒爐、多段焚燒爐等。具有干化后焚燒和直接焚燒兩種形式。其中，干化后焚燒設(shè)備前期投資相對(duì)較大，但處理成本相對(duì)較低，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度和安全角度分析，干化后焚燒形式的經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用性都非常高。
二、市政污泥干化焚燒技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)
2.1 污染控制與尾氣處理
根據(jù)污泥的特點(diǎn)與來源進(jìn)行分析，不同泥質(zhì)的污泥干化焚燒中所產(chǎn)生的氣體多少都會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定影響，包括酸性氣體、重金屬、二惡英等。因此，我們必須要加強(qiáng)廢氣的處理工作，保障所排放的氣體能夠達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)顯示，在焚燒爐中添加石灰石或生石灰，能夠有效降低煙氣中的二氧化氮與二氧化硫等有害氣體。其次，對(duì)于重金屬來說，包括鎘、汞、鉛等，雖然經(jīng)過干燥焚燒能夠大大減少飛灰體積和灰渣，但重金屬依然會(huì)殘留在殘?jiān)?dāng)中，因此，如果重金屬量沒有超標(biāo)，可以將殘?jiān)M(jìn)行回收制作砌磚和水泥等；如果重金屬含量超標(biāo)，為了不對(duì)土地造成污染，不能直接填埋處理，需要采用飛灰再燃的形式進(jìn)行處理，降低重金屬含量后即可進(jìn)行填埋，或者采用化學(xué)制劑將重金屬分解后再利用。二惡英對(duì)環(huán)境的影響非常大，其主要是含有兩個(gè)氧鍵連接兩個(gè)苯環(huán)的有機(jī)氯化物，是一種毒性非常強(qiáng)的致癌物質(zhì)。二惡英的產(chǎn)生渠道主要有兩種，一是污泥中的氯有機(jī)物較高，通過高溫分解能夠產(chǎn)生二惡英，另一種是未完全燃燒所產(chǎn)生的二惡英。在污泥干化焚燒中，為了能夠降低二惡英產(chǎn)生量，通�？梢栽诟苫贌刑砑踊瘜W(xué)藥劑，在燃燒過程中能夠提高“3T”作用效果，從而使燃燒物和氧氣充分混合，形成富氧燃燒狀態(tài)，保障燃燒率，降低二惡英前驅(qū)物生成。其次，可以通過袋式除塵器或活性炭，這樣能夠降低二惡英物質(zhì)重生和吸附率。
再者，通過改進(jìn)燃燒裝置與廢氣處理系統(tǒng)，將被吸附二惡英的灰粒轉(zhuǎn)移到灰渣系統(tǒng)中，之后對(duì)灰渣進(jìn)行加熱處理，加熱溫度至少在1200℃以上，這樣能夠在高溫中迅速分解、燃燒二惡英。
2.2 污泥焚燒產(chǎn)物利用
雖然污泥干化焚燒產(chǎn)物能夠進(jìn)行堆肥和填埋，但其污泥干化焚燒產(chǎn)品計(jì)數(shù)依然非常大。因此，為了避免污泥產(chǎn)品遇水或在潮濕環(huán)境下產(chǎn)生二次污染，我們必須要強(qiáng)化污泥產(chǎn)品的利用率。由于污泥焚燒后的化學(xué)成分與黏土化學(xué)成分類似，所以可以將污泥焚燒產(chǎn)物進(jìn)行燒灰制磚，在制作過程中加入少量的硅砂、黏土，還能夠制造出高質(zhì)量的空心磚，具有質(zhì)量輕、保溫性好、強(qiáng)度高、抗震性強(qiáng)等特點(diǎn)，這樣不僅能夠降低填埋場(chǎng)所占用的土地空間，同時(shí)也能夠?yàn)榻ㄖ袠I(yè)提供更多的材料。
2.3 降低污泥處理成本
由于不同的干化焚燒工藝所造成的成本不同。從本質(zhì)上分析，污泥處理成本主要有設(shè)備成本與運(yùn)行成本。例如流化床焚燒爐，國(guó)產(chǎn)設(shè)備相比國(guó)際要便宜25%~50%左右，因此，可以重點(diǎn)考慮國(guó)產(chǎn)焚燒設(shè)備。對(duì)于特殊行業(yè)所產(chǎn)生的污泥，需要根據(jù)污泥特點(diǎn)選擇適用性強(qiáng)的污泥處理技術(shù)，這樣能夠降低污泥處理成本，提高熱能利用效率，降低運(yùn)行損耗。
三、問題與建議
3.1 在現(xiàn)有燃煤鍋爐上直接摻燒污泥。目前部分城市，嘗試將不超過總?cè)剂狭?0%的濕污泥直接摻入循環(huán)流化床燃煤鍋爐中混燒。由于污泥組分復(fù)雜，污泥中的有害組分會(huì)導(dǎo)致尾部受熱面腐蝕和二次污染物的潛在排放，對(duì)原有電廠運(yùn)行和周邊環(huán)境造成影響。此外，這種方式污泥處理量不能太大，對(duì)于污泥產(chǎn)生量多的城市難以滿足要求。目前尚無相應(yīng)的污泥燃煤鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)，從環(huán)境保護(hù)和能源利用綜合考慮，目前的研究積累還不足以支撐大規(guī)模工業(yè)性推廣活動(dòng)，只能在個(gè)別項(xiàng)目中因地制宜，謹(jǐn)慎實(shí)施。
3.2 來料污泥脫水不到位。從溫州項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行情況來看，來料污泥脫水不到位是影響污泥干化焚燒項(xiàng)目處理處置成本的關(guān)鍵原因。大多數(shù)污水處理廠僅重視凈化水的指標(biāo)參數(shù)是否滿足相應(yīng)規(guī)范的要求，而忽視所產(chǎn)生污泥的品質(zhì)是否滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。例如污泥的含水率、礦物油脂含量等指標(biāo)大部分污水處理廠無法達(dá)到，這將大大增加了污泥處理處置的難度。因此，建議對(duì)污水處理廠產(chǎn)生的污泥進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)和管理。
3.3 缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的污泥焚燒系統(tǒng)。目前已經(jīng)運(yùn)行的污泥處理系統(tǒng)中，通常的污泥干化設(shè)備有傾斜槳葉式干燥機(jī)、中溫帶式干燥機(jī)、流化床低溫干化機(jī)等，對(duì)污泥進(jìn)行干化。設(shè)備投資高，運(yùn)行成本為200~300元/t，我國(guó)大部分城市財(cái)政難以支撐；而目前國(guó)內(nèi)還缺乏系統(tǒng)成熟的技術(shù)和設(shè)備，未能形成標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。因此，限制了我國(guó)污泥焚燒技術(shù)的提高和發(fā)展。
3.4 加強(qiáng)對(duì)污泥焚燒飛灰屬性的研究。生活垃圾焚燒爐的飛灰被認(rèn)定為危險(xiǎn)廢物，而污泥焚燒飛灰的毒性，應(yīng)進(jìn)行充分的研究后再進(jìn)行定義。
四、結(jié)束語
加強(qiáng)污泥處理對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量中有著重要意義。探究污泥干化處理、焚燒處理兩種技術(shù)，旨在提高我國(guó)污泥處理質(zhì)量與利用效率。
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