上海宏波工程咨询管理有限公司 上海 201707
摘要：随着我国国民经济的发展，工业废水、生活污水的排放量日益增加，为了保护生态环境，保护人民的身体健康，提高水环境质量，污水必须经过净化处理达标后才能排放。污水在处理过程中，会产生一定数量的有机污泥，这些废弃物含水率高，有机物含量高，容易腐烂发臭，如果得不到有效处置，会严重影响当地环境质量，造成二次污染。如何妥善处理处置这些废弃物，已成为建设完整城市污水处理厂，提高技术水平和管理水平的重要因素。基于此，本文主要对城市污水处理厂污泥处理工艺进行分析探讨。
关键词：城市污水；处理厂；污泥处理；工艺分析
1、石洞口污水处理厂污泥处理二期工程工艺背景分析
上海市石洞口污水处理厂污泥处理二期工程，位于杨盛河及老蕰川路西侧，石洞口污水厂已征用地内，占地面积约4.99公顷。
本工程服务期分为近期（2020年）和远期（2040年）。其中，近期规模112.8tDS/d，服务对象包括石洞口污水处理厂提标增量污泥、新建泰和污水处理厂污泥；远期规模128tDS/d，服务对象包括石洞口污水处理厂提标增量污泥、泰和污水处理厂污泥。近期与远期有机结合，本工程新建污泥脱水设施污泥处理量20tDS/d；新建干化设施污泥处理量20tDS/d；焚烧和烟气处理设施处理量128tDS/d。
本工程范围主要包括干污泥接收、湿污泥接收、输送、储存、脱水、干化、焚烧、烟气处理及相关配套设施。
来自泰和污水处理厂的干污泥通过车运至本工程，之后直接送入焚烧炉焚烧，石洞口污水处理厂污泥处理采用离心脱水将污泥含水率降至80%，之后通过间接加热干化后送至流化床焚烧炉焚烧的处理工艺；焚烧产生的烟气回收热量用于污泥干化、石洞口污泥完善工程外加热源和石洞口污水厂深度处理进水加热热源等；应急工况下污泥干化焚烧系统不足热能通过本工程新增的蒸汽锅炉房补充；污泥焚烧炉正常运行时不需要外加其他辅助燃料；采用天然气作为焚烧炉启动和备用燃料。
烟气处理采用SNCR+静电除尘+干式脱酸+布袋除尘+湿式脱酸+烟气再热+物理吸附的处理工艺。除臭处理主要采用离子送风除臭+生物滤池+化学洗涤+活性炭吸附的组合处理工艺。
焚烧烟气的排放须达到《生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》（DB31/768-2013）的要求。臭气厂界标准同时满足上海市地方标准《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》（DB31/982-2016）、国标《恶臭污染物排放标准》（DB14554-93）的要求。
污泥焚烧后产生的灰渣如用于制作建材，需满足《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》（DB/T25031-2010）、《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》（CJ/T314/2009）及其他相关规范及标准；如用于填埋，需满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（DB/T23485-2009）及其他相关规范及标准。
2、方案选择
污泥处置方案多种多样，但最终目的都是要达到无害化、减量化、资源化的目标。目前已有的主要污泥处理处置工艺包括:填埋、消化、堆肥、干化、焚烧、湿式氧化、冻结熔融法、高温烧结法等等。选用何种工艺必须与当地的实际情况相适应。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆国内大多数污水处理厂的污泥处置以外运填埋为主，主要有:
(1)脱水后(含水率70%~80%左右)的污泥直接外运。有些是运至生活垃圾填埋场合并处理，由于含水率太高，导致填埋场作业困难，并且也会大量占用填埋场库容;有些是随处倾倒，导致二次污染;也有些作为农肥直接施入农田。由于直接脱水的污泥未经高温处理，其中含有大量病原菌，会影响人民的身体健康。总之，单独的脱水外运工艺还不能称其为合格的污泥处理、处置工艺。
(2)消化稳定后脱水处理再外运。该工艺相对有所改进，由于污泥经过消化处理，杀灭了绝大多数病原菌，并且还能产生沼气供生产、生活使用，基本做到了无害化，并且也有一定的资源化意义。但是，该工艺仍待解决处置高含水率脱水污泥的问题。
(3)直接焚烧脱水污泥。该工艺虽然理论计算可行，并在一些小型的污水厂已有采用，但实际运行效果欠佳，主要原因是设备不成熟，运行管理难度大，需要添加大量的辅助燃料，运行成本高。
(4)干化后的污泥作为农肥使用。采用热工方法烘干脱水污泥，在上海金山石化总厂污水处理厂已经采用，运行情况尚可。由于干化工艺需要大量使用热量，而金山石化总厂有热能(蒸汽)资源供使用，可以大大降低造价和运行成本，这是它成功的关键。但是对于大多数污水处理厂而言缺乏这样的条件。在总结已有工程和现有技术的基础上，根据石洞口城市污水处理厂特点采取对脱水污泥进行低温干化高温焚烧联合处理的工艺方案。同时污泥焚烧装置能兼顾焚烧干化污泥和替代燃料。当污泥可以作为绿化基质土或其他用途时，使用替代燃料焚烧，产生的热量干化污泥，干化污泥综合利用，当污泥重金属含量严重超标或污泥出路困难时，直接焚烧干化污泥产生的热量提供干化使用。
3、方案介绍
干化焚烧联合处理工艺主要采用低温干化和高温焚烧二套系统串联运行。通过招标，石洞口污泥处理二期最终确定采用桨叶干燥系统的干化工艺，可将脱水污泥含水率从80%左右降至30%左右。焚烧采用鼓泡式流化床焚烧基础上的改良焚烧炉，专为焚烧污泥而开发，针对性强。通过焚烧干化污泥，以饱和蒸汽形式回收烟气中热量，并将回收的热量用于干化系统。该联合工艺可以达到能量的自平衡。
3.1干化工艺
干化工艺是本系统的核心工艺。由于干化污泥具有易燃、易分解的特点，为保证安全和卫生，干化系统内必须保证低温、低氧状态。同时由于污泥在40%~60%含水率时具有易粘结的特性，因此选用设备必须防止污泥粘结在换热面，从而降低热效率，甚至影响运行。
经过多次方案比较和设备招标，最终选用了进口桨叶干燥系统。该系统干化装置分为三部分：污泥干化、蒸发尾气冷凝处理、干化泥输送。
含水量为80%的湿污泥由湿污泥输送泵从湿污泥储存料仓输送到桨叶式干燥机，利用余热系统产生的饱和蒸汽作为热源对湿污泥进行干化处理，湿污泥中的水分通过蒸汽加热蒸发，蒸汽产生的水蒸气被干燥机内的循环废气带走。带搅拌桨叶的旋转轴把进入干燥机的污泥从干燥机进口推向出口处，通过翻转、压送把块状的湿污泥粉碎，同时螺旋桨叶与污泥通过接触传热，使污泥水分大量蒸发，含水率为30%左右的干化污泥从干燥机末端排出后送入焚烧炉焚烧。通过将干燥机排出的污泥的含水率控制在30%左右，不仅能够避免因高粘性的污泥引起的干燥机及输送机的故障，还能实现对污泥性状波动的干燥焚烧工程的灵活运行操作。
本工程共设置2条干化处理线，每条干化线设2台干燥机，单台干燥机蒸发能力为2500kgH2O/h，采用蒸汽间接式干燥机。
3.2焚烧工艺
干化后的污泥经水平输送机输送至半干污泥接收坑，再由污泥抓斗送至焚烧炉前的半干污泥缓存仓，再由半干污泥输送机送至污泥给料机与湿污泥、浓缩污泥混合后进入焚烧炉。
正常工况下，每台焚烧炉的额定处理量为57tDS/d。在该焚烧炉的炉膛内，有1个悬浮的焚烧区。当处于静止状态时，炉膛内空气分部管层上部有一个1~1.5m厚的细沙床，载体为十几孔目的石英砂，在焚烧炉运转过程中，一次空气从焚烧炉下部空气分布管通入，并以一定速度由安装于空气分布管下放的喷嘴向下吹出，从而细沙床呈“沸腾”状态，产生了一个约2~2.5m的流化床。一次风由污泥仓的循环风及部分新鲜风组成，保证石英砂流态化及物料燃烧，在燃烧室内通入洗涤后的部分载气作为二次风，以保证物料完全燃烧。每座焚烧炉有两个污泥进料口，以便保证均匀进料及燃烧稳定。焚烧炉下部为锥形，便于出渣。
污泥在焚烧炉完全燃烧后产生的约850℃高温烟气进入余热回收设备—余热锅炉。余热锅炉采用单锅筒膜式壁结构，烟气温度减低至约200-250℃，同时产生1.2MPa压力和188℃的饱和蒸汽，以提供干燥机部分用气量。
焚烧炉配备炉内喷水降温措施以及喷射尿素预防NOX超标措施，当炉温超标是使用。
4、结语
采用干化焚烧联合工艺处理污泥，做到了对城市污水处理厂固体废弃物的无害化、减量化，并有一定的资源化意义。其运行费用虽有所增加，但是低于垃圾焚烧的运行费用。联合处理工艺尤其适宜于土地资源紧张、环境要求较高、经济较发达的城市选用。
参考文献：
[1]孙小平，张丙珍，韩明.城市污水处理厂污泥处理处置刍议[J].地下水，2008，30(4):117-118，124.
[2]董振锋，王珍.城市污水处理厂污泥处理状及发展分析[J].中国城市环境卫生，2008(5):21-23.
论文作者:刘洋,郭志勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/15
标签：污泥论文; 污水处理论文; 石洞论文; 干燥机论文; 工艺论文; 焚烧炉论文; 烟气论文; 《防护工程》2018年第31期论文;