污泥處理和處置技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用

文_張瑞 大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司——環(huán)保恒通公司

1 污泥處理處置概述

污泥是污水處理廠處理污水后的必然產(chǎn)物，污泥是一種高水分的多孔介質(zhì)物質(zhì), 含水量高、體積大, 未經(jīng)處理的污泥含水率高達(dá)75%～99%，主要由吸附水、內(nèi)部水、毛細(xì)水和間隙水組成。污泥中并含有潛在利用價(jià)值的有機(jī)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(shí)還含有難降解有毒有害物質(zhì)多氯聯(lián)苯、二噁英等。污泥的這種特殊結(jié)構(gòu)和組成，導(dǎo)致了處理起來非常困難，如果不妥善處理、處置，肯定會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

污泥處理是指將污水處理廠產(chǎn)生的污泥進(jìn)行減容、減量、穩(wěn)定以及無害化的過程。經(jīng)過處理后的污泥或污泥產(chǎn)品在環(huán)境中或在利用過程中達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定，并對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生有害影響的最終消納方式稱為污泥處置。我國陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，要求對(duì)污泥進(jìn)行處理和處置。

我國污泥處理從1970年代的冷點(diǎn)，到國家“十二五”期間的升溫，到目前的熱點(diǎn)，中國污泥處理處置走過了將近50年。2009年4月建成運(yùn)行的大連夏家河污泥處理廠，是我國第一個(gè)采用BOT方式建設(shè)的城市污泥集中處理廠。該項(xiàng)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(duì)污泥厭氧消化分解，實(shí)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(jìn)行脫硫、脫碳處理后，供給城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，首次實(shí)現(xiàn)了污泥資源化。

污水處理廠產(chǎn)生的污泥一般首先采用重力、氣浮或機(jī)械等方法對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的污泥含水率低于80%，體積將減少到原來的1/4，便于后續(xù)的處理和處置。污泥預(yù)處理的工藝流程見圖1。

圖1污泥預(yù)處理的工藝流程

2 污泥處理處置方法

2.1 污泥農(nóng)用

污泥農(nóng)用投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低，其中有機(jī)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。

2.2 污泥填埋、海洋傾倒

污泥填埋、傾倒操作簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低，但是，隨著生態(tài)環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，土地資源日益緊張，這種方式受到了各方面的批評(píng)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(jī)物全部炭化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積，缺點(diǎn)在于處理設(shè)施投資大，處理費(fèi)用高。

2.4 污泥堆肥

污泥堆肥技術(shù)有多種技術(shù)路線，且各有優(yōu)、缺點(diǎn)，目前仍都在不斷地完善和發(fā)展。

3 污泥處理處置在燃煤電廠的應(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，而焚燒比例上升，并逐漸成為主要的污泥處置手段之一。

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(jìn)行深入干化。這個(gè)焚燒前的干化處理是能量?jī)粝倪^程，需要消耗大量的能量，能耗占污泥處理處置費(fèi)用的80%。因此，污泥干化處理需要的能耗是制約其發(fā)展的主要因素。利用燃煤電廠排放的煙氣余熱進(jìn)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(jìn)行回收，大部分都排放到大氣環(huán)境中了。但是，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，將大大降低了污泥處理的運(yùn)營成本，是能源循環(huán)再利用的典型應(yīng)用。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，將污泥和原煤碳混合摻燒用來發(fā)電，即增加了熱值，又解決了輔助燃料問題。煤和污泥焚燒后的灰渣通過電廠原有的灰渣系統(tǒng)排放。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2。

圖2 污泥利用煙氣余熱干化協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)工藝流程

利用燃煤電廠煙氣余熱進(jìn)行污泥熱干化焚燒技術(shù)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（1）污泥無害化、穩(wěn)定化

燃煤電廠煙氣溫度一般在120～200℃，利用煙氣余熱干化污泥，屬于低溫?zé)峄稍镂勰?，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%的二氧化硫；大量的煙氣對(duì)污泥干化過程中釋放的少量氣體有稀釋和化學(xué)作用，不僅確保煙囪排放的氣體達(dá)標(biāo)，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(shí)現(xiàn)了污泥無害化、污泥穩(wěn)定化處理，同時(shí)也把污泥對(duì)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80%降至30%，體積可以減少4 ～5倍。所以污泥干化處理后實(shí)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(shí)現(xiàn)了污泥處理處置的資源化利用價(jià)值。

（4）工藝簡(jiǎn)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(chǔ)系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、釋放氣體控制系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。整個(gè)工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定，不影響鍋爐的正常運(yùn)行。

（5）處理成本低

燃煤電廠的煙氣排量很大，煙氣蘊(yùn)含著巨大的熱能。利用煙氣余熱干化污泥，污泥的有機(jī)質(zhì)不被破壞、保存了95%以上的原始污泥熱值。

我國污泥（含水率80%）的年產(chǎn)量大約8.0×107噸，利用煙氣余熱干化污泥含水率將至30%，每年可節(jié)省相當(dāng)于4.52×106噸標(biāo)準(zhǔn)煤。利用煙氣余熱干化污泥保存了污泥95%以上的原始污泥熱值，干化處理后的污泥和煤協(xié)同燃燒，每年可提供的平均熱量相當(dāng)于3.59×106噸標(biāo)準(zhǔn)煤。這樣降低了污泥處理處置的投資成本和運(yùn)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(shí)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(biāo)。

4 結(jié)束語

污泥干化焚燒與電廠配煤焚燒結(jié)合是污泥處理處置最佳的選擇，不僅解決了污泥干燥的能源消耗問題，污泥的原始熱值也得到充分利用。因此，利用煙氣余熱干化污泥協(xié)同燃煤焚燒技術(shù)是最具有優(yōu)勢(shì)和前途的污泥處理處置技術(shù)之一。