危廢污泥干化系統的運行與污染控制研究

饒可可

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院 福建福州 350008）

據國家住建部統計，截至2019 年12 月底，全國污水處理能力達1.79 億m3/d，年污泥產量已經超過6 000 萬t（以含水率80%計），且每年以5%～8%的比例增長［1-3］。如何安全有效處置污泥成為了急需解決的問題［4］。

污泥處置的目標是減量化與無害化，主要的處置方式是填埋、土地利用、干化與焚燒等［5-6］。《污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術導則》認為：污泥干化焚燒是今后我國提倡的方向［7］。其中干化可大幅降低污泥體積，可達到減量化目的；且干化可以提高污泥的熱值，是污泥焚燒必需的前處理措施。目前污泥干化的研究主要集中在市政污泥［5，7］，而對危廢污泥的干化與污染物控制的報道并不多見。本文以福建省某危廢污泥干化系統為例，介紹危廢污泥干化系統的工藝流程，并探討了干化所產生的廢氣、廢水與固廢的控制措施，為同類型危廢干化項目的設計、運行及污染物處理提供參考意見。

1 工程概況

福建省某危險廢物處置中心建立了1 套危廢污泥干化系統，主要對進廠危廢污泥進行干化處理。干化系統處理對象為金屬酸洗污泥與電鍍污泥，其中金屬酸洗污泥（來源于不銹鋼廠）為無機污泥，污泥的含水率為55%～70%。

根據危廢污泥處理量，確定干化系統的處置規模為100 t/d，年運行7 200 h，設計處理量為30 000 t/a。處置方案是采用槳葉干燥機，并利用焚燒系統中余熱鍋爐產生的蒸汽對濕污泥進行間接加熱。

2 危廢污泥干化系統的工藝流程

危廢污泥干化系統包括：干化設施、污泥儲存倉、廢氣處理裝置等。干化系統的主要建設內容見表1。

表1 危廢污泥干化系統的主要建設內容

危廢污泥干化系統的工藝流程見圖1。

圖1 危廢污泥干化系統工藝流程圖

首先危廢污泥運輸到污泥儲存倉。污泥皮帶輸送機將污泥從儲存倉連續運送至槳葉干燥機的進料斗中。進料斗下部設有無軸輸送螺旋機，利用無軸螺旋輸送機將金屬酸洗污泥送到槳葉干燥機內。

該危險廢物處置中心有1 套危險廢物焚燒系統，焚燒系統流程中有1 臺余熱鍋爐，干化系統的熱源正是源自該鍋爐產生的蒸汽。余熱鍋爐產生1.6 MPa 的蒸汽經調壓0.8 MPa 穩定后，通過蒸汽管路進入槳葉干燥機的空心熱軸和夾套中，將熱量傳遞給濕污泥，使污泥中的水分受熱蒸發，干化完成后的污泥經刮板輸送機冷卻后裝包儲存。由于危廢污泥大部分為無機污泥，熱值較低，不能送至焚燒系統燃燒，最后經過固化后送至危廢無害化填埋場填埋。

污泥干化系統的主要設備見表2。

表2 污泥干化系統的主要設備

3 污泥干化機的運行參數及干化效果

污泥干化機的主要工藝參數及干化效果見表3。

表3 污泥干化機主要工藝參數

4 干化系統的污染物來源及控制措施

危廢污泥干化系統在運行過程中會產生廢氣、廢水與固廢等污染物，對污染物來源進行分析，并采取相應的控制措施，達到達標排放目的。

4.1 廢氣的來源及控制措施

污泥干化系統產生的廢氣主要為污泥儲存廢氣、污泥干化廢氣與干化污泥包裝時產生的粉塵。

由于污泥干化系統的處置對象為無機污泥，且污泥在產廢單位儲存時間比較長，污泥儲存倉常溫儲存下NH3、H2S 等惡臭氣體排放量比較小，該污泥儲存廢氣經車間負壓系統收集后，會同污泥干化廢氣、包裝粉塵進入采用“旋風除塵+洗滌塔水洗+活性炭吸附”工藝的廢氣處理裝置進行處置。

污泥干化采用載氣循環操作，干燥機內處于負壓狀態，一般情況下氣體不會外溢，污泥干化廢氣主要成分為粉塵、水蒸氣、HCl、H2S、NH3。上述廢氣經干燥機密閉負壓收集后，首先進入洗滌塔中，用廠區中水回用站生產的中水進行直接冷卻（冷卻后的中水排放到污水處理站）。洗滌后的廢氣經循環風機增壓后分成兩路，大部分作為循環熱載氣進入槳葉干燥機循環利用，少部分進入采用“旋風除塵+洗滌塔水洗+活性炭吸附”工藝的廢氣處理裝置處理后排放。

當污泥干化系統穩定運行時，對污泥干化系統廢氣的產生狀況與處理情況進行測試，結果見表4。

表4 污泥干化系統中廢氣的產生與處理情況

由表4 可知，廢氣產生量為2 908 m3/h，顆粒物、HCl、H2S與NH3的產生濃度分別為198.0 mg/m3、5.30 mg/m3、9.90 mg/m3與12.50 mg/m3，經“旋風除塵+水洗+活性炭吸附”工藝處理后，顆粒物、HCl、H2S 與NH3的排放濃度分別為2.9 mg/m3、0.19 mg/m3、0.48 mg/m3與0.61 mg/m3，去除率分別為98.5%、96.4%、95.2%與95.1%，均達到了良好的處理效果。

4.2 廢水的來源及控制措施

污泥干化系統產生的廢水主要有蒸氣冷凝水、洗滌塔冷卻水與除霧器廢氣噴淋廢水。

（1）蒸氣冷凝水。干燥機空心熱軸和夾套中的蒸汽經冷凝后形成的凝結水排到凝液罐中，通過凝液泵全部回到余熱鍋爐系統的除氧器循環利用。

（2）洗滌塔冷卻水。在污泥干化車間外設置1 個20 m3的中水儲存罐，用2 臺中水泵向尾氣洗滌塔供洗滌水。廢凝氣經洗滌塔冷卻洗滌后產生了污水，主要污染為COD、SS、氨氮、總氮、石油類等。洗滌塔冷卻水排入廠區內的污水處理站進行處理。

（3）除霧器廢氣噴淋廢水。除霧器采用30%氫氧化鈉溶液對污泥干化廢氣、污泥存儲倉惡臭氣體進行噴淋處理，主要水污染物為COD、SS、總氮等。廢氣噴淋廢水會同洗滌塔冷卻水排入廠區的污水處理站進行處理。

當系統穩定運行時，對產生的廢水進行水質分析，結果見表5。

表5 污泥干化系統廢水產生種類及濃度

4.3 固廢的來源及控制措施

污泥干化系統產生的固體廢棄物主要為處理后的干化污泥，干燥完成后的污泥經刮板輸送機冷卻后利用密閉包裝袋包裝。由于無機污泥熱值低，不能送入焚燒系統，所以經固化后送危廢無害化填埋場填埋。

5 結論

福建省某危廢處理中心采用槳葉干化工藝處理無機危廢污泥，利用余熱鍋爐蒸汽作為熱源，成功降低了危廢污泥的含水率。干化系統產生的廢氣采用“旋風除塵+洗滌塔水洗+活性炭吸附”工藝處理，獲得良好的脫除效果。廢水中的洗滌塔冷卻水與除霧器廢氣噴淋廢水排入廠區污水處理站處理。產生的固廢熱值低，不能進入焚燒系統，經固化后填埋處理。該危廢污泥干化系統可為同類危廢污泥的干化系統及污染物控制的設計與運行提供參考。