污泥獨立焚燒與垃圾焚燒摻燒污泥的分析對比

陳吉忠，馬幸，梁婉

（上海國惠環(huán)境科技股份有限公司,上海 201702）

隨著我國城市化的快速推進，污水處理廠作為“社會之腎”也得到了快速發(fā)展[1]。然而，污泥的處理問題沒有引起足夠的重視，導(dǎo)致污泥處置設(shè)備嚴重不足。根據(jù)E20 環(huán)境研究院的數(shù)據(jù)，2021 年我國市政污泥的產(chǎn)生量初步核算為5552 萬t，較2020 年增加了8.23%，預(yù)計到2025 年我國污泥年產(chǎn)量將突破1 億t。除此之外，還有幾乎等量的工業(yè)污泥也在同步產(chǎn)生。

目前，我國污泥的處置率不到20%，主要處理方法為填埋、堆肥、自然干化、焚燒等，其中填埋占比達65%[2]。在土地資源愈發(fā)緊張的情況下，急需尋找新的污泥規(guī)?；幹梅绞?。在諸多污泥處置方式中，污泥焚燒無疑是最徹底、最快捷、最有效的處置方式。

為了解決污泥處置問題，國家相關(guān)部門發(fā)布了多項政策措施。2021 年，約有20 個省（自治區(qū)、直轄市）在發(fā)布的地方“十四五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃中要求，到2025 年，城市污泥無害化處置率達到90%以上。隨著國家和地方各類政策、法規(guī)的陸續(xù)出臺，“泥水并重”的趨勢正逐步形成，污泥處置行業(yè)也將迎來快速發(fā)展。

1 垃圾焚燒摻燒污泥工藝分析

由于垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，我國的垃圾焚燒年處置量已超過2 億t。垃圾焚燒需要高溫（850℃以上），該溫度可有效分解污泥中的有毒有害物質(zhì)，同時可將污泥中含有的熱值轉(zhuǎn)化為熱能，因此垃圾焚燒摻燒污泥的工藝得到了廣泛關(guān)注[3]。

利用垃圾焚燒摻燒污泥有以下優(yōu)點：（1）垃圾焚燒廠較多，只需要對垃圾焚燒工藝進行簡單的升級改造，即可實現(xiàn)污泥的摻燒，條件較為便利，總體投資相對較少；（2）利用垃圾焚燒本身產(chǎn)生的熱能（蒸汽、電）對污泥進行干化預(yù)處理，可提高污泥焚燒的效率；（3）污泥和垃圾的特性較為接近，在摻量較少的前提下，對原焚燒生產(chǎn)工況影響相對較小。

但是，利用垃圾焚燒摻燒污泥也存在以下缺點：（1）由于污泥本身特性的原因，污泥的摻燒會導(dǎo)致垃圾發(fā)電量下降（熱值低）、酸性氣體產(chǎn)生量增加（硫元素含量較高）、飛灰中重金屬含量增加（含重金屬離子）；（2）對垃圾堆放影響較大，導(dǎo)致給料均勻性差，從而會對焚燒工況、焚燒溫度的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，鍋爐結(jié)焦速度增加，爐渣熱酌減率偏高[4]；（3）摻燒比例較低，一般為5%—15%，摻燒比例過高將明顯影響焚燒工況[5]。以上問題都將增加煙氣凈化系統(tǒng)的投入和運營成本，從而降低垃圾焚燒項目的發(fā)電效率、垃圾處理能力及經(jīng)濟效益。

2 污泥獨立焚燒工藝分析

污泥獨立焚燒可高效實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化、資源化，但相比垃圾焚燒，污泥獨立焚燒工藝起步相對較晚，國內(nèi)鮮有可持續(xù)運營的成熟可靠的工程案例。由于污泥自身性質(zhì)原因，其出廠含水率一般為65%—80%，而含水率和熱值息息相關(guān)，含水率高會導(dǎo)致其熱值較低，只有當污泥低位熱值高于4500kJ/kg 時，才能達到污泥自主燃燒所需的熱值。因此，污泥獨立焚燒必須配備相應(yīng)的污泥干化系統(tǒng)，將污泥含水率降至35%—50%。

污泥獨立焚燒有以下優(yōu)點：（1）在工藝穩(wěn)定的情況下，處置量大，國內(nèi)已有超過12 萬t/a 的處置項目（山東禹城項目）。（2）經(jīng)濟效益好，除了收取污泥處置費外，還可以利用污泥焚燒產(chǎn)生的蒸汽進行發(fā)電和供熱。由于純污泥燃燒所獲得的爐渣物質(zhì)較為單一，因此可以將爐渣作為建材或制磚使用，從而實現(xiàn)污泥的全鏈條處置。（3）污泥獨立焚燒無需額外添加煤或其他化石原料，可實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

但是，污泥獨立焚燒也具有以下缺點：（1）需要新建焚燒廠，投資相對較大；（2）為達到污泥獨立焚燒的要求，需要對污泥進行脫水預(yù)處理，并要配備相應(yīng)的干化系統(tǒng)。

3 污泥獨立焚燒與垃圾焚燒摻燒污泥對比

通過以上分析，可從以下幾方面對污泥獨立焚燒和垃圾焚燒摻燒污泥進行對比，具體見下表。

由下表可知，在污泥獨立焚燒技術(shù)工藝成熟的條件下，盡管一次性投資較大，但其后續(xù)收益更大。項目運營過程中，不僅可以收取污泥處置費，還可以售賣由焚燒污泥而產(chǎn)生的蒸汽、電等能源，同時還可以將爐渣當作建材使用，實現(xiàn)了污泥處置的全鏈條流程。在滿足項目所需的經(jīng)濟效益的前提下，污泥減量率可達90%以上，符合“雙碳”目標要求。目前絕大多數(shù)污水處理廠都采用生物法來處理污水，這使得市政污泥的熱值經(jīng)過脫水處理后（50%以內(nèi)），基本都能滿足污泥自主焚燒所需要的熱值要求。另外，一些制革污泥、造紙污泥等，本身就具有較高的熱值，因此污泥焚燒市場普適性廣，市場前景很大。

4 結(jié)語

當前，我國對于污泥的處置尚處于起步階段。從短期來看，通過垃圾焚燒摻燒污泥的方式，可簡單快速處理少量污泥。但從長遠來看，還是需要建立污泥獨立焚燒處置中心來完全解決污泥所帶來的一系列問題及影響。而污泥獨立焚燒的關(guān)鍵則在于技術(shù)，只有長期穩(wěn)定的運營，才能實現(xiàn)大規(guī)模消納污泥的目的。目前，某純污泥焚燒發(fā)電項目已在河北辛集穩(wěn)定運營3 年，污泥日處理規(guī)模已達2000t 以上（按含水率80%計）；山東禹城建立的4500t/d（按含水率80%計）的污泥處置中心也已順利投產(chǎn)。

污泥獨立焚燒和垃圾焚燒摻燒污泥的對比表