饒可可
(福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院 福建福州 350008)
據(jù)國(guó)家住建部統(tǒng)計(jì),截至2019 年12 月底,全國(guó)污水處理能力達(dá)1.79 億m3/d,年污泥產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)6 000 萬(wàn)t(以含水率80%計(jì)),且每年以5%~8%的比例增長(zhǎng)[1-3]。如何安全有效處置污泥成為了急需解決的問(wèn)題[4]。
污泥處置的目標(biāo)是減量化與無(wú)害化,主要的處置方式是填埋、土地利用、干化與焚燒等[5-6]。《污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則》認(rèn)為:污泥干化焚燒是今后我國(guó)提倡的方向[7]。其中干化可大幅降低污泥體積,可達(dá)到減量化目的;且干化可以提高污泥的熱值,是污泥焚燒必需的前處理措施。目前污泥干化的研究主要集中在市政污泥[5,7],而對(duì)危廢污泥的干化與污染物控制的報(bào)道并不多見(jiàn)。本文以福建省某危廢污泥干化系統(tǒng)為例,介紹危廢污泥干化系統(tǒng)的工藝流程,并探討了干化所產(chǎn)生的廢氣、廢水與固廢的控制措施,為同類型危廢干化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及污染物處理提供參考意見(jiàn)。
福建省某危險(xiǎn)廢物處置中心建立了1 套危廢污泥干化系統(tǒng),主要對(duì)進(jìn)廠危廢污泥進(jìn)行干化處理。干化系統(tǒng)處理對(duì)象為金屬酸洗污泥與電鍍污泥,其中金屬酸洗污泥(來(lái)源于不銹鋼廠)為無(wú)機(jī)污泥,污泥的含水率為55%~70%。
根據(jù)危廢污泥處理量,確定干化系統(tǒng)的處置規(guī)模為100 t/d,年運(yùn)行7 200 h,設(shè)計(jì)處理量為30 000 t/a。處置方案是采用槳葉干燥機(jī),并利用焚燒系統(tǒng)中余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽對(duì)濕污泥進(jìn)行間接加熱。
危廢污泥干化系統(tǒng)包括:干化設(shè)施、污泥儲(chǔ)存?zhèn)}、廢氣處理裝置等。干化系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容見(jiàn)表1。
表1 危廢污泥干化系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容
危廢污泥干化系統(tǒng)的工藝流程見(jiàn)圖1。
圖1 危廢污泥干化系統(tǒng)工藝流程圖
首先危廢污泥運(yùn)輸?shù)轿勰鄡?chǔ)存?zhèn)}。污泥皮帶輸送機(jī)將污泥從儲(chǔ)存?zhèn)}連續(xù)運(yùn)送至槳葉干燥機(jī)的進(jìn)料斗中。進(jìn)料斗下部設(shè)有無(wú)軸輸送螺旋機(jī),利用無(wú)軸螺旋輸送機(jī)將金屬酸洗污泥送到槳葉干燥機(jī)內(nèi)。
該危險(xiǎn)廢物處置中心有1 套危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng),焚燒系統(tǒng)流程中有1 臺(tái)余熱鍋爐,干化系統(tǒng)的熱源正是源自該鍋爐產(chǎn)生的蒸汽。余熱鍋爐產(chǎn)生1.6 MPa 的蒸汽經(jīng)調(diào)壓0.8 MPa 穩(wěn)定后,通過(guò)蒸汽管路進(jìn)入槳葉干燥機(jī)的空心熱軸和夾套中,將熱量傳遞給濕污泥,使污泥中的水分受熱蒸發(fā),干化完成后的污泥經(jīng)刮板輸送機(jī)冷卻后裝包儲(chǔ)存。由于危廢污泥大部分為無(wú)機(jī)污泥,熱值較低,不能送至焚燒系統(tǒng)燃燒,最后經(jīng)過(guò)固化后送至危廢無(wú)害化填埋場(chǎng)填埋。
污泥干化系統(tǒng)的主要設(shè)備見(jiàn)表2。
表2 污泥干化系統(tǒng)的主要設(shè)備
污泥干化機(jī)的主要工藝參數(shù)及干化效果見(jiàn)表3。
表3 污泥干化機(jī)主要工藝參數(shù)
危廢污泥干化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水與固廢等污染物,對(duì)污染物來(lái)源進(jìn)行分析,并采取相應(yīng)的控制措施,達(dá)到達(dá)標(biāo)排放目的。
污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣主要為污泥儲(chǔ)存廢氣、污泥干化廢氣與干化污泥包裝時(shí)產(chǎn)生的粉塵。
由于污泥干化系統(tǒng)的處置對(duì)象為無(wú)機(jī)污泥,且污泥在產(chǎn)廢單位儲(chǔ)存時(shí)間比較長(zhǎng),污泥儲(chǔ)存?zhèn)}常溫儲(chǔ)存下NH3、H2S 等惡臭氣體排放量比較小,該污泥儲(chǔ)存廢氣經(jīng)車(chē)間負(fù)壓系統(tǒng)收集后,會(huì)同污泥干化廢氣、包裝粉塵進(jìn)入采用“旋風(fēng)除塵+洗滌塔水洗+活性炭吸附”工藝的廢氣處理裝置進(jìn)行處置。
污泥干化采用載氣循環(huán)操作,干燥機(jī)內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài),一般情況下氣體不會(huì)外溢,污泥干化廢氣主要成分為粉塵、水蒸氣、HCl、H2S、NH3。上述廢氣經(jīng)干燥機(jī)密閉負(fù)壓收集后,首先進(jìn)入洗滌塔中,用廠區(qū)中水回用站生產(chǎn)的中水進(jìn)行直接冷卻(冷卻后的中水排放到污水處理站)。洗滌后的廢氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓后分成兩路,大部分作為循環(huán)熱載氣進(jìn)入槳葉干燥機(jī)循環(huán)利用,少部分進(jìn)入采用“旋風(fēng)除塵+洗滌塔水洗+活性炭吸附”工藝的廢氣處理裝置處理后排放。
當(dāng)污泥干化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),對(duì)污泥干化系統(tǒng)廢氣的產(chǎn)生狀況與處理情況進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 污泥干化系統(tǒng)中廢氣的產(chǎn)生與處理情況
由表4 可知,廢氣產(chǎn)生量為2 908 m3/h,顆粒物、HCl、H2S與NH3的產(chǎn)生濃度分別為198.0 mg/m3、5.30 mg/m3、9.90 mg/m3與12.50 mg/m3,經(jīng)“旋風(fēng)除塵+水洗+活性炭吸附”工藝處理后,顆粒物、HCl、H2S 與NH3的排放濃度分別為2.9 mg/m3、0.19 mg/m3、0.48 mg/m3與0.61 mg/m3,去除率分別為98.5%、96.4%、95.2%與95.1%,均達(dá)到了良好的處理效果。
污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水主要有蒸氣冷凝水、洗滌塔冷卻水與除霧器廢氣噴淋廢水。
(1)蒸氣冷凝水。干燥機(jī)空心熱軸和夾套中的蒸汽經(jīng)冷凝后形成的凝結(jié)水排到凝液罐中,通過(guò)凝液泵全部回到余熱鍋爐系統(tǒng)的除氧器循環(huán)利用。
(2)洗滌塔冷卻水。在污泥干化車(chē)間外設(shè)置1 個(gè)20 m3的中水儲(chǔ)存罐,用2 臺(tái)中水泵向尾氣洗滌塔供洗滌水。廢凝氣經(jīng)洗滌塔冷卻洗滌后產(chǎn)生了污水,主要污染為COD、SS、氨氮、總氮、石油類等。洗滌塔冷卻水排入廠區(qū)內(nèi)的污水處理站進(jìn)行處理。
(3)除霧器廢氣噴淋廢水。除霧器采用30%氫氧化鈉溶液對(duì)污泥干化廢氣、污泥存儲(chǔ)倉(cāng)惡臭氣體進(jìn)行噴淋處理,主要水污染物為COD、SS、總氮等。廢氣噴淋廢水會(huì)同洗滌塔冷卻水排入廠區(qū)的污水處理站進(jìn)行處理。
當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),對(duì)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行水質(zhì)分析,結(jié)果見(jiàn)表5。
表5 污泥干化系統(tǒng)廢水產(chǎn)生種類及濃度
污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的固體廢棄物主要為處理后的干化污泥,干燥完成后的污泥經(jīng)刮板輸送機(jī)冷卻后利用密閉包裝袋包裝。由于無(wú)機(jī)污泥熱值低,不能送入焚燒系統(tǒng),所以經(jīng)固化后送危廢無(wú)害化填埋場(chǎng)填埋。
福建省某危廢處理中心采用槳葉干化工藝處理無(wú)機(jī)危廢污泥,利用余熱鍋爐蒸汽作為熱源,成功降低了危廢污泥的含水率。干化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣采用“旋風(fēng)除塵+洗滌塔水洗+活性炭吸附”工藝處理,獲得良好的脫除效果。廢水中的洗滌塔冷卻水與除霧器廢氣噴淋廢水排入廠區(qū)污水處理站處理。產(chǎn)生的固廢熱值低,不能進(jìn)入焚燒系統(tǒng),經(jīng)固化后填埋處理。該危廢污泥干化系統(tǒng)可為同類危廢污泥的干化系統(tǒng)及污染物控制的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供參考。