城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨

鲁建新,赵 铭,刘媛媛

(南通市环境监测中心站,江苏南通 226006)

城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨

鲁建新,赵 铭,刘媛媛

(南通市环境监测中心站,江苏南通 226006)

介绍了南通市污泥现状,在分析传统污泥处置方法利弊的基础上介绍了循环流化床污泥焚烧技术。对循环流化床锅炉进行技术改造后,将城市污水处理厂污泥进行焚烧处理,经检测锅炉尾气和灰渣中重金属等污染物指标全部合格。

循环流化床锅炉;污泥焚烧;减量化;无害化

1 南通市污泥现状

目前南通市污水处理日产污泥量达到 360t左右,污泥主要包括:栅渣、沉砂池沉渣、浮渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥 (剩余活性污泥)等。

栅渣呈垃圾状,沉砂池沉渣相对密度较大的无机固体颗粒物含量较高,两者一般作为垃圾处理;初沉池污泥和二沉池污泥 (剩余活性污泥)因为富含有机物,容易腐化;初沉池污泥还含有病原体和重金属化合物等;二沉池生物污泥基本上是微生物体,污泥经浓缩沉淀和机械脱水后含水率为73%～78%,并含有一定的有毒有害物质,如果处置不当,可能对生态环境造成极大危害。

对污水处理厂污泥的分析显示其中部分指标已超过 GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》,已不适宜作农田施肥。同时,对照《国家危险废物名录》,城市污水处理厂产生的污泥不在该名录中,不属于危险固废。

表 1 污泥中主要污染物含量 (mg/kg污泥)

2 传统的污泥处置方法及其弊端

2.1 卫生填埋

污泥的卫生填埋是在传统填埋的基础上,经过科学选址和必要的场地防护处理,具有严格管理制度的科学的工程操作方法。到目前为止,已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术,其优点是投资少、容量大、见效快。

城市污泥卫生填埋也存在许多问题,如填坑中含有的各种有毒有害物经雨水的浸蚀和渗漏作用污染地下环境,造成安全隐患。此外,适宜污泥填埋的场所因城市污泥大量的产生而越来越有限。这些因素已明显限制了污泥填埋的应用,国外近年来污泥填埋处置所占比例越来越小,并在逐步关闭现有的污泥填埋场。

2.2 土地利用

污泥的土地利用主要包括污泥农用,污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和 N、P、K等营养元素以及植物生长必须的各种微量元素 Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等,施用于农田能够改良土壤结构,增加土壤肥力,促进作物生长。污泥的土地利用是一种安全积极的污泥处置方式。

尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点,但是,污泥中也含有大量病原菌、寄生虫 (卵)以及铜、铝、铬、汞等重金属和多氯联苯、二噁英、放射性元素等难降解的有毒有害物。一般来说,污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后 (控制污泥的有毒、有害物质及病原微生物,控制重金属含量,控制单位土地污泥施用量)才能作土地利用,否则,污泥中的有毒有害物会导致土壤或水体污染。

2.3 污泥焚烧

污泥焚烧处置的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥减量化,近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的自持,并能满足越来越严格的环境要求,可以充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。

城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维素、木质素。脱水后的污泥发热量约 836kJ/kg,掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物配制成“合成燃料”,可作为工作炉窑或生活锅炉的辅助燃料。这种处置方法有利也有弊,既解决了污泥的出路问题又充分地利用污泥中的能源,而且污泥不需要作灭病原菌的处理。但是,污泥中的重金属却随着烟尘的扩散而污染空气。另一方面,污泥必须保证比较低的含水率才能制作“合成燃料”,因此污泥需要脱水。

在所有的污泥处理中,焚烧方法产生的剩余最少,焚烧的另一个优越性在于无异味,可破坏全部有机质,杀掉一切病原体,并最大限度减少污泥体积。污泥处置速度快,不需长期储存,污泥可就地焚烧,不需长距离运输。此法适用于所有城市污泥处置,其主要缺点是投资庞大,运转费用高昂,焚烧的成本是其他工艺的 2～4倍。

3 循环流化床的污泥焚烧技术

3.1 循环流化床焚烧技术主要优点

流化床焚烧的过程中无活动部件,持续和间歇运行中结构稳定,炉中的加热和冷却时间比多层流化床炉中短得多。此外流化床焚烧炉的耐火墙也简单得多,无需金属部件 (例如多层床焚烧炉和多层流化床焚烧炉的中心轴)的冷却。循环流化床锅炉的燃烧方式较为合理,运行温度低于其它类型的焚烧炉,可降低氮氧化物的产生量,烟气中重金属排放量低。

3.2 污泥焚烧方案

将循环流化床锅炉改造为可焚烧污泥型炉,污泥喷入炉膛内焚烧区,控制炉膛内温度 950℃左右,烟气在炉内停留时间不少于 3s,此外还有脱硫剂石灰石作为吸收剂,因此循环流化床锅炉从根本上破坏了有毒气体的产生环境,可保证有机物的充分分解和完全燃烧。煤经斗式提升机和螺旋给料机加入炉内燃烧,为有机物的热解提供热量,同时煤/固废燃烧后生成的炉渣可补充床料损失。燃烧过程中产生的炉渣经振动排渣系统排出,随烟气带出的细灰由尾部除尘装置处理。由此可见,循环流化床锅炉也是最适合污泥焚烧的一种炉型。

图 1为污泥焚烧处置工艺流程:污水厂将脱水污泥用车辆运送倒入污泥池,池底料仓出口接预压螺旋,不断将污泥挤压送至污泥输送泵,再由泵送出至污泥输送管道。管道接至锅炉炉膛,污泥分若干路通过喷嘴进入炉膛,与燃料直接混合燃烧,产生的烟气和残渣经锅炉原有的烟道和排渣装置排出。

3.3 主要物料消耗

污水厂初步脱水后的污泥含水量为 73%～78%,高位发热量为 2000～3000kcal/kg,在燃烧过程中还要吸收一定的炉膛热量,故污泥与煤较理想的燃烧比例为 20%,1台 75t/h循环流化床锅炉1d焚烧污泥量约 90～100t。

锅炉掺烧污泥后,要维持锅炉额定蒸发量不变,运行参数需作相应调整。同时由于污泥含水率高、热值低,焚烧过程中需吸收热量,导致用煤量增加,据测算年处置 7万 t污泥时,增加用煤量约 0.35万 t。

4 污泥焚烧 (无害化)处理实例

南通观音山环保热电有限公司投资 1200万元对观音山热电 3台 75t/h循环流化床锅炉进行改造,利用循环流化床锅炉直接焚烧脱干污泥,对南通市域污泥进行无害化处理。

经检测,污泥焚烧产生的特征污染物铅、镉、汞的排放浓度均符合《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001)中标准,监测数据见表 2。

表 2 特征污染物排放结果 (mg/m3)

5 结语

目前各地基本建有热电厂,且热电厂一般位于工业园区内,通过技术及资金扶持,激发热电厂的积极性,将循环流化床锅炉改造为可焚烧污泥型炉,能够彻底解决污水厂污泥的出路问题,同时该工艺因不需征地、不需单独建焚烧炉等特点,最大化地实现了社会效益和经济效益,作为对城市污水厂污泥处置方式的重要补充,是一种值得推广的污泥处置方法。

[1]路春美,程世庆,王永征.循环流化床锅炉设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2003.

[2]林阳,张瑾.沈阳市污水处理厂污泥处置现状及对策 [J].环境保护科学,2009,35(2).

[3]张翔,宋丽华.城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨 [J].安徽化工,2006,(5).

[4]杨敏,汪磊.循环流化床锅炉在污泥焚烧中的工艺特性的研究 [J],锅炉制造,2008,(4).

Discussion on Disposal of Sludge of Urban We wage Treatment Plant by Incineration Processing

LU Jian-xin,ZHAO Ming,LIU Yuan-yuan
(Nantong Environmental Monitoring Station,Nantong Jiangsu 226006 China)

The present situation of sludge from urban sewage treatment plant is introduced as well as the circulating fluidized bed incineration method based on analyzing the advantages and disadvantages of typical sludge treatment technique.The circulating fluidized bed incineration is modified to dispose the sludge of urban sewage treatment plan.All the pollutants from the tail gas from the boiler can reach the standard.

circulating fluidized bed incineration;sludge incineration;reduction;harmless

X705

A

1673-9655(2010)02-0060-03

2009-10-14

鲁建新 (1966-),男,高级工程师,主要从事环境监测工作。