循環(huán)流化床焚燒污泥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

摘 要：經(jīng)過污水處理而產(chǎn)生的污泥，含有大量的重金屬和有害物質(zhì)，我國現(xiàn)在污水廠每天會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在對(duì)污泥處理的要求，而污泥通過循環(huán)流化床干化焚燒是國內(nèi)外解決這一問題的有效途徑，文章闡述了國內(nèi)外循環(huán)流化床焚燒污泥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：污泥；干化；焚燒；循環(huán)流化床

中圖分類號(hào)：X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）8-0005-02

進(jìn)年來，我國的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，極大的影響了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。針對(duì)這一情況，2011年12月20日，國務(wù)院印發(fā)《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》，明確提出“保護(hù)環(huán)境是我國的基本國策”。而在多種污染源中，城市污水的排放污染成為城市環(huán)境污染的主要來源。

污泥處理在2011年持續(xù)走熱，形成了新的產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。現(xiàn)在全國各地污水處理效率不斷提高，意味著伴隨污水處理而產(chǎn)生的污泥量也大大增加。

1 污水廠處置污泥概況

過去五年間，中國的污水處理建設(shè)腳步加大，污水處理能力大幅度提升；截至2011年底，全國市、縣累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠3138座，污水處理能力已近1.39億 m3/日，運(yùn)行負(fù)荷率達(dá)到80.5%。預(yù)計(jì)到2015，城鎮(zhèn)污水處理能力將達(dá)到2億 m3/日。

如圖1所示，全國的污水污泥處理廠的規(guī)模逐漸增大，但增長速度逐漸放緩，由于污泥是伴隨污水處理而產(chǎn)生的，意味著污泥量會(huì)大大提高；根據(jù)圖表數(shù)據(jù)我們可以估算出全國每年污水處理廠所產(chǎn)生的含水率80%污泥（以下簡(jiǎn)稱濕污泥）量會(huì)達(dá)到大約2 180萬 t，也就是說每天都會(huì)有將近6萬 t的污泥產(chǎn)生；根據(jù)中國水網(wǎng)于2012年9月份推出的《中國污泥處理處置市場(chǎng)分析報(bào)告（2012版）》調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，每處理萬噸污水平均產(chǎn)生5.6 t的濕污泥。和預(yù)測(cè)結(jié)果基本符合。根據(jù)這個(gè)趨勢(shì)，可以算出到2015年，全年各城市污水處理廠產(chǎn)生濕污泥的量約3 229萬 t，每天產(chǎn)生濕污泥約8.8萬 t。

如此巨大的污泥產(chǎn)生量如不合理的處置和處理，會(huì)對(duì)我國的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中要求，城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化處理；環(huán)保部于2010年11月發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》（環(huán)辦[2010]157號(hào)）文件，在第二條里要求要“加快污泥處理設(shè)施建設(shè)。污泥處理處置應(yīng)遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化的原則。”

根據(jù)這一規(guī)定要求各地環(huán)境保護(hù)部門對(duì)市政污泥要做好統(tǒng)一的處理及防治的規(guī)劃，在處理污泥之前要建立對(duì)污泥統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)體系，還要建立整個(gè)防治體系。要對(duì)污泥的運(yùn)輸和處理等各方面，做好過程控制，要加強(qiáng)監(jiān)督，嚴(yán)禁出現(xiàn)隨意處置和任意傾倒的現(xiàn)象。

2 污泥處理方法

污泥處理（sludge treatment）就是對(duì)污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)治、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒的加工過程（百度名詞）。國內(nèi)外現(xiàn)有的處理處置手段主要包括衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥處理、土地利用等。對(duì)于污泥的處置路線如圖2所示，現(xiàn)在我國針對(duì)污泥的主要處置路線還是衛(wèi)生填埋，從而找到合理利用土地資源的處理路徑，但是污泥中含有的大量有害物質(zhì)（重金屬和細(xì)菌等）會(huì)二次污染土地。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國際上針對(duì)污泥的處置有了更加合理的處理方式，從而實(shí)現(xiàn)污泥處置的無害化和資源化利用。污泥干化焚燒技術(shù)是現(xiàn)在處理污泥的一種較為有效的方法之一。

3 循環(huán)流化床焚燒污泥技術(shù)

循環(huán)流化床焚燒技術(shù)利用流化床可以燃燒劣質(zhì)煤，同時(shí)還可取得較好發(fā)熱量這一特性，將熱值較高的污泥送入燃燒室直接燃燒或與煤摻燒；如采用循環(huán)流化床鍋爐燃燒不但能將污泥有機(jī)物完全碳化，同時(shí)還可以將污泥中的細(xì)菌全部殺死，當(dāng)溫度達(dá)到850 ℃以上時(shí)可有效地控制二噁英等有害氣體的產(chǎn)生。燃燒后還可以將爐渣用于水泥填料、制磚和修路等。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于人口密度較大又沒有足夠的土地進(jìn)行填埋和土地利用處理的大城市，是很值得推廣的一種處理方法。

3.1 國外流化床焚燒污泥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代流化床焚燒爐在歐洲建成，美國和日本在70年代出現(xiàn)了流化床焚燒爐，世界上第1臺(tái)焚燒污泥的流化床鍋爐在1962年建于美國Lynnword Washington，至今仍在運(yùn)行；目前，污泥焚燒是歐洲很多國家污泥處置的主要方法。在亞洲韓國、日本以及一些東南亞國家焚燒工藝也成為污泥處理的主要工藝，如日本在20世紀(jì)90年代利用流化床焚燒爐處理了全國約70%的市政污泥；泰國也正在建設(shè)東南亞最大的污泥焚燒設(shè)備。

主要用于焚燒的流化床形式有：

內(nèi)旋流流化床（ICFB，inner circulating fluidized bed）；

鼓泡流化床（BFB，bubbling fluidized bed）

循環(huán)流化床（CFB，circulating fluidized bed）

美國多采用CFB焚燒爐，污泥處理能力約在10～25 t/h；日本采用BFB焚燒爐，污泥處理能力基本小于4 t/h，焚燒能力一般；目前在歐洲，流化床焚燒爐占據(jù)了超過90%的市場(chǎng)份額。這意味著流化床焚燒污泥工藝在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)相當(dāng)普及，在處理污泥方面焚燒技術(shù)占據(jù)的比重也越來越大。

在眾多的流化床焚燒設(shè)備中，循環(huán)流化床技術(shù)以其燃燒的高效率和燃燒時(shí)由于燃燒充分可以能較好的控制污染的排放等優(yōu)點(diǎn)；逐漸成為污泥焚燒技術(shù)的首選設(shè)備。美國一些大公司，如FW公司（Foster Wheeler Power Corporation）和BW公司（BabcockWilcox Power Corporation）逐漸發(fā)展循環(huán)流化床焚燒技術(shù)。FW公司應(yīng)用CFB焚燒技術(shù)在伊利諾斯州Robbins村建成了一座廢物綜合焚燒處理廠，該廠于1997年1月建成并投入運(yùn)行，處理能力為1 000 tMSW/d。

現(xiàn)在較常用的流化床焚燒爐一般采用鼓泡流化床和循環(huán)流化床；根據(jù)加拿大麥吉爾大學(xué)（McGill University）以及加拿大能源與礦物研究中心碳化燃燒研究室[ix]對(duì)污泥在鼓泡流化床和循環(huán)流化床焚燒進(jìn)行了能量回收和排污分析，結(jié)果表明循環(huán)流化床不但能較好的實(shí)現(xiàn)能量回收和滿足北美對(duì)于煙氣排放的要求，提高了污泥的利用率同時(shí)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境的保護(hù)。

3.2 國內(nèi)流化床焚燒污泥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對(duì)于流化床焚燒爐的研究起步比較晚，20世紀(jì)60年代才剛開始流化床燃煤技術(shù)的研究，到了80年代越來越多的國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)加大了對(duì)流化床焚燒技術(shù)的科研力度，同時(shí)國家相關(guān)部門也相當(dāng)關(guān)注此項(xiàng)目，為此國家也有專門的經(jīng)費(fèi)支持和鼓勵(lì)這一新技術(shù)；目前我國已在流化床焚燒技術(shù)研究和設(shè)備研制方面有了較多的經(jīng)驗(yàn)積累和科研能力。

通過前面污泥處理方面的敘述可知，目前我國的污泥處理研究還是放在污泥填埋和土地利用方面，這種處理污泥方式雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但總的來說對(duì)無法充分利用和處理污泥，會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。污泥的焚燒技術(shù)不但要求設(shè)備投入資金大，設(shè)備及工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于技術(shù)工人的技能要求較高，目前在污泥焚燒技術(shù)領(lǐng)域有突出理論研究工程實(shí)際的單位主要有中科院、浙江大學(xué)、清華大學(xué)和華中理工大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)。

浙江大學(xué)熱能所在用異重流化床燃用洗煤泥的基礎(chǔ)上，從1992年首先開始在國內(nèi)系統(tǒng)地開展了污泥流化床焚燒技術(shù)的研究，取得巨大成功。

2001年，丁奉華在清華大學(xué)攻讀碩士期間，針對(duì)北京的市政污泥處理開展了相關(guān)的研究，這一研究涉及污泥的焚燒技術(shù)和污泥的燃燒特性方面的研究，對(duì)于污泥焚燒時(shí)可能造成的污染提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，由于污泥中含有一定的重金屬，在研究中通過對(duì)污泥焚燒前和焚燒后污泥中金屬含量的測(cè)定，提出了重金屬的遷移特性。

作為“水污染治理專項(xiàng)”的太湖流域，江蘇省內(nèi)常州、無錫兩地利用熱電廠循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行污泥焚燒試驗(yàn)取得成功，為城市污水處理廠的污泥無害化處置開辟一條新途徑。根據(jù)污泥的特性和循環(huán)流化床鍋爐燃燒特點(diǎn)，將污泥通過專門的設(shè)備和系統(tǒng)直接送入循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行焚燒，在技術(shù)上是可行的。

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