關于污泥摻燒的可行性研究

吳曉晨(中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

隨著我國煤化工的蓬勃發展，污水處理量急劇增加。生化污泥作為污水處理后的附屬產品，因富含有有機腐質、無機顆粒、膠體、細菌菌體、重金屬和絮凝所用藥劑等有害物質，對環境影響極大，而且生化污泥含水量高、體積大，難以堆積，都不愿意接收。目前市場上傳統的化工企業處理方式一般都是經過壓濾和晾曬后，送至鍋爐作為廢物燒掉。

1 工藝流程描述

1.1 污水處理工藝流程說明

污水處理裝置主要處理廠前區生活污水、廠區生產廢水、廠區生活污水即全廠消防應急污水，設計處理量為650m3/h。

廠區生活污水重力流至生活污水池，經提升泵輸送至生產污水池；廠區生產廢水主要包括氣化污水、MTO污水、石油化工污水及煤化工污水，均通過單獨壓力流管線輸送至生產污水池，遇水質波動，可通過界區閥門控制，將超標廢水全部或部分切至生產事故池進行勾兌處理。遇來水嚴重超標，已危及到裝置穩定運行情況時，可將生產事故池儲水通過機泵輸送至臨時廢水暫存池進行緩沖，待水質穩定后再進行回收處理。全廠事故池主要接收廠區雨水及消防狀態下的應急污水，正常生產情況下處于低液位(≤2.0m)，遇液位上漲情況，通過提升泵將池內儲水輸送至生產污水池進行勾兌處理。

上游各股廢水在生產污水池完成收集、均質、均量，經生產池提升泵輸送至高效澄清池，通過投加聚合氯化鋁和陰離子型聚丙烯酰胺等藥劑，利用斜板沉降機理完成對固體懸浮物及大分子有機膠體的去除，經澄清后的出水重力流至SBR反應池。在SBR反應池內，利用活性污泥中微生物碳化反應、硝化反應、反硝化反應、聚磷菌及靜止沉降作用機理，通過鼓風機曝氣、循環水泵攪拌及投加藥劑(甲醇、磷鹽、液堿等)方式完成對來水中COD、氨氮、無機磷及懸浮物的降解，處理完成的廢水(滿足工業廢水排放國家一級標準《GB 8978—1996》)通過潷水器重力流至SBR出水池進行緩沖，再經過提升泵輸送至曝氣生物濾池。SBR反應池內的剩余污泥須定期使用液下排泥泵排放至污泥濃縮池。

來水通過母管制過水廊道均勻分布至8格曝氣生物濾池，正常工況下，8格濾池同時運行，曝氣由羅茨鼓風機提供，在曝氣生物濾池內，利用陶粒吸附及附著在陶粒表面的兼氧型微生物的生物降解作用，完成對SBR出水池廢水的進一步降解。受物理吸附及生物降解因素影響，需定期對曝氣生物濾池進行逐格反洗，確保其具有穩定的污染物去除能力，反洗時，系統正常曝氣，反洗水重力流至生產污水池。經處理后的廢水重力流至清水池進行緩沖，達標廢水通過清水池提升泵輸送至回用水處理單元進行回用；不達標廢水重力流返回至生產污水池再次進行處理。

污泥濃縮池接高效澄清池污泥重力流排泥及SBR反應池壓力流排泥，經濃縮后的污泥通過污泥摻混泵輸送至氣化裝置進行摻燒；也可通過污泥輸送泵送至離心脫水機進行污泥脫水處理，泥餅外運至公司指定具有資質的單位集中處理，污泥濃縮池上清液及離心脫水機濾后水通過管網重力流至生活污水池。

1.2 污泥處理工藝流程簡圖

污泥進煤漿提濃系統流程圖如圖1所示。

圖1 污泥進煤漿提濃系統流程圖

1.3 污泥處理工藝流程說明

水煤漿通過配漿泵計量后與界區外來的污泥、生產工藝水、界區外添加劑溶液按照設定的目標稀釋至一定濃度一同進入粗漿槽進行混合，合格的粗漿通過粗漿泵計量后進入至細磨機進行磨礦，細磨機出料(平均粒徑約為20～30μm)自流至細緩槽，細緩槽內的細漿通過細緩泵輸送至細漿槽，細漿槽內的小部分煤漿通過細漿泵輸送至超細磨機進行超細研磨，細漿槽內大部分煤漿至一定液位時溢流至超細漿槽，超細研磨機研磨合格的超細漿(平均粒徑約為4～8μm)自流至超細漿槽于溢流的細漿進行混合，混合后的細漿和超細漿通過超細泵輸送至原有棒磨機中。

2 機理

2.1 制漿機理

污泥是一種多種成分的復合物，富含有機膠質、無機鹽等。污泥去水后固體檢測結果，如圖2所示。

圖2 污泥去水后固體檢測結果

由圖2成分分析可以看出：鉛、鎳、砷超標(GB 5085.3—2007危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別)。

中煤陜西公司采用的污泥先進入細磨機，再進入超細磨機，進行充分研磨后，進入磨煤機再次研磨后，進入氣化爐爐燃燒。污泥中的膠體物質團和有機大分子長鏈在細磨機內瓷球(φ4～6mm)的研磨下，破碎為較小的膠體物質團和小分子鏈式結構。這些物質隨后進入超細磨機，在超細磨機內瓷球(φ1～3mm)的研磨下，凝膠物質和小分子鏈徹底被破碎為單細胞或小分子結構。在離心力的作用下，單細胞或小分子物質和煤漿充分均勻混合，部分隨著煤漿再次進入磨煤機再次研磨，部分直接進入小煤漿槽，后經小煤漿泵進入大煤漿槽，在大煤漿槽攪拌器充分攪拌后，經高壓煤漿泵加壓后，進入氣化爐進行燃燒。

2.2 摻燒機理

神華包頭煤化工分公司曾把晾曬后的污泥稀釋后，和研磨水一起進入磨煤機進行研磨，再進入氣化爐進行燃燒。但這種摻燒導致的結果不理想，比如：

(1)對水質的影響：①灰水中氨氮上漲100～200mg/L；②灰水中COD上漲100～200mg/L；③灰水pH值從8.3上漲至8.5；④灰水中P含量上漲；⑤灰水中Ca含量上漲；

(2)對煤漿濃度的影響：①煤漿濃度降低0.3～0.5%；②煤漿添加劑多用一點；③粘度上漲300～500μm；④穩定性變差；

(3)對管道和設備的影響：①高壓灰水換熱器下部大量結垢，主要為磷酸鈣、三氧化二鐵、碳酸鈣結晶；②大黑水管線明顯較堵；③沉降槽給料泵入口過濾器垢片較之前多；④沉降槽曾發生濃度過高，被迫檢修；⑤造成煤漿流量計大幅波動，導電性變差；⑥曾出現高壓煤漿泵入口單向閥被粘住、卡住，被迫停車清理，出現煤水玻璃現象；⑦研磨水泵入口管線堵塞頻繁。

由于污泥中膠體和長鏈結構物質在細磨機和超細磨機共同研磨的作用下形成的煤漿，在進入氣化爐燃燒后，未出現上述神華包頭煤化工分公司出現的現象。由此看出，污泥中的膠體和長鏈結構物質在經過磨煤機研磨后，不能充分分解為小分子結構物質，和煤漿不能很好地形成非牛頓液體，在氣化爐內燃燒不徹底，并包裹著煤漿隨氣流一起溶解在灰水系統中，形成非良性溶體，破壞了原有灰水系統的離子平衡。而經過細磨機和超細磨機研磨的污泥和水煤漿充分混合，膠體和大分子物質在離心力和瓷球的作用下變為小分子結構體，不存在影響原有煤漿的液體特性。在進入氣化爐燃燒室后，這些小分子結構體和煤漿一起被充分霧化，有機物質和氧氣得到較為全面的接觸燃燒，少量的無機物質和煤渣在高溫的環境下形成晶狀體顆粒。由于晶狀體顆粒密度大于灰水密度，在激冷后，順利進入鎖斗系統，隨粗渣顆粒一起外運。

3 結語

隨著環保的壓力越來越大，實現資源的循環利用，不產生二次污染，甚至實現零排放，是擺在煤化工行業的現實課題。污泥摻燒于熱電鍋爐是傳統的經典方法，但由于鍋爐燃燒溫度低于1000℃，不能充分去除有機物質，還可能產生致癌物質：二英。越來越不受到青睞。從目前的實踐經驗來看，經細磨機和超細磨機研磨后的污泥形成的均質煤漿，經氣化爐1350℃的高溫燃燒，不產生二噁英，是一種較為合理的無害化處理的方式，具有很強的借鑒和推廣示范效應。