污泥干化焚燒技術(shù)的應(yīng)用探究

周凌峰

摘 ?要：污泥減量化、無害化以及穩(wěn)定化是進(jìn)行污泥處理的目的。文章通過污泥的回收與利用，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境，綜合利用資源。對(duì)典型污泥處理裝置進(jìn)行分析，重點(diǎn)闡述了污泥干化焚燒的必要性，對(duì)污泥干化焚燒工藝的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞：污泥干化;焚燒技術(shù);循環(huán)流化床鍋爐

中圖分類號(hào)：TQ610.9 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2016）26-0038-02

當(dāng)前，污水處理技術(shù)日益完善，污水處理廠建設(shè)速度不斷提高，從而提高了污水處理的質(zhì)量，與此同時(shí)，污泥量隨著污水處理量的增加而不斷的增加。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥中含有大量的重金屬、病菌等各種污染物，當(dāng)對(duì)污泥不進(jìn)行處理，或者不有效處理，那么就會(huì)給環(huán)境造成二次污染。但是，當(dāng)前我國處理污水過程中存在的“重水輕泥”的問題嚴(yán)重，造成了污泥處理不能滿足要求。實(shí)際上，當(dāng)前環(huán)境污染問題的一個(gè)有效解決途徑就是無害化處理污泥。

1 ?典型污泥處理裝置分析

當(dāng)前，填埋法、焚燒法、土地利用法即堆肥法、海洋排放法是世界上常見的典型污泥處理的措施。

第一，填埋法。早在二十世紀(jì)的六十年代就出現(xiàn)了利用填埋的方式處理污泥。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，填埋法處理污泥的技術(shù)發(fā)展越來越成熟。采用填埋法處理污泥，突出優(yōu)勢(shì)在于處理污泥的容量大，但是需要投資比較小，更重要的是見效非?？?。因?yàn)椴捎锰盥穹ㄌ幚砦勰?，要求較高的污泥土力學(xué)性質(zhì)，并且處理污泥的場(chǎng)地要求面積足夠大，運(yùn)輸污泥的費(fèi)用過高，同時(shí)，對(duì)于污泥處理過程中為了使得地下水不受到污染必須對(duì)地基采取防滲措施。目前世界上很多國家與地區(qū)已經(jīng)禁止建造新的污泥填埋場(chǎng)所。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們環(huán)保意識(shí)不斷提升，近來不斷減小污泥填埋的比重。

第二，焚燒法處理污泥。利用焚燒法處理污泥實(shí)際上是通過高溫技術(shù)處理污泥，也就是在焚燒爐中將被處理的有機(jī)廢物和一定量過?？諝膺M(jìn)行混合，從而使其發(fā)生氧化分解，在焚燒爐的高溫條件下，有機(jī)廢物含有的有害物質(zhì)、有毒物質(zhì)等由于氧化熱解從而被破壞。有機(jī)廢物盡可能的被焚燒，從而使得有機(jī)廢物變成無害的物質(zhì)或者有毒有害物質(zhì)盡可能的減少，并且為了避免二次污染的出現(xiàn)，要確保新污染物的產(chǎn)生盡量得到避免，這是焚燒的主要的目標(biāo)。目前，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，通過科學(xué)的焚燒技術(shù)與預(yù)處理措施，能夠使得污泥熱能自足得到滿足，同時(shí)，能夠使得環(huán)境保護(hù)的要求得到滿足。

第三，土地利用法處理污泥。通常在污泥中含有的有機(jī)物比較豐富，同時(shí)，污泥中的氮磷鉀等營養(yǎng)元素比較豐富，包括Ca、Mg，F(xiàn)e等在內(nèi)的植物生長所必須要的微量元素的含量豐富。在農(nóng)田中使用污泥，能夠使得土壤結(jié)構(gòu)得到改良，從而使得土地的肥力等級(jí)，對(duì)于農(nóng)作物的生長具有促進(jìn)作用。雖然通過土地利用的方式處理污泥，其能耗比較低，在可以回收利用的污泥中其養(yǎng)分比較多等優(yōu)勢(shì)顯著，然而，多種重金屬污染與病原菌等存在污泥中，所以，世界上各個(gè)國家都對(duì)農(nóng)用污泥重金屬的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了制定，并且，對(duì)無害化要求進(jìn)行明確，嚴(yán)格限制單位面積土地應(yīng)用污泥的量。2003年1月1日開始，瑞士政府嚴(yán)禁在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用污水廠的污泥，全部污水廠污泥都要求通過焚燒進(jìn)行處理。如果污泥長期在農(nóng)業(yè)堆肥中得到應(yīng)用，由于重金屬等有害物質(zhì)使得人們的健康受到影響。

第四，海洋排放法處理污泥。把沒有經(jīng)過處理的污泥向海洋中進(jìn)行直接的排放是海洋排放法處理污泥。海洋排放法處理污泥的主要的優(yōu)勢(shì)在于，經(jīng)濟(jì)方便，然而，由于污泥排放物中含有復(fù)雜的成分，嚴(yán)重污染海洋，從而使得人類安全受到威脅。因此，早在1991年美國已經(jīng)通過法律措施對(duì)象海洋中進(jìn)行污泥排放的行為進(jìn)行嚴(yán)格的制止。1991年5月，歐盟發(fā)布《Directive Concerning Urban Waste Water Treatment》，規(guī)定自從1998年12月31日開始， 不能將污泥傾倒入水體中。

2 ?污泥干化焚燒的必要性

相對(duì)于其他的污泥處理方法，污泥焚燒法的優(yōu)勢(shì)非常顯著：

第一，利用焚燒的方式對(duì)污泥進(jìn)行處理，能夠盡可能的減小污泥的體積，從而使得通過其他方法進(jìn)行污泥處理過程中出現(xiàn)的大量空間問題得到有效解決，當(dāng)前社會(huì)土地資源越來越緊缺，減少土地資源的占用無疑具有非常重要的意義。

第二，污泥被焚燒以后，能夠分解剩余的污泥內(nèi)的有機(jī)物以及水分，少量無機(jī)物被焚燒成灰，所以，對(duì)于最終物質(zhì)而言，需要處理的物質(zhì)不多，并且重金屬離子問題不存在。污泥通過焚燒之后的第的焚燒灰可以作為建筑原材料。實(shí)際上，污泥焚燒處理污泥，不但安全并且具有極大的經(jīng)濟(jì)性。

第三，利用干化焚燒方式處理污泥，由于具有非?？斓奶幚硭俣?，因此，長期存儲(chǔ)是不需要的。與此同時(shí)，通過干化焚燒的方式進(jìn)行污泥的處理，由于采用了就地焚燒技術(shù)，使得長距離運(yùn)輸?shù)膯栴}得到避免。

第四，通過干化焚燒技術(shù)，能夠?qū)δ芰窟M(jìn)行回收利用，在供熱與發(fā)電方面具有重要應(yīng)用。處理各種污泥時(shí)，污泥干化是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，如果降低污泥的含水量到一定稱帝，污泥的形態(tài)就會(huì)從流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，從而極大的縮小了體積。在流態(tài)轉(zhuǎn)換為固態(tài)的過程中，通過穩(wěn)定劑的添加等措施，能夠使得污泥處理時(shí)限無害化、穩(wěn)定化，確保了資源的有效利用。有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，污泥減量化效果最為顯著的含水量為45%-50%左右。當(dāng)繼續(xù)降低含水量，會(huì)弱化減量化的效果。所以，對(duì)于污水處理廠中含水量75%～90%左右的污泥降低含水量，使其大約為50%，能夠使得污泥的質(zhì)量減少，同時(shí)，可以充分焚燒，實(shí)現(xiàn)二次有效利用資源。

當(dāng)前，采用干化后的污泥通過熱電廠循環(huán)流化床鍋爐焚燒技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行處理，是我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，滿足我國國家戰(zhàn)略發(fā)展提出的“減量化、再利用、再循環(huán)”的要求，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益非常顯著，具有廣闊的發(fā)展前景。

3 ?污泥干化焚燒工藝的應(yīng)用

當(dāng)前，污水處理廠對(duì)污泥進(jìn)行處理的問題越來越突出，某熱電廠基于循環(huán)流化床鍋爐建設(shè)了350 t/d的污泥干化焚燒裝置。通過熱電廠優(yōu)勢(shì)，把品味低的蒸汽作為熱源對(duì)污泥進(jìn)行干化，同時(shí)，利用循環(huán)流化床鍋爐通過焚燒的方式處理干化的污泥。利用循環(huán)流化床鍋爐對(duì)干化污泥進(jìn)行焚燒的流程如下：利用污水廠的運(yùn)泥車把污泥向污泥緩存料倉進(jìn)行運(yùn)輸，污泥被利用輸送系統(tǒng)向污泥干化車間進(jìn)行輸送，對(duì)其干化處理是通過污泥干燥機(jī)利用蒸汽間接加熱實(shí)現(xiàn)的。在封閉狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)污泥的干燥，對(duì)于廢氣的冷卻是通過冷凝器實(shí)現(xiàn)的，向鍋爐引入不凝結(jié)的氣體，同時(shí)在鍋爐內(nèi)焚燒不凝結(jié)的氣體，在城市污水管網(wǎng)中直接排入冷凝的污水，從而使得冷凝的污水被輸送到污水處理廠，利用加熱蒸汽進(jìn)行冷凝的方式，進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)再利用，一方面使得環(huán)境污染得到避免，另一方面，使得資源的利用得到提高，節(jié)約了能源。利用干化處理的污泥中大約有40%的含水量，把干化處理的污泥向儲(chǔ)煤棚進(jìn)行輸送，和原煤進(jìn)行摻合，一起送入到鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，燃燒以后產(chǎn)生的灰渣，通過鍋爐原有的除渣系統(tǒng)進(jìn)行排出再次進(jìn)行利用。如圖1 所示。

在污泥焚燒系統(tǒng)中，基于污泥焚燒的特征，工業(yè)燃煤利用煤的上料系統(tǒng)輸送到流化床中，在爐內(nèi)進(jìn)行焚燒是基于輔助燃料進(jìn)行的。在焚燒的過程中，會(huì)產(chǎn)生高溫的煙氣，這些煙氣向余熱回收系統(tǒng)輸送。

新鮮空氣與污泥倉臭氣提供了焚燒的一次風(fēng)，同時(shí)，對(duì)蒸汽加熱式一次空氣風(fēng)預(yù)熱器進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)污泥的熱值比較低的時(shí)候，或者是污泥具有比較高的含水量的時(shí)候，可以把流化的空氣進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度升高，達(dá)到120 ℃左右，從而使得入爐的熱量提升，進(jìn)而使得添加輔助燃料的量減少。

干化系統(tǒng)部分洗滌的載氣提供了二次風(fēng)，當(dāng)二次風(fēng)量不夠時(shí)，通過新鮮空氣進(jìn)行補(bǔ)充。循環(huán)流化床鍋爐中燃料的充分燃燒時(shí)需要的二次風(fēng)是通過二次風(fēng)機(jī)提供的，沿著循環(huán)流化床鍋爐爐膛的高度方向，二次風(fēng)分層送入到焚燒爐的中部燃盡量室，從而使得燃燒更加的充分。

污泥焚燒中通過將石灰石添加在焚燒爐中使得煙氣內(nèi)產(chǎn)生的一部分酸性氣體被脫除。煙氣進(jìn)入到半干脫酸塔中，充分混合噴射的石灰漿液吸收劑，從而使得吸收劑能夠和煙氣內(nèi)的酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，可以除去煙氣內(nèi)的酸性氣體。落入到塔底部的粉塵通過灰斗進(jìn)行排除。之后，煙氣被送入到膨脹反應(yīng)器中，和石灰石進(jìn)行充分接觸，利用石灰石對(duì)煙氣內(nèi)剩余的酸性氣體進(jìn)行排除;將活性炭粉末噴到布袋除塵器之前的煙道之上，利用活性炭對(duì)煙氣內(nèi)的重金屬、二噁英類物質(zhì)進(jìn)行吸收。最后，利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣，從而對(duì)工藝進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，使得煙氣達(dá)標(biāo)。

污泥焚燒過程中，需要對(duì)灰渣進(jìn)行處理。焚燒爐的出渣通過水冷、冷渣器進(jìn)行水冷，通過不燃物輸送機(jī)向振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，將篩出的石英砂利用砂提升機(jī)向焚燒爐進(jìn)行輸送從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，灰渣通過輸送機(jī)向灰渣間進(jìn)行輸送并且存儲(chǔ)。利用裝袋外運(yùn)的方法處理余熱鍋爐、半感脫酸塔、省煤器等產(chǎn)生的飛灰。

4 ?結(jié) ?語

通過對(duì)某污泥干化焚燒技術(shù)項(xiàng)目的應(yīng)用分析，基于循環(huán)流化床鍋爐建設(shè)的污泥干化焚燒裝置能夠使得“減量化、無害化、資源化”的污泥處理的目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)。使得循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念得到充分的體現(xiàn)。在燃燒過程中應(yīng)用半干化的污泥作為燃燒的燃料，能夠節(jié)約大量煤炭資源。同時(shí)，能夠綜合回收利用焚燒后的污泥的灰渣，將其利用在建筑方面。對(duì)污泥進(jìn)行干化的過程中，產(chǎn)生的殘余其他能夠直接向鍋爐進(jìn)行輸送，進(jìn)行燃燒，實(shí)現(xiàn)了處理的無害化，使得對(duì)于環(huán)境的污染不斷減小，從而保護(hù)的環(huán)境。事實(shí)上，基于循環(huán)流化床鍋爐的污泥干化焚燒裝置，使得企業(yè)污泥處理的能力得到提高，從而使得區(qū)域內(nèi)污泥安全處理的需要得到滿足，得到了比較良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。并且，企業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

與此同時(shí)，需要注意的是污泥干化焚燒處理成本受到來料污泥脫水的影響。大部分污水處理對(duì)凈化水指標(biāo)給予足夠重視，然而對(duì)污泥標(biāo)準(zhǔn)比如含水率、礦物含油脂率等指標(biāo)重視不過，使得污泥處理的難度增加。所以，為了使得污泥處理品質(zhì)滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與統(tǒng)一管理污泥的處理。

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