污泥協同焚燒技術發展的探討與行業思考

時間：2018-12-14 15:22

來源：凈水技術

作者：楊新海

作為生活污水處理的衍生品，近年來污泥產量不斷攀升。據估算，大約1萬t生活污水可產生5~8 t市政污泥，預計到2020年，我國市政污泥產量將達到6 000~9 000萬t。如何妥善處理處置這些市政污泥,已成為建設完整城市污水處理廠,提高技術水平和管理水平的重要因素。

污泥處理“十三五”規劃目標中提到，“十三五”期間應堅持無害化原則，結合各地經濟社會發展水平，因地制宜選用成熟可靠的污泥處理處置技術，鼓勵采用能源化、資源化技術手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。污泥焚燒作為一項比較徹底解決城市污泥的處理技術，具有減容、減重率高，處理速度快，無害化較徹底，余熱可用于發電或供熱等優點，符合污泥“減量化、無害化、資源化”的要求。以上海為例，在中心城區推動污泥獨立干化焚燒項目的同時，在郊區積極實踐生活垃圾爐排爐協同焚燒污泥，協同焚燒技術已被列入上海解決污泥難題的日程表，并得到成功有序地推進。

1 生活垃圾爐排爐協同焚燒污泥

上海早在2015年已全力推進郊區生活垃圾焚燒廠建設，在經過現場調研、充分比選、中試實驗、工程在線效果驗證等扎實工作基礎上，松江區、奉賢區、金山區確定采用污泥協同焚燒工藝，基本解決三區近期污泥處理問題。同時，為破解上海中心城區污泥難題、減輕老港污泥填埋壓力、釋放老港“百年固廢保障基地”功能，建設中的老港焚燒廠二期工程也同步考慮了污泥協同焚燒(預留接口)。污泥協同焚燒示意圖如圖1所示。

1.1 污泥協同焚燒存在的問題

(1)國內污泥協同焚燒尚處于起步階段

污泥干化焚燒為國外發達國家率先采用，如德國、日本早在2010年時污泥焚燒比例已達53%和68%;2005年10月，瑞士明令禁止污泥土地回用，未來將全部采用污泥焚燒。目前，以上海污泥為例，污泥干化協同焚燒技術作為郊區污泥處理的主要方式。其中金山區、松江區污泥項目已投入運行一年多，奉賢區項目正在調試中。

(2)由于焚燒爐垃圾量超負荷以及污泥摻燒比受限等原因，需要進一步優化相關工藝

一方面，隨著居民生活水平的提高，城鎮生活垃圾的清運量快速增長(年增長率約3%~6%)，作為垃圾焚燒廠首先要保證垃圾處理負荷，因此在垃圾產量高峰時段，難以保證污泥的全量處理。

另一方面，當污泥摻燒比過高時，容易出現爐膛結焦和鍋爐積灰現象，大大增加了檢修時間和頻次，難以確保連續8 000 h/年的穩定運行要求。金山區現場反饋，爐膛內壁結焦達30 cm，須三個月打焦一次;余熱鍋爐積灰，清灰頻率增加。松江區焚燒廠也存在余熱鍋爐積灰加重的情況。

再者，《生活垃圾清潔焚燒指南》中提出污泥摻燒比不宜超過7%。協同焚燒規模受到限制，往往難以覆蓋污泥全量處理需求。

1.2 污泥協同焚燒工藝技術優化

(1)鍋爐結焦、積灰測試分析

當污泥干化至含水率為30%~40%以下時，污泥粘性低、顆粒度細，進入爐膛后由于風壓較大，迅速被沖入二燃室，會產生較多飛灰。同時污泥中堿金屬含量高，在高溫下易熔化，再在爐膛壁上冷卻凝固，引起結焦。通過爐膛焦塊組分、熔點測試，發現深度脫水污泥灰熔點較低(1 000 ℃)，而垃圾焚燒爐內溫度超過1000℃，因此容易發生結焦現象。

(2)開展污泥造粒實驗

對干化污泥進行造粒技術改造，不僅方便運輸，還能有較好防積灰效果的同時，使吹到爐膛壁上的污泥灰分減少，結焦問題也有所改善。

(3)上游污泥脫水藥劑控制

污水廠常用的深度脫水調理劑中Ca、Fe含量較高，不利于結焦控制。從協同焚燒角度考慮，需開發新型脫水調理劑，要求藥劑既能增加脫水效果，又能保持較高的灰熔點(超過1 100 ℃)。初步研究認為，Al、Si元素有利于提高灰熔點。

(4)形成系列控制技術

通過以上測試和實驗、對污泥干化協同焚燒項目運行優化，充分掌握污泥結焦特性，開展污泥結焦控制研發，形成一系列結焦控制技術(污泥脫水藥劑控制技術、污泥抗結焦藥劑、摻燒污泥含水量優化、污泥造粒摻燒技術、焚燒爐優化控制技術)，以保障垃圾焚燒爐的安全穩定運行。

1.3 其他需開展的技術研發

(1)面向生活垃圾爐排爐的污泥脫水(不含氯藥劑)和余熱干化技術。

(2)高效低漏渣爐排爐(針對高含砂量污泥摻燒易導致焚燒爐磨損、爐排漏渣等問題)工藝技術和裝備。

(3)生活垃圾協同焚燒污泥的煙氣污染物控制技術。

(4)污泥冷凝水和焚燒廠滲濾液協同處理工藝。

(5)高濃度惡臭氣體組合控制技術。

2 污泥協同焚燒的幾點啟發

2.1污泥獨立干化焚燒與垃圾焚燒廠共建

建議采用污泥獨立干化焚燒與垃圾焚燒廠共建模式。采用污泥專用焚燒爐為主、垃圾焚燒爐為輔解決協同焚燒超負荷運行問題，同時，通過共用煙囪、水處理系統、蒸汽發電系統、臭氣處理系統、灰渣處理系統等方法，將污泥獨立干化焚燒產生的廢水、廢氣和廢渣等廢棄物與垃圾焚燒產物一并處理、蒸汽統籌發電和余熱利用，大大節省工程投資，環保性能也更佳。這樣做工藝更成熟、更可靠，真正做到優勢互補。

編輯：李丹

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