关于污泥掺烧的可行性研究

吴晓晨(中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 719000)

0 引言

随着我国煤化工的蓬勃发展，污水处理量急剧增加。生化污泥作为污水处理后的附属产品，因富含有有机腐质、无机颗粒、胶体、细菌菌体、重金属和絮凝所用药剂等有害物质，对环境影响极大，而且生化污泥含水量高、体积大，难以堆积，都不愿意接收。目前市场上传统的化工企业处理方式一般都是经过压滤和晾晒后，送至锅炉作为废物烧掉。

1 工艺流程描述

1.1 污水处理工艺流程说明

污水处理装置主要处理厂前区生活污水、厂区生产废水、厂区生活污水即全厂消防应急污水，设计处理量为650m3/h。

厂区生活污水重力流至生活污水池，经提升泵输送至生产污水池；厂区生产废水主要包括气化污水、MTO污水、石油化工污水及煤化工污水，均通过单独压力流管线输送至生产污水池，遇水质波动，可通过界区阀门控制，将超标废水全部或部分切至生产事故池进行勾兑处理。遇来水严重超标，已危及到装置稳定运行情况时，可将生产事故池储水通过机泵输送至临时废水暂存池进行缓冲，待水质稳定后再进行回收处理。全厂事故池主要接收厂区雨水及消防状态下的应急污水，正常生产情况下处于低液位(≤2.0m)，遇液位上涨情况，通过提升泵将池内储水输送至生产污水池进行勾兑处理。

上游各股废水在生产污水池完成收集、均质、均量，经生产池提升泵输送至高效澄清池，通过投加聚合氯化铝和阴离子型聚丙烯酰胺等药剂，利用斜板沉降机理完成对固体悬浮物及大分子有机胶体的去除，经澄清后的出水重力流至SBR反应池。在SBR反应池内，利用活性污泥中微生物碳化反应、硝化反应、反硝化反应、聚磷菌及静止沉降作用机理，通过鼓风机曝气、循环水泵搅拌及投加药剂(甲醇、磷盐、液碱等)方式完成对来水中COD、氨氮、无机磷及悬浮物的降解，处理完成的废水(满足工业废水排放国家一级标准《GB 8978—1996》)通过滗水器重力流至SBR出水池进行缓冲，再经过提升泵输送至曝气生物滤池。SBR反应池内的剩余污泥须定期使用液下排泥泵排放至污泥浓缩池。

来水通过母管制过水廊道均匀分布至8格曝气生物滤池，正常工况下，8格滤池同时运行，曝气由罗茨鼓风机提供，在曝气生物滤池内，利用陶粒吸附及附着在陶粒表面的兼氧型微生物的生物降解作用，完成对SBR出水池废水的进一步降解。受物理吸附及生物降解因素影响，需定期对曝气生物滤池进行逐格反洗，确保其具有稳定的污染物去除能力，反洗时，系统正常曝气，反洗水重力流至生产污水池。经处理后的废水重力流至清水池进行缓冲，达标废水通过清水池提升泵输送至回用水处理单元进行回用；不达标废水重力流返回至生产污水池再次进行处理。

污泥浓缩池接高效澄清池污泥重力流排泥及SBR反应池压力流排泥，经浓缩后的污泥通过污泥掺混泵输送至气化装置进行掺烧；也可通过污泥输送泵送至离心脱水机进行污泥脱水处理，泥饼外运至公司指定具有资质的单位集中处理，污泥浓缩池上清液及离心脱水机滤后水通过管网重力流至生活污水池。

1.2 污泥处理工艺流程简图

污泥进煤浆提浓系统流程图如图1所示。

图1 污泥进煤浆提浓系统流程图

1.3 污泥处理工艺流程说明

水煤浆通过配浆泵计量后与界区外来的污泥、生产工艺水、界区外添加剂溶液按照设定的目标稀释至一定浓度一同进入粗浆槽进行混合，合格的粗浆通过粗浆泵计量后进入至细磨机进行磨矿，细磨机出料(平均粒径约为20～30μm)自流至细缓槽，细缓槽内的细浆通过细缓泵输送至细浆槽，细浆槽内的小部分煤浆通过细浆泵输送至超细磨机进行超细研磨，细浆槽内大部分煤浆至一定液位时溢流至超细浆槽，超细研磨机研磨合格的超细浆(平均粒径约为4～8μm)自流至超细浆槽于溢流的细浆进行混合，混合后的细浆和超细浆通过超细泵输送至原有棒磨机中。

2 机理

2.1 制浆机理

污泥是一种多种成分的复合物，富含有机胶质、无机盐等。污泥去水后固体检测结果，如图2所示。

图2 污泥去水后固体检测结果

由图2成分分析可以看出：铅、镍、砷超标(GB 5085.3—2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)。

中煤陕西公司采用的污泥先进入细磨机，再进入超细磨机，进行充分研磨后，进入磨煤机再次研磨后，进入气化炉炉燃烧。污泥中的胶体物质团和有机大分子长链在细磨机内瓷球(φ4～6mm)的研磨下，破碎为较小的胶体物质团和小分子链式结构。这些物质随后进入超细磨机，在超细磨机内瓷球(φ1～3mm)的研磨下，凝胶物质和小分子链彻底被破碎为单细胞或小分子结构。在离心力的作用下，单细胞或小分子物质和煤浆充分均匀混合，部分随着煤浆再次进入磨煤机再次研磨，部分直接进入小煤浆槽，后经小煤浆泵进入大煤浆槽，在大煤浆槽搅拌器充分搅拌后，经高压煤浆泵加压后，进入气化炉进行燃烧。

2.2 掺烧机理

神华包头煤化工分公司曾把晾晒后的污泥稀释后，和研磨水一起进入磨煤机进行研磨，再进入气化炉进行燃烧。但这种掺烧导致的结果不理想，比如：

(1)对水质的影响：①灰水中氨氮上涨100～200mg/L；②灰水中COD上涨100～200mg/L；③灰水pH值从8.3上涨至8.5；④灰水中P含量上涨；⑤灰水中Ca含量上涨；

(2)对煤浆浓度的影响：①煤浆浓度降低0.3～0.5%；②煤浆添加剂多用一点；③粘度上涨300～500μm；④稳定性变差；

(3)对管道和设备的影响：①高压灰水换热器下部大量结垢，主要为磷酸钙、三氧化二铁、碳酸钙结晶；②大黑水管线明显较堵；③沉降槽给料泵入口过滤器垢片较之前多；④沉降槽曾发生浓度过高，被迫检修；⑤造成煤浆流量计大幅波动，导电性变差；⑥曾出现高压煤浆泵入口单向阀被粘住、卡住，被迫停车清理，出现煤水玻璃现象；⑦研磨水泵入口管线堵塞频繁。

由于污泥中胶体和长链结构物质在细磨机和超细磨机共同研磨的作用下形成的煤浆，在进入气化炉燃烧后，未出现上述神华包头煤化工分公司出现的现象。由此看出，污泥中的胶体和长链结构物质在经过磨煤机研磨后，不能充分分解为小分子结构物质，和煤浆不能很好地形成非牛顿液体，在气化炉内燃烧不彻底，并包裹着煤浆随气流一起溶解在灰水系统中，形成非良性溶体，破坏了原有灰水系统的离子平衡。而经过细磨机和超细磨机研磨的污泥和水煤浆充分混合，胶体和大分子物质在离心力和瓷球的作用下变为小分子结构体，不存在影响原有煤浆的液体特性。在进入气化炉燃烧室后，这些小分子结构体和煤浆一起被充分雾化，有机物质和氧气得到较为全面的接触燃烧，少量的无机物质和煤渣在高温的环境下形成晶状体颗粒。由于晶状体颗粒密度大于灰水密度，在激冷后，顺利进入锁斗系统，随粗渣颗粒一起外运。

3 结语

随着环保的压力越来越大，实现资源的循环利用，不产生二次污染，甚至实现零排放，是摆在煤化工行业的现实课题。污泥掺烧于热电锅炉是传统的经典方法，但由于锅炉燃烧温度低于1000℃，不能充分去除有机物质，还可能产生致癌物质：二英。越来越不受到青睐。从目前的实践经验来看，经细磨机和超细磨机研磨后的污泥形成的均质煤浆，经气化炉1350℃的高温燃烧，不产生二噁英，是一种较为合理的无害化处理的方式，具有很强的借鉴和推广示范效应。