一、污泥焚燒技術現(xiàn)狀
污泥焚燒是將脫水污泥直接送入焚燒爐焚燒。污泥焚燒技術是“最徹底”的污泥處理方法, 它能使有機物全部碳化, 有效殺死病原體, 最大限度地減少污泥體積; 而且占地面積小, 自動化水平高,不受外界條件影響。目前污泥焚燒成套技術主要由國外幾家著名環(huán)保公司掌握, 主流焚燒技術采用循環(huán)流化床焚燒技術, 但在干燥、煙氣處理等方面各具特點。
1、 法國Colombes 污水處理廠( 威立雅污泥焚燒系統(tǒng))
Colombes 污水處理廠擁有4 座流化床型污泥焚燒爐, 總處理量100tDS/d。焚燒爐由兩段同軸的圓柱體組成并通過錐形部分連接。底部的筒體帶有風箱、燃燒空氣分配和壓力室, 上部筒體是燃燒發(fā)生的燃燒室, 兩者均為內(nèi)襯耐火磚的鋼結構, 具有大的容積, 能適應1200℃高溫和磨蝕。燃料和污泥直接放置在砂床的底部被燒棄。熱交換器通過安裝在爐子頂部的噴淋裝置保護額外的熱量沖擊或過熱。當溫度超過870℃噴淋系統(tǒng)將啟動以減輕對熱交換器機械強度的影響。風箱是一個內(nèi)襯耐火磚豎向軸的鋼質圓柱體,在風箱進氣管中空氣被預熱到550℃, 通過對排放氣體中剩余氧含量的監(jiān)測來控制調(diào)節(jié)風箱的進氣量。在空氣進口相對的位置, 設置燃油氣體燃燒器,用于在調(diào)試、啟動和長期停爐后預熱焚燒爐。系統(tǒng)煙道廢氣處理采用半濕法處理工藝,3臺焚燒爐共同工作可處理3200tDS/月, 每臺焚燒爐每天可以處理含水率30%的污泥120t。實際運行時, 年處理總量僅為處理能力的60%, 高峰時可以達到處理能力的90%。污泥處理的燃料( 油脂) 消耗為11- 12L/m3, 最大焚燒爐冷卻水用量為20L/m3。試運行期間, 2 臺焚燒爐在75%負荷情況下運轉良好, 但還是有部分時間( 站運行總時間的3.1%) 由于脫水污泥和油脂混合物內(nèi)有水囊等原因無法正常進料。
2、安德里茨污泥干化焚燒系統(tǒng)
安德里茨污泥干化焚燒系統(tǒng)是基于干化和焚燒兩段工序基礎之上的。干化設備從原理上分為間接干燥器和直接干燥器。分別建立在對流和傳導上理論基礎上的; 從形式上分為轉鼓式( DDS) 、流化床式( CDS) 、帶式( BDS) 。帶式干化系統(tǒng)在低蒸發(fā)熱量以及廢氣較多的情況下具有一定優(yōu)勢, 適用于小型污泥處理廠。流化床干化系統(tǒng)適用于高蒸發(fā)量和工業(yè)污泥干化過程。對于中等蒸發(fā)量, 污泥性質不穩(wěn)定, 顆粒度要求高以及沒有蒸汽鍋爐的條件下適用轉鼓式干化系統(tǒng)。安德里茨污泥干化焚燒系統(tǒng)的代表是EcoDry 系統(tǒng),脫水污泥和干燥顆粒經(jīng)過混合系統(tǒng)被送至轉鼓前端, 被來自熱交換系統(tǒng)的熱風送入轉鼓式干燥器,然后經(jīng)過分離器污泥顆粒從熱氣流中分離出來進入篩選設備, 細小顆粒作為基料進入后混合系統(tǒng), 粗大顆粒被送入粉碎機粉碎后作為焚燒爐的能源。焚燒爐產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)過熱交換裝置后, 分別經(jīng)過吸收器1、2 凈化處理后排放。
3、Copenhagen 市政污泥處理系統(tǒng)( 西格斯污泥焚燒系統(tǒng))
Copenhagen 市政污泥處理系統(tǒng)采用西格斯流化床焚燒爐系統(tǒng), 該系統(tǒng)具有分級燃燒的特點, 確保良好的溫度控制和完全燃燒, 并可以促使一氧化碳和氮氧化物排放量降低, 而且可以在過氧量較低的情況下運行。流化床的污泥蒸發(fā)/燃燒裝置內(nèi)有一個內(nèi)部能量回收系統(tǒng), 能使低熱值的污泥用自身熱量燃燒, 即讓參與燃燒的空氣在內(nèi)部熱回收系統(tǒng)中預熱至650°C, 從而降低輔助燃料的消耗。該系統(tǒng)可以焚燒6 MJ/kg 以下的低熱值污泥,
二、污泥焚燒技術在國內(nèi)的應用情況
污泥焚燒在國內(nèi)應用較少, 主要的應用領域也限于小規(guī)模、特殊行業(yè)。大規(guī)模市政污泥焚燒技術的應用開始于2004 年建成運行的上海石洞口污水處理廠污泥焚燒系統(tǒng)。除了引進技術, 國內(nèi)部分科研單位也結合我國國情進行了相關工藝技術的研究和實驗。中國科學院工程熱物理研究所針對北京高碑店污水處理廠脫水污泥進行了循環(huán)流化床污泥焚燒中試, 完成了70～90%含水率脫水污泥燃燒特性和排放特性實驗;浙江大學、東南大學、機械科學研究院環(huán)保所等單位也在不同層面進行了相關技術及設備的研究, 但基本上是基于國外技術基礎之上或僅針對焚燒過程進行較為深入研究, 總體還未形成適應自身特點的成套工藝技術。
三、污泥焚燒技術存在問題
污泥焚燒技術存在諸多問題, 其中核心問題是投資大、處理費用高、有機物燃燒產(chǎn)生二惡英等劇毒物質。
1 投資問題
相對于填埋和堆肥, 焚燒系統(tǒng)的投資無疑是巨大的。填埋、堆肥、焚燒的投資比例一般為1: 1.5:3, 全部采用國外設備的投資還會更高。但是考慮到土地資源不可再生的因素, 在進行技術可行性研究時, 投資應該與土地一同考慮。
2 處理成本問題
理論上, 焚燒系統(tǒng)的處理成本應該是三種主流技術中最低的, 因為系統(tǒng)運行的動力主要來自污泥自身的能量。但是目前由于脫水污泥的含水率、有機物含量、成份不穩(wěn)定, 需要添加一定量的化石燃料, 但前能源價格動蕩將會直接影響到處理成本。
3 二次污染問題
污泥焚燒系煙氣凈化技術相對成熟, 但部分有機物燃燒還將產(chǎn)生二惡英等劇毒物質, 目前消除這一影響主要采用加設二燃室、控制燃燒溫度等辦法,但由于二惡英物質監(jiān)測技術尚不成熟, 無法真正確保二次污染問題得到有效控制, 這也是焚燒技術最大的局限性因素。
四、結語
由于焚燒技術存在的上述問題, 在中國推廣使污泥焚燒技術還有一定的困難, 但面對日益緊張的人口和土地問題, 減量化程度最高的焚燒技術作為堆肥和填埋的必要補充, 還是有存在的必要性。尤其是針對一些產(chǎn)泥量大而且難于資源化處理的行業(yè),如造紙、皮革等, 污泥焚燒技術提供了一個污泥處置選擇。
污泥焚燒技術今后的研究發(fā)展方向應該結合我國特點進行: ( 1) 開發(fā)成套技術, 努力降低投資和運行成本。( 2) 針對特定行業(yè)開發(fā)適應我國國情的焚燒技術。( 3) 改進水處理工藝, 考慮污泥后處理要求, 增加污水水質監(jiān)測項目, 確保污泥處置系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運轉。