火力發(fā)電廠污泥改造方案探索
摘要:為了實現(xiàn)污泥處理處置無害化、減量化、穩(wěn)定化和資源化,誕生了多種污泥處理處置技術(shù)路線,其中利用電廠煙氣余熱將污泥干化后與電廠配煤焚燒相結(jié)合是比較經(jīng)濟且簡單易行的技術(shù)路線。針對污泥處理處置的技術(shù)路線進行分析和總結(jié),為污泥處理、處置技術(shù)的應(yīng)用提供參考。進而以肇慶2×350MW電廠工程為例,介紹火力發(fā)電廠廢水污泥處理系統(tǒng)的改造設(shè)計,提出污泥系統(tǒng)改造設(shè)計的方法,提出了相對安全的污泥系統(tǒng)改造方案。
關(guān)鍵詞:減量化;資源化;燃煤電廠;廢水;污泥脫水;離心脫水機;污泥濃縮池;
1 污泥處理概述
污泥是污水處理后的必然產(chǎn)物,污泥是一種高水分的多孔介質(zhì)物質(zhì),含水量高,未經(jīng)處理的污泥含水率高達75%~99%,主要由吸附水、內(nèi)部水、毛細水和間隙水組成。污泥中并含有潛在利用價值的有機質(zhì)、氮、磷、鉀和各種微量元素,但也含有寄生蟲卵、病原微生物等致病物質(zhì),以及重金屬銅、鋅、鉻等。同時還含有難降解有毒有害物質(zhì)多氯聯(lián)苯、二噁英等。由于污泥的這種特殊結(jié)構(gòu)和組成成分不同,導致污泥處理處置的方法因此不同,甚至有的處理比較困難,如果不妥善處理,將會會對環(huán)境造成二次污染。
大連夏家河污泥處理廠于2009年建成運行,是我國第一個采用BOT方式建設(shè)的城市污泥集中處理廠;該項目采用德國利浦公司(LIPP)厭氧發(fā)酵/工業(yè)化制氣技術(shù),通過污泥厭氧罐對污泥厭氧消化分解,實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化;將系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣進行脫硫、脫碳處理后,供給城市燃氣管網(wǎng),首次實現(xiàn)了污泥資源化綜合利用。
2 污泥處理方法
污水處理產(chǎn)生的污泥一般首先采用重力、氣浮或機械等方法對污泥進行預(yù)處理,同時根據(jù)不同成分污泥,加入PAM、石灰等,以便污泥進行沉降,然后送入壓濾機。常見的壓濾機為離心脫水機、板框壓濾機、箱式壓濾機、帶式壓濾機,經(jīng)壓濾后的污泥含水率為60%~85%,體積可減少到原來的1/10,便于后續(xù)的處理。
2.1 污泥農(nóng)用
污泥農(nóng)用能耗低,運行費用低,其中有機部分可轉(zhuǎn)化成土壤改良劑成分,有利于恢復(fù)生態(tài)環(huán)境,但是重金屬等有害物質(zhì)卻不能夠消除,將對土壤形成污染,而且植物吸收后的重金屬影響人體健康。
2.2 污泥填埋、海洋傾倒
污泥填埋、傾倒操作簡單,處理費用低,但是,隨著生態(tài)環(huán)境意識的加強,土地資源日益緊張,這種方式受到了各方面的批評和抵制。
2.3 污泥焚燒
污泥焚燒是最徹底的處理方法,它能使有機物全部炭化,殺死病原體,可最大限度地減少污泥體積,缺點在于處理設(shè)施投資大,處理費用相對較高。
3 污泥處理在燃煤電廠的應(yīng)用分析
由于土地資源緊張以及環(huán)境污染等其它問題,特別是在大城市,污泥土地利用和填埋比例逐漸下降,而焚燒比例不斷上升,并逐漸成為主要的污泥處理手段之一。由于經(jīng)過預(yù)處理的污泥含水量仍然很高,不能夠直接焚燒,必須進行深入干化。利用燃煤電廠排放的煙氣余熱進行污泥干化,既解決了污泥干燥的能源消耗問題,又提高了電廠的效率。
燃煤電廠排放的煙氣余熱屬于低品位熱量,煙氣排放量大、溫度低,很難進行回收,大部分熱量排放到大氣環(huán)境中了。但此部分煙氣中含有的熱量卻是污泥干化的理想熱源,將廢棄的煙氣余熱再利用,經(jīng)過對污泥干活,排放煙氣溫度降低,對煙霧消白起到了良好的效果。經(jīng)干化處理后的污泥熱值低,一般需要添加輔助燃料協(xié)同焚燒,燃煤電廠本身需要燃燒大量的煤炭,將污泥和原煤混合摻燒用來發(fā)電,焚燒后的灰渣通過電廠原有的灰渣系統(tǒng)排放。即增加了熱值,又解決了輔助燃料問題。此方案將大大降低了污泥處理的運營成本,是能源循環(huán)再利用的典型應(yīng)用,既解決了污泥干燥的能源消耗問題,又提高了電廠的效率。污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)工藝流程見圖1。
利用燃煤電廠煙氣余熱進行污泥熱干化焚燒技術(shù)具有以下特點和優(yōu)點:
(1) 污泥無害化、穩(wěn)定化。燃煤電廠煙氣除塵后煙氣溫度一般在120~200℃,利用煙氣余熱干化污泥,屬于低溫熱化干燥污泥,污泥的有害氣體釋放量少,降低了污泥干化過程中產(chǎn)生的污染物,干化過程中濕污泥可以吸附煙氣中的PM2.5、PM10;濕污泥在干化過程中可以吸收煙氣中20%~25%的SO2;大量的煙氣對污泥干化過程中釋放的少量氣體有稀釋和化學作用,不僅確保煙囪排放的氣體達標,而且使煙囪排放的氣體更加干凈。所以利用煙氣余熱干化污泥技術(shù)實現(xiàn)了污泥無害化、污泥穩(wěn)定化處理,同時也把污泥對環(huán)境影響程度降到最低。
(2) 污泥減量化。污泥干化使污泥含水率由80%降至30%,體積可以減少4~5倍。實現(xiàn)了污泥減量化。
(3) 污泥資源化。污泥干化、協(xié)同焚燒處理處置后,污泥的原始熱值得到充分利用,焚燒后的灰渣可以作為建筑材料、路基材料等加以利用,實現(xiàn)了污泥處理處置的資源化利用價值。
(4) 工藝簡單。污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)工藝,需要增加污泥存儲系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、釋放氣體控制系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)。整個工藝結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)穩(wěn)定,不影響鍋爐的正常運行。
(5) 處理成本低。燃煤電廠的煙氣排量很大,煙氣蘊含著巨大的熱能。利用煙氣余熱干化污泥,污泥的有機質(zhì)不被破壞、保存了95%以上的原始污泥熱值。這樣將大大降低了污泥處理處置的投資成本和運營成本。
依據(jù)上述因素污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù),從根本上實現(xiàn)了污泥處理處置的無害化、減量化、穩(wěn)定化和資源化目標。
4 肇慶市大旺高新區(qū)及肇慶電廠污泥處理
4.1 肇慶市大旺高新區(qū)情況介紹
近年來,肇慶積極引入市場化手段,加強環(huán)境保護,大力謀劃,推進環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為解決污泥處理問題,環(huán)保企業(yè)運用新技術(shù),以污泥制磚,每年可處理30萬t污泥。肇慶電廠所在的大旺鎮(zhèn),常住人口15萬,污水廠日處理量25000t/d,實際處理水量大約為10000t/d,污泥產(chǎn)量少,有機成分含量小,采用煙氣干化焚燒方案并不經(jīng)濟,所以采用簡單填埋處置。待污泥量增加到一定量,可以考慮采用電廠熱煙氣來進行污泥干化焚燒方式來處理。
4.2 肇慶電廠污泥處理現(xiàn)狀
肇慶電廠2×350MW機組正常運行時產(chǎn)生的廢水量約23m3/h,24h連續(xù)運行,平污泥產(chǎn)生量約為50kg/t,含水率70%~80%。廢水經(jīng)過處理后產(chǎn)生的污泥主要含有石灰石、金屬氫氧化物沉淀物、鈣鹽沉淀物,污泥具有鹽分高,有機物含量低,不易脫水等特性。
(1) 目前,電廠污泥處理系統(tǒng)是將水質(zhì)凈化系統(tǒng)污泥、工業(yè)廢水系統(tǒng)污泥、脫硫廢水系統(tǒng)污泥、生活廢水污泥匯總后集中脫水處理,污泥處理的量大,現(xiàn)場配置的兩臺國產(chǎn)板框壓濾機的處理能力不足,無法及時處理全部污泥,導致絮凝沉淀池和污泥濃縮池內(nèi)污泥淤積,嚴重影響系統(tǒng)的正常運行,給企業(yè)安全生產(chǎn)帶來較大壓力。更重要的是凈化系統(tǒng)污泥和其他污泥混合,后續(xù)的污泥的后續(xù)處理成本提高。
(2) 由于水質(zhì)凈化系統(tǒng)的污泥主要是來自北江水中泥沙的沉積,且泥量較大,脫水后可直接填埋。而工業(yè)廢水系統(tǒng)、脫硫廢水系統(tǒng)、生活廢水系統(tǒng)的污泥量較少,但與水質(zhì)凈化系統(tǒng)污泥的性質(zhì)不同,其污染離子含量高,均為有害污泥,需進行深度處理。如將水質(zhì)凈化處理系統(tǒng)污泥分開脫水處理,將大大減少有害污泥的處理量,從而降低污泥處理成本,減少環(huán)境污染。
(3) 現(xiàn)有污泥濃縮池的上清液自流進入工業(yè)廢水處理系統(tǒng),處理后的廢水少量回用生產(chǎn)現(xiàn)場,大部分廢水排往市政污水處理廠,增大了廢水的排放量。如果將水質(zhì)凈化處理系統(tǒng)污泥分開脫水處理,則該系統(tǒng)析出的水可返回水質(zhì)凈化處理回收水池再利用,提高污水回用率,降低生產(chǎn)成本。
4.3 改造方案簡介
采用水質(zhì)凈化系統(tǒng)污泥和其他污泥分開的方案,將凈化系統(tǒng)污泥單獨處理。
(1) 實施方案及設(shè)備參數(shù)
新增1臺出力為15m3/h 的離心脫水機處理凈化系統(tǒng)污泥,同時預(yù)留1套脫水機的場地。脫水機安裝在二樓,標高為7.85m,下部設(shè)置泥斗,泥斗采用液壓系統(tǒng)控制,泥斗容積8m3,PLC系統(tǒng)控制箱1套、污泥進料泵2臺、PAM加藥裝置1套、沖洗水泵1臺及其配套管路等。新增1臺污泥濃縮池,容積100m3,用于濃縮工業(yè)污泥。
(2) 建筑物參數(shù)
安裝離心脫水機的建筑物(脫水車間)設(shè)計為兩層,單層建筑面積為86.7m2,二層為全封閉形式,配套安裝電動起重機1臺(2T)。建筑物采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方式。
(3) 實施效果
項目改造完成后經(jīng)調(diào)試試運,系統(tǒng)能夠達到額定出力,將對電廠安全、節(jié)能、環(huán)保等方面起到重要的作用。
5 結(jié)語
經(jīng)過初步分析,進行電廠污泥處理的合理方案應(yīng)該將凈化系統(tǒng)的污泥和其他污泥分開,能夠減少污泥排放,降低生產(chǎn)成本,提高資源綜合利用率。同時具有以下優(yōu)勢:
(1) 可以改善電廠化學污泥系統(tǒng)的運行狀況,提高全廠污泥處理系統(tǒng)的出力,增強系統(tǒng)運行的可靠性和靈活性,有利于安全生產(chǎn)。
(2) 有利于降低有害污泥處理量,減少環(huán)境污染,從而降低污泥處理成本和電廠環(huán)保投入。有利于污水回收再利用,減少全廠耗水量,有良好的經(jīng)濟效益。
原標題:火力發(fā)電廠污泥改造方案探索