污泥无害化技术专题.doc

污泥无害化技术专题之：污泥焚烧污泥焚烧中面临的挑战和难点随着经济的不断发展以及对环境保护的加强，污泥处理将会成为另一新兴产业，但目前在国内污泥焚烧技术上发展还不成熟，有待完善；同时需要政府、企业和其他社会团体在政策、技术和资金等系列产业要素的紧密配合； 污泥的环保水率是制约污泥处置系统运行成本的关键因素；污泥处理/处置包括预处理、焚烧、余热回收和燃烧产物的处理几个环节，这几个环节必须配合紧密，形成有机整体，才能对污泥实现有效和完整的处理/处置；污泥焚烧会产生酸性烟气、灰渣和飞灰等环境污染物，需要后续处理，必须严格控制并达标排放，也是关键技术所在；灰分的处理：根据重金属含量的不同，可以考虑对灰分做如下处理： 直接填埋或加水泥制绿化砖 加重金属螯合剂后填埋污泥流化床焚烧工艺过程污泥焚烧系统主要由以下操作单元组成：污泥输送系统、污泥预处理系统、流化床焚烧炉、余热蒸汽锅炉、烟气处理系统、灰分收集及输送系统等。污泥输送系统 - 实现对污泥的传输操作对于来自污水处理厂的污泥，因其含水率很高，污水污泥呈液态状，故一般采用流量可无级调节的螺杆泵，将污泥送往离心机进行脱水。而对于隔栅栅渣以及污泥脱水后的泥饼，其状态一般为糊状，由输送机进行操作，一般有无轴螺旋输送机和皮带输送机两大类。污泥预处理系统 - 降低污泥的含水率污泥的含水率是制约污泥处理运行成本的关键因素，就焚烧处置方法来说，污泥含水率越高、热值就越低、系统能耗就越大、运行成本也就越高。常用的污泥脱水方式有带式压滤脱水、板框压滤脱水以及离心式脱水。污泥经机械脱水后，可将其水含量降低节能至80-85%左右，此时可直接送入流化床焚烧炉进行处理。余热蒸汽锅炉 - 对焚烧产生热能进行回收利用利用余热锅炉，对焚烧产生的高温烟气，进行余热回收并产生饱和蒸汽。所设计的非标锅炉可适应污泥焚烧产物的特性。余热锅炉采用立式烟道，高温烟气顺序流经不同的烟道，各烟道之间采用膜式水冷壁。水冷壁管内的水吸收余热后变成湿蒸汽，经过汽水分离后形成饱和干蒸汽，并进入蒸汽管网供使用。节能环保如果污泥被定义为危废，则烟气在500-600时就应当采用急冷降温，以防止产生二噁英，满足环发2004-15 号危险废物集中焚烧处置工程建设技术要求的要求。烟气处理系统 - 对焚烧后烟气进行有效处理以达到排放标准整套烟气后续处理系统由降温、脱硫、灰尘捕集等操作单元组成，结合对应控制方案，对焚烧产生的各种受控物质如氮氧化物、硫化物、酸性物质、重金属以及烟尘，甚至二噁英等进行处理，排放可满足当地法规要求。污泥焚烧处理技术（1） 利用现有城市生活垃圾焚烧炉污泥与城市生活垃圾混烧的目的是为了降低污泥和城市生活垃圾的联合成本。目前，在德国有10座污泥和城市生活垃圾混烧焚烧炉。现有的垃圾焚烧炉配有完善的尾气处理装置，一般可以在垃圾中混入20%的污泥一起焚烧。（2） 利用现有的工业用炉焚烧污泥主要利用沥青和水泥制造厂的焚烧炉，污泥燃烧后的灰渣几乎完全可以被利用于产品之中。在水泥制造过程中污泥被一起送入工业锅炉，通过高温焚烧至2000，污泥中的有机物有害物质完全被分解。同时在焚烧中产生的细小水泥悬浮颗粒，会高效吸新能源附有毒物质。污泥灰粉一并熔入水泥产品之中。一般来讲，加入的污泥量可以占正常燃料（煤）的15%。（3） 利用现有的烧煤热电厂焚烧污泥 经过长期燃煤发电厂焚烧污泥研究证明，污泥占耗煤总量的5%以内，对于尾气净化以及电厂其他设备正常运转没有不利影响。污泥焚烧的介绍污泥焚烧是一种高温热处理技术，利用高温氧化燃烧反应，在过量空气的条件下，使污泥的全部有机质、病原体等物质在8501,100下氧化、热解并被彻底破坏。污泥焚烧的优点是占地小、处理快速、处理量大、减量明显，减容量可大90；焚烧后的灰渣根据重金属含量可选择直接或使用重金属螯合剂处理后进入填埋场，也可用作建筑材料或铺路等。采用焚烧法处理污泥，可最大程度地实现“减量化、稳定化和无害化”，是污泥处理最彻底的方法，西方发达国家普遍采用此法。污泥焚烧可分为两大类一是将脱水污泥直接送到焚烧炉焚烧，二是将脱水污泥干化后再焚烧。我们推荐的流化床焚烧炉可直接焚烧80%85%甚至更高含节能环保水率的污泥，系统的燃烧稳定好，可以适应一定的污泥含水率波动，辅助燃料可以使用煤、油、燃气等。根据焚烧对象（污泥）的特性选择恰当的焚烧方式和设备，并匹配合适的热能回收和尾气处理技术，以使烟气达标排放，这对污泥处理方法的经济性、安全性（环保）至关重要。 污泥焚烧的介绍污泥焚烧是一种高温热处理技术，利用高温氧化燃烧反应，在过量空气的条件下，使污泥的全部有机质、病原体等物质在8501,100下氧化、热解并被彻底破坏。污泥焚烧的优点是占地小、处理快速、处理量大、减量明显，减容量可大90；焚烧后的灰渣根据重金属含量可选择直接或使用重金属螯合剂处理后进入填埋场，也可用作建筑材料或铺路等。采用焚烧法处理污泥，可最大程度地实现“减量化、稳定化和无害化”，是污泥处理最彻底的方法，西方发达国家普遍采用此法。污泥焚烧可分为两大类一是将脱水污泥直接送到焚烧炉焚烧，二是将脱水污泥干化后再焚烧。我们推荐的流化床焚烧炉可直接焚烧80%85%甚至更高含节能环保水率的污泥，系统的燃烧稳定好，可以适应一定的污泥含水率波动，辅助燃料可以使用煤、油、燃气等。根据焚烧对象（污泥）的特性选择恰当的焚烧方式和设备，并匹配合适的热能回收和尾气处理技术，以使烟气达标排放，这对污泥处理方法的经济性、安全性（环保）至关重要。污泥焚烧或作过渡性选择截至2010年底统计，我国城镇污水处理厂已建2500多座，污水处理能力已达1.22亿立方米/天（美国目前为1.7亿立方米/天，德国为0.3亿立方米/天），预计“十二五”结束后，我国污水处理能力将再翻一番，同时污水处理厂要进行提标改造，“十二五”期间氨氮指标也将进入司长考核的范围。如按80%污泥含水率计算，目前我国的污泥产量为3000万吨/年，我国污泥处理处置中“重水轻泥”现象十分严重，80%的污水处理厂建有污泥的浓缩脱水设施，但仍有80%污泥没有得到稳定化处置，世界上其它国家多是污水处理厂和污泥处理处置同步建设。据调查，中国污泥能够得到安全处置的仅有10%左右，去年十一月份温家宝总理对三部委做了重要批示，要求重视污泥的二次污染，今年5月份，李克强总理又针对污泥的处理处置做了重要批示。污泥问题已经到了必须解决的程度，否则将影响“十一五”COD减量的效果。费用、资源、能量回收三方因素制约 焚烧仅为过渡性选择据参与今年4月份颁布的城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南编审专家、同济大学城市污染控制国家工程研究中心主任戴晓虎指出，污泥焚烧技术已经在部分层面、部分地方政府层面达成共识，仅作为过渡性、暂时性的技术政策，污泥焚烧将有机质全部烧掉，从宏观治理角度考虑总成本费用过高。再次，从未来资源角度考虑，目前全国最缺的资源之一就是磷矿，根据计算地球目前磷矿的储存量有100年左右，与能源相比磷矿资源的紧缺度高些，如采用污泥焚烧做建材，会将污泥中的磷固化到房子、建材中，变成不可去，将来势必会影响全球的粮食安全。国际上，欧洲从90年代开始，不断强调磷资源的重要性，观察国际磷肥价格与石油价格差不多都在近5、6年时间内翻了4-6倍。另外，污泥焚烧很多人认为可以发电做能源回收，但是从对污泥本身的认知来说，污泥是可以能源回收，但回收的是热能，需要转化成电能，是二次能源利用，效率仅有20%-30%。所以污泥未来的能源利用方向，是将污泥转化成更加容易输送，多方面应用的能源。基于上述几点，国家层面已经把污泥单独焚烧技术作为临时性、过渡性的措施，目前很多地方政府已经逐步意识到，污节能泥处理处置慢慢将回归到资源化的道路。日本在污泥利用方式上已做战略调整据中国水网记者观察，日本一直是坚持污泥焚烧处理处置方式的典型代表国家，日本68%-70%的湿污泥都是通过干化、焚烧的处置方法达到最大的减量化，焚烧后的渣作为建材资源再利用。但是，近几年，由于能源价格的飙升、全球气候变暖等因素，日本污泥处理处置的技术路线发生了很大的变化，目前将污泥的生物质利用、能源化利用、有机质利用作为重点和突破点，相对于过去几十年的干化、焚烧有重大的转变。欧盟成员国以污泥土地利用资源化为主欧盟成员国在污泥处置的思路上，以最终土地利用资源化为主。美国90年代时污泥土地利用仅占30%，而到2005年时已达到66%。我们国家的政策经过调整之后，污泥处置的标准和发达国家差不多。依他们的经验来看，就是要根据国情科学的确定环境指标和阶段目标，落实污泥处置的相关法规政策和资金，在实践过程中不断开发新的技术。国外污泥无害化的处置总趋势是，污泥消化是一种大面积应用的技术，污泥填埋被进一步被禁止，污泥焚烧越来越少，以土地利用为目的的热干化是主要手段。与其它处置方式的对比分析污泥厌氧消化工艺目前在我国应用比较少，投资相对高，设备依赖进口，节能环保全国目前2600多座污泥处理厂，约有60座采用了厌氧消化工艺，但正正运行的有10-30座，运行效果相对好的约有10座，如北京的小红门、上海白龙港等，总体来说，在我国污泥厌氧消化由于受到管理因素、政策、设备投资等方面的限制，未得到很好的应用。污泥好氧堆肥是国际、国内应用较多的工艺，据有污泥稳定、杀灭病原菌、寄生虫卵，污泥含水率低等特点，运行管理简单等优势，但是其瓶颈是需要大量的辅料，否则不能有效控制臭气，造成成本增加。污泥填埋，是非常简单的处理处置手段，但是将带来大量的渗滤液，包括有机质产生的甲烷气体，因此我们国家很多填埋场都做了固化装置，采用石灰固化后填埋，造成成本高，占用了一定的土地资源，同时污泥中有用、有价值的物质没有得到利用。德国从2005年开始，也是欧盟国家第一个，要求所有进入填埋场的物质有机质含量不能超过5%，也就是说污泥、有机餐厨垃圾的填埋技术路线在德国已经被禁止。污泥土地利用，从发展趋势来说必然是未来的发展方向，污泥中的有机质可以补充土壤，消耗能源较少。但是在我国目前来看，土地利用有很多瓶颈问题，主要是工业废水的治理方面，有很多严格的标准，但是其可操作性差，导致工业废水偷排，进入市政污水后重金属含量超标，进而约束了土地利用的可能性。因此国家环保部、建设部“十二五”期间将重点规范化工业废水的监管和处理。污泥焚烧知识与现状一、污泥焚烧技术现状污泥焚烧是将脱水污泥直接送入焚烧炉焚烧。污泥焚烧技术是“最彻底”的污泥处理方法, 它能使有机物全部碳化, 有效病原体, 最大限度地减少污泥体积; 而且占地面积小, 自动化水平高,不受外界条件影响。目前污泥焚烧成套技术主要由国外几家著名环保公司掌握, 主流焚烧技术采用循环流化床焚烧技术, 但在干燥、烟气处理等方面各具特点。1、 法国Colombes 污水处理厂（ 威立雅污泥焚烧系统）Colombes 污水处理厂拥有4 座流化床型污泥焚烧炉, 总处理量100tDS/d。焚烧炉由两段同轴的圆柱体组成并通过锥形部分连接。底部的筒体带有风箱、燃烧空气分配和压力室, 上部筒体是燃烧发生的燃烧室, 两者均为内衬耐火砖的钢结构, 具有大的容积, 能适应1200高和磨蚀。燃料和污泥直接放置在砂床的底部被烧弃。热交换器通过安装在炉子顶部的喷淋装置保护额外的热量冲击或过热。当度超过870喷淋系统将启动以减轻对热交换器机械强度的影响。风箱是一个内衬耐火砖竖向轴的钢质圆柱体,在风箱进气管中空气被预热到550, 通过对排放气体中剩余氧含量的监测来控制调节风箱的进气量。在空气进口相对的位置, 设置燃油气体燃烧器,用于在调试、启动和长期停炉后预热焚烧炉。系统烟道废气处理采用半湿法处理工艺,3台焚烧炉共同工作可处理3200tDS/月, 每台焚烧炉每天可以处理含水率30的污泥120t。实际运行时, 年处理总量仅为处理能力的60, 高峰时可以达到处理能力的90。污泥处理的燃料（ 油脂） 消耗为11- 12L/m3, 最大焚烧炉冷却水用量为20L/m3。试运行期间, 2 gesep台焚烧炉在75负荷情况下运转良好, 但还是有部分时间（ 站运行总时间的3.1） 由于脱水污泥和油脂混合物内有水囊等原因无法正常进料。2、安德里茨污泥干化焚烧系统安德里茨污泥干化焚烧系统是基于干化和焚烧两段工序基础之上的。干化设备从原理上分为间接干燥器和直接干燥器。分别建立在对流和传导上理论基础上的; 从形式上分为转鼓式（ DDS） 、流化床式（ CDS） 、带式（ BDS） 。带式干化系统在低蒸发热量以及废气较多的情况下具有一定优势, 适用于小型污泥处理厂。流化床干化系统适用于高蒸发量和工业污泥干化过程。对于中等蒸发量, 污泥性质不稳定, 颗粒度要求高以及没有蒸汽锅炉的条件下适用转鼓式干化系统。安德里茨污泥干化焚烧系统的代表是EcoDry 系统,脱水污泥和干燥颗粒经过混合系统被送至转鼓前端, 被来自热交换系统的热风送入转鼓式干燥器,然后经过分离器污泥颗粒从热气流中分离出来进入筛选设备, 细小颗粒作为基料进入后混合系统, 粗大颗粒被送入粉碎机粉碎后作为焚烧炉的能源。焚烧炉产生的高烟气经过热交换装置后, 分别经过吸收器1、2 净化处理后排放。3、Cpenhagen 市污泥处理系统（ 西格斯污泥焚烧系统）Copenhagen 市污泥处理系统采用西格斯流化床焚烧炉系统, 该系统具有分级燃烧的特点, 确保良好的度控制和完全燃烧, 并可以促使一氧化碳和氮氧化物排放量降低, 而且可以在过氧量较低的情况下运行。流化床的污泥蒸发/燃烧装置内有一个内部能量回收系统, 能使低热值的污泥用自身热量燃烧, 即让参与燃烧的空气在内部热回收系统中预热至650C, 从而降低辅助燃料的消耗。该系统可以焚烧6 MJ/kg 以下的低热值污泥,二、污泥焚烧技术在国内的应用情况污泥焚烧在国内应用较少, 主要的应用领域也限于小规模、特殊行业。大规模市污泥焚烧技术的应用开始于2004 年建成运行的上海石洞口污水处理厂污泥焚烧系统。除了引进技术, 国内部分科研单位也结合我国国情进行了相关工艺技术的研究和实验。中国科学院工程热物理研究所针对北京高碑店污水处理厂脱水污泥进行了循环流化床污泥焚烧中试, 完成了7090含水率脱水污泥燃烧特性和排放特性实验;浙江大学、东南大学、机械科学研究院环保所等单位也在不同层面进行了相关技术及设备的研究, 但基本上是基于国外技术基础之上或仅针对焚烧过程进行较为深入研究, 总体还未形成适应自身特点的成套工艺技术。三、污泥焚烧技术存在问题污泥焚烧技术存在诸多问题,