市政污泥與生活垃圾共處理工藝及其應(yīng)用

錢 兵，李 軍，周圣慶

（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

1 市政污泥處理現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計，截至2014年3月底，全國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠3622座，污水處理能力約1.77×108m3/d。城市污泥產(chǎn)生量近3.8×107t/d（以含水率80%計）。但是80%的污水處理廠建有污泥濃縮設(shè)備，80%污泥沒有得到穩(wěn)定化處理處置，呈現(xiàn)出“重水輕泥”的現(xiàn)狀。

目前污泥主要處理技術(shù)有衛(wèi)生填埋、海洋投棄、焚燒、農(nóng)用等技術(shù)。現(xiàn)階段污泥焚燒是污泥處理技術(shù)的主流，而污泥填埋的比例將逐漸降低。污泥焚燒和熱能利用將是污泥處理處置的發(fā)展方向之一，今后焚燒的比例也將會逐步增加。

針對填埋、焚燒、土地利用技術(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。

由于污泥焚燒廠投資費用較高，而且會產(chǎn)生有毒、有害氣體，對環(huán)境造成二次污染。如果將污泥送往生活垃圾焚燒發(fā)電廠混燒，既可避免對環(huán)境的二次污染，又能實現(xiàn)對污泥的無害化、資源化處理。

表1 污泥處理主要技術(shù)比較一覽

2 市政污泥與生活垃圾共處理特性分析

2.1 污泥的含水特性

從污水處理廠出來的污泥的含水率一般是在80%左右，此時的污泥主要水分組成為毛細(xì)結(jié)合水、胞內(nèi)水和吸附水，如圖1所示。

圖1 污泥中各種水分示意

污泥中各種水去除根據(jù)分子間的親和力大小不同而采取相應(yīng)的去除工藝。其中間隙水，又稱自由水，被污泥固體包圍，不與固體直接結(jié)合，作用力弱，很容易分離，是污泥濃縮的主要對象，約占污泥水分總量的70%，依靠沉淀池即可去除；表面吸附水，又叫游離水，污泥常處于膠體狀態(tài)，表面張力作用吸附水分較多。表面吸附水的去除較難，特別是細(xì)小顆?；蛏锾幚砗笪勰啵浔砻婊钚约笆Ｓ嗔鰪?qiáng)，黏附力大，常用混凝方法以達(dá)到凝結(jié)作用而使污泥固體與水分離；毛細(xì)結(jié)合水是在細(xì)小污泥顆粒周圍的水，包括顆粒接觸面上的楔形毛細(xì)結(jié)合水、充滿于固體本身裂隙中的氈細(xì)結(jié)合水，需要較高的機(jī)械作用力來分離。約占污泥中水分總量的20%；細(xì)胞內(nèi)水是被包圍在微生物的細(xì)胞膜中，與固體結(jié)合得很緊，要去除它必須破壞細(xì)胞膜。用機(jī)械方法不能脫除，采用其他方法破壞細(xì)胞膜，使內(nèi)部水變成外部液體從而進(jìn)行去除。由于污泥干化成本遠(yuǎn)大于污泥脫水成本，所以在污泥濃縮時，應(yīng)通過脫水技術(shù)盡可能去除污泥中的水分。

2.2 污泥的干燥特性

根據(jù)污泥干燥特性可知，污泥干燥過程分為3個區(qū)域：首先是濕區(qū)，在這個區(qū)域的污泥能自由流動；然后是黏滯區(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)污泥的含水率為40%～60%，具有黏性，不能自由流動；最后是粒狀區(qū)，這個區(qū)域的污泥呈粒狀容易和其他物質(zhì)混合。由于污泥與生活垃圾混合焚燒共處理，就要求污泥干燥至粒狀區(qū)，這樣可使得污泥與垃圾充分的混合入爐焚燒［1］。

2.3 污泥熱值特性

從表2看出，污泥的低位熱值隨著污泥含固率的提高而提高，當(dāng)污泥的含固率在45%～70%時，污泥的低位熱值為3528～8131 kJ/kg，相當(dāng)于我國城市生活垃圾焚燒低位熱值范圍。因此需要將污泥脫水至適合的含水率才能與生活垃圾同時入爐焚燒。

表2 不同含水率污泥低位熱值

2.4 生活垃圾與污泥摻燒比例規(guī)范

《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)規(guī)范》規(guī)定干化污泥（含固率90%以上）與垃圾混合的質(zhì)量比不宜大于1∶3，脫水污泥（含固率25%） 與生活垃圾直接混燒比例不宜大于1∶4。

綜合上述特征分析，現(xiàn)制定一套符合國情的污泥與生活垃圾共處理的工藝。

3 實例介紹

某市生活垃圾焚燒發(fā)電廠污泥處理項目，一期污泥日處理規(guī)模120t/d，二期污泥日處理規(guī)模達(dá)250 t/d，其中污泥為市政污泥。

3.1 工藝流程

項目主要將含水率80%～90%污泥，先經(jīng)機(jī)械壓榨深度脫水至60%左右，其產(chǎn)生的污水并入生活垃圾滲瀝液處理管網(wǎng)，隨滲瀝液一同處理；再通過干化技術(shù)使污泥含水率降至30%及以下；最后與生活垃圾一同入爐焚燒，可實現(xiàn)污泥的無害化處理和資源化再利用。其工藝流程見圖2。

3.2 工藝介紹

3.2.1 污泥脫水

在污泥進(jìn)行脫水之前，應(yīng)加入改性劑（絕干污泥量的2%～5%）對其進(jìn)行一定的預(yù)處理以提高其脫水性能：脫水污泥和污泥改性劑在污泥改性混合器內(nèi)快速、均勻地混合，改性后污泥輸送到連續(xù)深度脫水壓榨機(jī)，在高壓、密集作用力下實現(xiàn)污泥脫水。

圖2 某市污泥處理工藝流程

該工藝中脫水機(jī)采用連續(xù)污泥深度脫水設(shè)備，連續(xù)污泥深度脫水工藝具有脫水效果好、污泥減量率高、藥耗低、操作連續(xù)簡便等顯著優(yōu)勢。與傳統(tǒng)脫水工藝相比，連續(xù)污泥深度脫水工藝不需要對污泥稀釋加藥混合調(diào)理，而是與改性劑直接混合脫水。

3.2.2 污泥干化

1）污泥通過輸送機(jī)輸送到低溫射流干化室內(nèi)。進(jìn)入干化室的污泥，運用低溫射流干化技術(shù)干化污泥，射流干化后的污泥通過輸送機(jī)輸送至自然干化室，再通過自然干化至30%。

低溫射流干化工藝是利用音障原理，采用高速風(fēng)機(jī)產(chǎn)生超高速氣流沖擊波對污泥進(jìn)行破碎，使污泥和水在粉碎的過程中分離，然后再經(jīng)過氣、液、固三相分離裝置進(jìn)行脫水和固體顆粒的回收。低溫射流干化具有處理成本低、自動化程度高、占地面積小等特點。

2）若泥量較少或可利用面積較大時，可直接利用輸送機(jī)將脫水后的污泥輸送到低溫干化場地，污泥的堆積厚度控制在20 mm左右。干化室場地內(nèi)需設(shè)置成密閉、微負(fù)壓、透光的太陽能干化室，場內(nèi)空氣可引入垃圾坑或爐膛。

低溫自然干化室：利用太陽能等其他熱源控制干化室室內(nèi)溫度在40～50℃，再通過溫室內(nèi)的污泥攤曬裝置對污泥攤曬，使得污泥不斷地翻動，從而大大縮短污泥干化時間。

3.2.3 生活垃圾與污泥混燒

干化后的污泥通過污泥進(jìn)料裝置與生活垃圾按1∶6的比例一同入爐焚燒。污泥進(jìn)料裝置設(shè)置旋轉(zhuǎn)閥，可通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)閥來控制污泥的進(jìn)量，最終來控制生活垃圾與污泥的混合比例。生活垃圾與污泥掉落在推料平臺上，通過推料器將生活垃圾和污泥推入爐膛，污泥與垃圾在垃圾爐排爐的作用下，可保證垃圾在進(jìn)入落渣管前完全燃盡。

焚燒產(chǎn)生的煙氣可利用焚燒發(fā)電廠中脫酸塔、袋式除塵器等設(shè)備，使得煙氣達(dá)標(biāo)排放，符合GB 18485—2014城鎮(zhèn)污水處理處置技術(shù)規(guī)范，焚燒產(chǎn)生的灰渣可作為制磚的原材料，最終實現(xiàn)污泥的資源化利用。

4結(jié)論

從某市生活垃圾焚燒發(fā)電廠項目的運行狀況可看出，市政污泥與生活垃圾共處理工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)對污泥減量化、無害化、資源化處理，符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，是一套較先進(jìn)的處理工藝。

［1］ 王羅春.污泥干化與焚燒技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.