污泥處理和處置技術在燃煤電廠的應用

文_張瑞 大唐環境產業集團股份有限公司——環保恒通公司

1 污泥處理處置概述

污泥是污水處理廠處理污水后的必然產物，污泥是一種高水分的多孔介質物質, 含水量高、體積大, 未經處理的污泥含水率高達75%～99%，主要由吸附水、內部水、毛細水和間隙水組成。污泥中并含有潛在利用價值的有機質、氮、磷、鉀和各種微量元素，但也含有寄生蟲卵、病原微生物等致病物質，以及重金屬銅、鋅、鉻等。同時還含有難降解有毒有害物質多氯聯苯、二噁英等。污泥的這種特殊結構和組成，導致了處理起來非常困難，如果不妥善處理、處置，肯定會對環境造成二次污染。

污泥處理是指將污水處理廠產生的污泥進行減容、減量、穩定以及無害化的過程。經過處理后的污泥或污泥產品在環境中或在利用過程中達到長期穩定，并對人體健康和生態環境不產生有害影響的最終消納方式稱為污泥處置。我國陸續出臺了多項標準，要求對污泥進行處理和處置。

我國污泥處理從1970年代的冷點，到國家“十二五”期間的升溫，到目前的熱點，中國污泥處理處置走過了將近50年。2009年4月建成運行的大連夏家河污泥處理廠，是我國第一個采用BOT方式建設的城市污泥集中處理廠。該項目采用德國利浦公司(LIPP)厭氧發酵/工業化制氣技術，通過污泥厭氧罐對污泥厭氧消化分解，實現污泥減量化、穩定化、無害化；將系統產生的沼氣進行脫硫、脫碳處理后，供給城市燃氣管網，首次實現了污泥資源化。

污水處理廠產生的污泥一般首先采用重力、氣浮或機械等方法對污泥進行預處理，預處理后的污泥含水率低于80%，體積將減少到原來的1/4，便于后續的處理和處置。污泥預處理的工藝流程見圖1。

圖1污泥預處理的工藝流程

2 污泥處理處置方法

2.1 污泥農用

污泥農用投資少，能耗低，運行費用低，其中有機部分可轉化成土壤改良劑成分，有利于恢復生態環境，但是重金屬等有害物質卻不能夠消除。

2.2 污泥填埋、海洋傾倒

污泥填埋、傾倒操作簡單，處理費用低，但是，隨著生態環境意識的加強，土地資源日益緊張，這種方式受到了各方面的批評和抵制。

2.3 污泥焚燒

污泥焚燒是最徹底的處理方法，它能使有機物全部炭化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積，缺點在于處理設施投資大，處理費用高。

2.4 污泥堆肥

污泥堆肥技術有多種技術路線，且各有優、缺點，目前仍都在不斷地完善和發展。

3 污泥處理處置在燃煤電廠的應用分析

由于土地資源緊張以及環境污染等其它問題，特別是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐漸下降，而焚燒比例上升，并逐漸成為主要的污泥處置手段之一。

由于經過預處理的污泥含水量仍然很高，不能夠直接焚燒，必須進行深入干化。這個焚燒前的干化處理是能量凈消耗過程，需要消耗大量的能量，能耗占污泥處理處置費用的80%。因此，污泥干化處理需要的能耗是制約其發展的主要因素。利用燃煤電廠排放的煙氣余熱進行污泥干化，既解決了污泥干燥的能源消耗問題，又提高了電廠的效率。

燃煤電廠排放的煙氣余熱屬于低品位熱量，煙氣排放量大、溫度低，很難進行回收，大部分都排放到大氣環境中了。但是，煙氣中含有的熱量卻是污泥干化的理想熱源，將廢棄的煙氣余熱再利用，將大大降低了污泥處理的運營成本，是能源循環再利用的典型應用。干化處理后的污泥熱值低，一般需要添加輔助燃料協同焚燒，燃煤電廠本身需要燃燒大量的煤炭，將污泥和原煤碳混合摻燒用來發電，即增加了熱值，又解決了輔助燃料問題。煤和污泥焚燒后的灰渣通過電廠原有的灰渣系統排放。污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術工藝流程見圖2。

圖2 污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術工藝流程

利用燃煤電廠煙氣余熱進行污泥熱干化焚燒技術具有以下特點和優點：

（1）污泥無害化、穩定化

燃煤電廠煙氣溫度一般在120～200℃，利用煙氣余熱干化污泥，屬于低溫熱化干燥污泥，污泥的有害氣體釋放量少，降低了污泥干化過程中產生的污染物，干化過程中濕污泥可以吸附煙氣中的PM2.5、PM10；濕污泥在干化過程中可以吸收煙氣中20%～25%的二氧化硫；大量的煙氣對污泥干化過程中釋放的少量氣體有稀釋和化學作用，不僅確保煙囪排放的氣體達標，而且使煙囪排放的氣體更加干凈。所以利用煙氣余熱干化污泥技術實現了污泥無害化、污泥穩定化處理，同時也把污泥對環境影響程度降到最低。

（2）污泥減量化

污泥干化使污泥含水率80%降至30%，體積可以減少4 ～5倍。所以污泥干化處理后實現了污泥減量化。

（3）污泥資源化

污泥干化、協同焚燒處理處置后，污泥的原始熱值得到充分利用，焚燒后的灰渣可以作為建筑材料、路基材料等加以利用，實現了污泥處理處置的資源化利用價值。

（4）工藝簡單

污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術工藝，需要增加污泥存儲系統、輸送系統、干化系統、釋放氣體控制系統和儲熱系統。整個工藝結構簡單，系統穩定，不影響鍋爐的正常運行。

（5）處理成本低

燃煤電廠的煙氣排量很大，煙氣蘊含著巨大的熱能。利用煙氣余熱干化污泥，污泥的有機質不被破壞、保存了95%以上的原始污泥熱值。

我國污泥（含水率80%）的年產量大約8.0×107噸，利用煙氣余熱干化污泥含水率將至30%，每年可節省相當于4.52×106噸標準煤。利用煙氣余熱干化污泥保存了污泥95%以上的原始污泥熱值，干化處理后的污泥和煤協同燃燒，每年可提供的平均熱量相當于3.59×106噸標準煤。這樣降低了污泥處理處置的投資成本和運營成本。

依據上述因素污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術，從根本上實現了污泥處理處置的無害化、減量化、穩定化和資源化目標。

4 結束語

污泥干化焚燒與電廠配煤焚燒結合是污泥處理處置最佳的選擇，不僅解決了污泥干燥的能源消耗問題，污泥的原始熱值也得到充分利用。因此，利用煙氣余熱干化污泥協同燃煤焚燒技術是最具有優勢和前途的污泥處理處置技術之一。