市政污泥干化焚燒工藝分析及應用總結

王偉，黃慶

（1.中國市政工程中南設計研究總院有限公司，武漢430000；2.天津中材工程研究中心有限公司，天津300400）

1 污泥處理處置工藝概述

目前，市政污泥集中處置的工藝路線主要為“干化+焚燒”組合[1]。干化熱源主要來自焚燒，工藝經濟性較高。目前本有

2 種焚燒模式，即污泥獨立焚燒和污泥摻燒。

干化焚燒工藝較為復雜，近年來國內成功的案例不多。已建獨立的污泥干化焚燒項目主要有上海市石洞口污泥干化焚燒工程等。國內利用現狀熱電廠和垃圾焚燒廠焚燒爐進行摻燒也已有案例。

2 污泥獨立焚燒工藝分析

2.1 石洞口污泥干化焚燒工藝分析

目前，國內首個污泥獨立干化焚燒是上海市石洞口污泥干化焚燒工程[2]。污泥處理規模為213m3/d（70%含水率），工藝為“低溫流化床干化機（1 臺）+循環流化床焚燒爐（3 臺）”，其中，干化后污泥含水率為10%，焚燒系統產生熱量加熱熱導油供給干化使用，煙氣通過半干法脫硫和布袋除塵器除塵。核心系統包括污泥進料及流化床污泥干化系統、干化污泥出料輸送系統、干化污泥流化床焚燒系統、供油系統、供風系統、干化污泥熱源系統、燃煤鍋爐及供水系統、煙氣處理系統等。

項目運行總結如下：

1）由于實際進泥含水率（80%～83%）高于設計值70%，干化系統負荷率95%，蒸發水量4 497kg/h，污泥實際平均處理量（131m3/d）低于設計值。后續完善改造后，規模為110t/d(含水率為80%)，蒸發量4 700kg/h。

2）污泥干基含砂率為22.4%，致設備磨損嚴重，修理頻繁，導熱油泄漏，降低了干化系統蒸發能力，后經改造優化解決。同時污水廠對污泥系統增設設備除雜。

2.2 溫州市污泥干化焚燒工藝分析

本項目為國內第2 例污泥獨立干化焚燒工藝應用案例，污泥處理規模為240m3/d（80%含水率），污泥處理處置工藝為“傾斜槳葉式干化機（2 臺）+回旋流型焚燒爐（2 臺）”，設2 條干化焚燒線，其中干化后污泥含水率為30%，干化熱源來自焚燒系統煙氣換熱產生的蒸汽。200m3/d 污泥進入干化焚燒系統，40m3/d 污泥直接進入焚燒系統，實際入爐污泥含水率為50%。每臺干化機換熱面積為200m2。單臺爐床面積為7.2m2，焚燒溫度為850～900℃，煙氣停留時間≥2s。煙氣采用半干法、干法兩級脫硫和布袋除塵器除塵。

項目運行總結如下：

1）設備運行問題。設備運行主要受當地污泥粉沙量偏高、黏性大的特性影響。濕污泥輸送采用4 級輸送，安裝角度大、提升高度高，且設備維修空間小，難以維護。后更換為污泥螺桿泵且考慮備用。干泥提升設備損壞是產能低主因，最終改用振動輸送機、Z 形活動斗式提升機、振動輸送給料機的組合方式，避免破壞干泥團粘連連輸送提升設備。槳葉后改用碳化鎢涂層的槳葉并加強焊接減少蒸汽漏損。

2）煙氣處理問題。NOx通有超標情況，煙氣處理系統增加SNCR 脫硝工藝裝置。

3）飛灰與爐渣處置。經固體廢物危險特性鑒別，飛灰與爐渣不屬于危廢，外運制磚。

3 污泥摻燒工藝分析

3.1 蘇州工業園污泥摻燒工藝分析

項目利用園區綜合利用的產業優勢，實現污泥的處理與處置。項目規模300t/d（以80%含水率計），濕污泥使用來自東吳熱電廠余熱蒸汽（250℃，0.8～1MPa）干化，污泥干化處理工藝為二段式干化，即由薄層蒸發器、帶式干化機組成，第一段污泥干化至50%～55%，第二段干化至10%～30%含水率后輸送至東吳熱電廠焚燒。共設置3 條干化線，每條線設置熱量回收系統，用于回收第一段廢熱熱量供給第二段干化使用，以降低能耗。

項目運行總結如下：

1）目前，干化1t 濕污泥（含水率約為80%）的蒸汽耗量為0.63t，電耗為35.6kW·h，冷卻水耗量為16.4t，低于原設計值。

2）經檢測，污泥摻燒比為5.8%，其排放煙氣中各項指標均能達到GB/T 24602—2009《城鎮污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質》的要求，二噁英的濃度0.018ngTEQ/m3；飛灰及爐渣的浸出毒性檢測結果表明，摻燒5.8%干污泥后的飛灰和爐渣均不屬于危險廢物。

3）污泥中聚合物含量、污泥中纖維含量、金屬硬塊等對設備運行均在影響。需要污水廠細化PAM 投加管理和加強污水廠細格柵運行去除雜質防止進入污泥。

3.2 某生活垃圾協同摻燒工藝分析

項目位于生活垃圾焚燒發電廠內，焚燒廠一期工程規模2 000t/d，共設4 臺500t/d 規模復式機械爐排爐焚燒爐，煙氣凈化系統采用“SNCR+減溫塔+干法脫酸+活性炭噴射+袋式除塵器+濕法洗滌塔”的工藝。

污泥干化規模為240t/d（60%含水率），污泥利用焚燒爐余熱干化至30%，污泥摻燒比為6.85%。干化系統一期設置2 臺干化機，單機蒸發量2 143kg/h，設備換熱面積411m2。廢氣冷凝廢水進入滲濾液處理站合并處理，臭氣中不凝氣體進入垃圾儲坑收集后焚燒，其余臭氣經收集后與滲濾液站臭氣合并處理。

項目運行總結如下：（1）運行期間焚燒煙氣和飛灰明顯增加，摻燒污泥干化調至35%～40%后，摻燒對鍋爐焚燒煙氣及飛灰影響減小；（2）濕污泥脫水工藝需投加石灰，在干化設備選型、設計時應考慮污泥脫水工藝及性質；（3）估算協同干化比獨立干化工藝的項目投資低56%，協同處置干化工藝運行成本低24.3%。

4 結論

1）污水廠對污泥泥量、性質（含水率、含砂量）等缺乏長期監測數據。在論證工程規模及選擇設備時缺乏依據，設備選型應考慮污泥產量季節性變化影響等。

2）國內污泥處理標準、規范原則性約束，污泥廠投產后產生很多設備和運行管理問題，需要對系統進行改造和完善。

3）目前，污泥處置設備問題主要集中在：污泥雜質、含砂量高對設備磨損、污泥輸送系統、焚燒爐結焦、煙氣處理等方面，應從污水廠細格柵運行效果、設備選擇、項目設計方面改進。

4）慎重采用電廠摻燒處置污泥。污泥部分污染物高于原煤，電廠摻燒直接導致污染物稀釋排放和設備腐蝕問題，影響鍋爐壽命和安全運行。鍋爐煙氣處理系統對污泥污染物去除效果差。污染物排放，技術體系需要完善。

5）目前，部分地區已經在政策層面推進污泥干化焚燒的處理處置工藝路線，但硬件水平發展略滯后，應進行深度研發和迭代改進，提升國產設備的系統性發展水平。