污泥干化焚燒技術(shù)的應(yīng)用探究

周凌峰

摘 ?要：污泥減量化、無害化以及穩(wěn)定化是進(jìn)行污泥處理的目的。文章通過污泥的回收與利用，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境，綜合利用資源。對典型污泥處理裝置進(jìn)行分析，重點(diǎn)闡述了污泥干化焚燒的必要性，對污泥干化焚燒工藝的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞：污泥干化;焚燒技術(shù);循環(huán)流化床鍋爐

中圖分類號：TQ610.9 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）26-0038-02

當(dāng)前，污水處理技術(shù)日益完善，污水處理廠建設(shè)速度不斷提高，從而提高了污水處理的質(zhì)量，與此同時，污泥量隨著污水處理量的增加而不斷的增加。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥中含有大量的重金屬、病菌等各種污染物，當(dāng)對污泥不進(jìn)行處理，或者不有效處理，那么就會給環(huán)境造成二次污染。但是，當(dāng)前我國處理污水過程中存在的“重水輕泥”的問題嚴(yán)重，造成了污泥處理不能滿足要求。實(shí)際上，當(dāng)前環(huán)境污染問題的一個有效解決途徑就是無害化處理污泥。

1 ?典型污泥處理裝置分析

當(dāng)前，填埋法、焚燒法、土地利用法即堆肥法、海洋排放法是世界上常見的典型污泥處理的措施。

第一，填埋法。早在二十世紀(jì)的六十年代就出現(xiàn)了利用填埋的方式處理污泥。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，填埋法處理污泥的技術(shù)發(fā)展越來越成熟。采用填埋法處理污泥，突出優(yōu)勢在于處理污泥的容量大，但是需要投資比較小，更重要的是見效非常快。因?yàn)椴捎锰盥穹ㄌ幚砦勰啵筝^高的污泥土力學(xué)性質(zhì)，并且處理污泥的場地要求面積足夠大，運(yùn)輸污泥的費(fèi)用過高，同時，對于污泥處理過程中為了使得地下水不受到污染必須對地基采取防滲措施。目前世界上很多國家與地區(qū)已經(jīng)禁止建造新的污泥填埋場所。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們環(huán)保意識不斷提升，近來不斷減小污泥填埋的比重。

第二，焚燒法處理污泥。利用焚燒法處理污泥實(shí)際上是通過高溫技術(shù)處理污泥，也就是在焚燒爐中將被處理的有機(jī)廢物和一定量過剩空氣進(jìn)行混合，從而使其發(fā)生氧化分解，在焚燒爐的高溫條件下，有機(jī)廢物含有的有害物質(zhì)、有毒物質(zhì)等由于氧化熱解從而被破壞。有機(jī)廢物盡可能的被焚燒，從而使得有機(jī)廢物變成無害的物質(zhì)或者有毒有害物質(zhì)盡可能的減少，并且為了避免二次污染的出現(xiàn)，要確保新污染物的產(chǎn)生盡量得到避免，這是焚燒的主要的目標(biāo)。目前，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，通過科學(xué)的焚燒技術(shù)與預(yù)處理措施，能夠使得污泥熱能自足得到滿足，同時，能夠使得環(huán)境保護(hù)的要求得到滿足。

第三，土地利用法處理污泥。通常在污泥中含有的有機(jī)物比較豐富，同時，污泥中的氮磷鉀等營養(yǎng)元素比較豐富，包括Ca、Mg，F(xiàn)e等在內(nèi)的植物生長所必須要的微量元素的含量豐富。在農(nóng)田中使用污泥，能夠使得土壤結(jié)構(gòu)得到改良，從而使得土地的肥力等級，對于農(nóng)作物的生長具有促進(jìn)作用。雖然通過土地利用的方式處理污泥，其能耗比較低，在可以回收利用的污泥中其養(yǎng)分比較多等優(yōu)勢顯著，然而，多種重金屬污染與病原菌等存在污泥中，所以，世界上各個國家都對農(nóng)用污泥重金屬的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了制定，并且，對無害化要求進(jìn)行明確，嚴(yán)格限制單位面積土地應(yīng)用污泥的量。2003年1月1日開始，瑞士政府嚴(yán)禁在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用污水廠的污泥，全部污水廠污泥都要求通過焚燒進(jìn)行處理。如果污泥長期在農(nóng)業(yè)堆肥中得到應(yīng)用，由于重金屬等有害物質(zhì)使得人們的健康受到影響。

第四，海洋排放法處理污泥。把沒有經(jīng)過處理的污泥向海洋中進(jìn)行直接的排放是海洋排放法處理污泥。海洋排放法處理污泥的主要的優(yōu)勢在于，經(jīng)濟(jì)方便，然而，由于污泥排放物中含有復(fù)雜的成分，嚴(yán)重污染海洋，從而使得人類安全受到威脅。因此，早在1991年美國已經(jīng)通過法律措施對象海洋中進(jìn)行污泥排放的行為進(jìn)行嚴(yán)格的制止。1991年5月，歐盟發(fā)布《Directive Concerning Urban Waste Water Treatment》，規(guī)定自從1998年12月31日開始， 不能將污泥傾倒入水體中。

2 ?污泥干化焚燒的必要性

相對于其他的污泥處理方法，污泥焚燒法的優(yōu)勢非常顯著：

第一，利用焚燒的方式對污泥進(jìn)行處理，能夠盡可能的減小污泥的體積，從而使得通過其他方法進(jìn)行污泥處理過程中出現(xiàn)的大量空間問題得到有效解決，當(dāng)前社會土地資源越來越緊缺，減少土地資源的占用無疑具有非常重要的意義。

第二，污泥被焚燒以后，能夠分解剩余的污泥內(nèi)的有機(jī)物以及水分，少量無機(jī)物被焚燒成灰，所以，對于最終物質(zhì)而言，需要處理的物質(zhì)不多，并且重金屬離子問題不存在。污泥通過焚燒之后的第的焚燒灰可以作為建筑原材料。實(shí)際上，污泥焚燒處理污泥，不但安全并且具有極大的經(jīng)濟(jì)性。

第三，利用干化焚燒方式處理污泥，由于具有非常快的處理速度，因此，長期存儲是不需要的。與此同時，通過干化焚燒的方式進(jìn)行污泥的處理，由于采用了就地焚燒技術(shù)，使得長距離運(yùn)輸?shù)膯栴}得到避免。

第四，通過干化焚燒技術(shù)，能夠?qū)δ芰窟M(jìn)行回收利用，在供熱與發(fā)電方面具有重要應(yīng)用。處理各種污泥時，污泥干化是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，如果降低污泥的含水量到一定稱帝，污泥的形態(tài)就會從流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，從而極大的縮小了體積。在流態(tài)轉(zhuǎn)換為固態(tài)的過程中，通過穩(wěn)定劑的添加等措施，能夠使得污泥處理時限無害化、穩(wěn)定化，確保了資源的有效利用。有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，污泥減量化效果最為顯著的含水量為45%-50%左右。當(dāng)繼續(xù)降低含水量，會弱化減量化的效果。所以，對于污水處理廠中含水量75%～90%左右的污泥降低含水量，使其大約為50%，能夠使得污泥的質(zhì)量減少，同時，可以充分焚燒，實(shí)現(xiàn)二次有效利用資源。

當(dāng)前，采用干化后的污泥通過熱電廠循環(huán)流化床鍋爐焚燒技術(shù)對污泥進(jìn)行處理，是我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，滿足我國國家戰(zhàn)略發(fā)展提出的“減量化、再利用、再循環(huán)”的要求，其經(jīng)濟(jì)效益、社會效益以及環(huán)境效益非常顯著，具有廣闊的發(fā)展前景。

3 ?污泥干化焚燒工藝的應(yīng)用

當(dāng)前，污水處理廠對污泥進(jìn)行處理的問題越來越突出，某熱電廠基于循環(huán)流化床鍋爐建設(shè)了350 t/d的污泥干化焚燒裝置。通過熱電廠優(yōu)勢，把品味低的蒸汽作為熱源對污泥進(jìn)行干化，同時，利用循環(huán)流化床鍋爐通過焚燒的方式處理干化的污泥。利用循環(huán)流化床鍋爐對干化污泥進(jìn)行焚燒的流程如下：利用污水廠的運(yùn)泥車把污泥向污泥緩存料倉進(jìn)行運(yùn)輸，污泥被利用輸送系統(tǒng)向污泥干化車間進(jìn)行輸送，對其干化處理是通過污泥干燥機(jī)利用蒸汽間接加熱實(shí)現(xiàn)的。在封閉狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)污泥的干燥，對于廢氣的冷卻是通過冷凝器實(shí)現(xiàn)的，向鍋爐引入不凝結(jié)的氣體，同時在鍋爐內(nèi)焚燒不凝結(jié)的氣體，在城市污水管網(wǎng)中直接排入冷凝的污水，從而使得冷凝的污水被輸送到污水處理廠，利用加熱蒸汽進(jìn)行冷凝的方式，進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)再利用，一方面使得環(huán)境污染得到避免，另一方面，使得資源的利用得到提高，節(jié)約了能源。利用干化處理的污泥中大約有40%的含水量，把干化處理的污泥向儲煤棚進(jìn)行輸送，和原煤進(jìn)行摻合，一起送入到鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，燃燒以后產(chǎn)生的灰渣，通過鍋爐原有的除渣系統(tǒng)進(jìn)行排出再次進(jìn)行利用。如圖1 所示。

在污泥焚燒系統(tǒng)中，基于污泥焚燒的特征，工業(yè)燃煤利用煤的上料系統(tǒng)輸送到流化床中，在爐內(nèi)進(jìn)行焚燒是基于輔助燃料進(jìn)行的。在焚燒的過程中，會產(chǎn)生高溫的煙氣，這些煙氣向余熱回收系統(tǒng)輸送。

新鮮空氣與污泥倉臭氣提供了焚燒的一次風(fēng)，同時，對蒸汽加熱式一次空氣風(fēng)預(yù)熱器進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)污泥的熱值比較低的時候，或者是污泥具有比較高的含水量的時候，可以把流化的空氣進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度升高，達(dá)到120 ℃左右，從而使得入爐的熱量提升，進(jìn)而使得添加輔助燃料的量減少。

干化系統(tǒng)部分洗滌的載氣提供了二次風(fēng)，當(dāng)二次風(fēng)量不夠時，通過新鮮空氣進(jìn)行補(bǔ)充。循環(huán)流化床鍋爐中燃料的充分燃燒時需要的二次風(fēng)是通過二次風(fēng)機(jī)提供的，沿著循環(huán)流化床鍋爐爐膛的高度方向，二次風(fēng)分層送入到焚燒爐的中部燃盡量室，從而使得燃燒更加的充分。

污泥焚燒中通過將石灰石添加在焚燒爐中使得煙氣內(nèi)產(chǎn)生的一部分酸性氣體被脫除。煙氣進(jìn)入到半干脫酸塔中，充分混合噴射的石灰漿液吸收劑，從而使得吸收劑能夠和煙氣內(nèi)的酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，可以除去煙氣內(nèi)的酸性氣體。落入到塔底部的粉塵通過灰斗進(jìn)行排除。之后，煙氣被送入到膨脹反應(yīng)器中，和石灰石進(jìn)行充分接觸，利用石灰石對煙氣內(nèi)剩余的酸性氣體進(jìn)行排除;將活性炭粉末噴到布袋除塵器之前的煙道之上，利用活性炭對煙氣內(nèi)的重金屬、二噁英類物質(zhì)進(jìn)行吸收。最后，利用在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測煙氣，從而對工藝進(jìn)行及時的調(diào)整，使得煙氣達(dá)標(biāo)。

污泥焚燒過程中，需要對灰渣進(jìn)行處理。焚燒爐的出渣通過水冷、冷渣器進(jìn)行水冷，通過不燃物輸送機(jī)向振動篩進(jìn)行篩分，將篩出的石英砂利用砂提升機(jī)向焚燒爐進(jìn)行輸送從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，灰渣通過輸送機(jī)向灰渣間進(jìn)行輸送并且存儲。利用裝袋外運(yùn)的方法處理余熱鍋爐、半感脫酸塔、省煤器等產(chǎn)生的飛灰。

4 ?結(jié) ?語

通過對某污泥干化焚燒技術(shù)項(xiàng)目的應(yīng)用分析，基于循環(huán)流化床鍋爐建設(shè)的污泥干化焚燒裝置能夠使得“減量化、無害化、資源化”的污泥處理的目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)。使得循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念得到充分的體現(xiàn)。在燃燒過程中應(yīng)用半干化的污泥作為燃燒的燃料，能夠節(jié)約大量煤炭資源。同時，能夠綜合回收利用焚燒后的污泥的灰渣，將其利用在建筑方面。對污泥進(jìn)行干化的過程中，產(chǎn)生的殘余其他能夠直接向鍋爐進(jìn)行輸送，進(jìn)行燃燒，實(shí)現(xiàn)了處理的無害化，使得對于環(huán)境的污染不斷減小，從而保護(hù)的環(huán)境。事實(shí)上，基于循環(huán)流化床鍋爐的污泥干化焚燒裝置，使得企業(yè)污泥處理的能力得到提高，從而使得區(qū)域內(nèi)污泥安全處理的需要得到滿足，得到了比較良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。并且，企業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

與此同時，需要注意的是污泥干化焚燒處理成本受到來料污泥脫水的影響。大部分污水處理對凈化水指標(biāo)給予足夠重視，然而對污泥標(biāo)準(zhǔn)比如含水率、礦物含油脂率等指標(biāo)重視不過，使得污泥處理的難度增加。所以，為了使得污泥處理品質(zhì)滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要實(shí)時監(jiān)測與統(tǒng)一管理污泥的處理。

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