作為生活污水處理的衍生品，近年來污泥產(chǎn)量不斷攀升。據(jù)估算，大約1萬t生活污水可產(chǎn)生5~8 t市政污泥，預計到2020年，我國市政污泥產(chǎn)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(guī)劃目標中提到，“十三五”期間應堅持無害化原則，結(jié)合各地經(jīng)濟社會發(fā)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(fā)電或供熱等優(yōu)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(qū)推動污泥獨立干化焚燒項目的同時，在郊區(qū)積極實踐生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒污泥，協(xié)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(xié)同焚燒污泥
上海早在2015年已全力推進郊區(qū)生活垃圾焚燒廠建設，在經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)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(qū)、奉賢區(qū)、金山區(qū)確定采用污泥協(xié)同焚燒工藝，基本解決三區(qū)近期污泥處理問題。同時，為破解上海中心城區(qū)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(xié)同焚燒(預留接口)。污泥協(xié)同焚燒示意圖如圖1所示。
1.1 污泥協(xié)同焚燒存在的問題
(1)國內(nèi)污泥協(xié)同焚燒尚處于起步階段
污泥干化焚燒為國外發(fā)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(xié)同焚燒技術作為郊區(qū)污泥處理的主要方式。其中金山區(qū)、松江區(qū)污泥項目已投入運行一年多，奉賢區(qū)項目正在調(diào)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(yōu)化相關工藝
一方面，隨著居民生活水平的提高，城鎮(zhèn)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(chǎn)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(xiàn)爐膛結(jié)焦和鍋爐積灰現(xiàn)象，大大增加了檢修時間和頻次，難以確保連續(xù)8 000 h/年的穩(wěn)定運行要求。金山區(qū)現(xiàn)場反饋，爐膛內(nèi)壁結(jié)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(qū)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(xié)同焚燒規(guī)模受到限制，往往難以覆蓋污泥全量處理需求。
1.2 污泥協(xié)同焚燒工藝技術優(yōu)化
(1)鍋爐結(jié)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(chǎn)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(jié)焦。通過爐膛焦塊組分、熔點測試，發(fā)現(xiàn)深度脫水污泥灰熔點較低(1 000 ℃)，而垃圾焚燒爐內(nèi)溫度超過1000℃，因此容易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)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(jié)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(diào)理劑中Ca、Fe含量較高，不利于結(jié)焦控制。從協(xié)同焚燒角度考慮，需開發(fā)新型脫水調(diào)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(xié)同焚燒項目運行優(yōu)化，充分掌握污泥結(jié)焦特性，開展污泥結(jié)焦控制研發(fā)，形成一系列結(jié)焦控制技術(污泥脫水藥劑控制技術、污泥抗結(jié)焦藥劑、摻燒污泥含水量優(yōu)化、污泥造粒摻燒技術、焚燒爐優(yōu)化控制技術)，以保障垃圾焚燒爐的安全穩(wěn)定運行。
1.3 其他需開展的技術研發(fā)
(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(xié)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(xié)同處理工藝。
(5)高濃度惡臭氣體組合控制技術。
2 污泥協(xié)同焚燒的幾點啟發(fā)
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(xié)同焚燒超負荷運行問題，同時，通過共用煙囪、水處理系統(tǒng)、蒸汽發(fā)電系統(tǒng)、臭氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)等方法，將污泥獨立干化焚燒產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣等廢棄物與垃圾焚燒產(chǎn)物一并處理、蒸汽統(tǒng)籌發(fā)電和余熱利用，大大節(jié)省工程投資，環(huán)保性能也更佳。這樣做工藝更成熟、更可靠，真正做到優(yōu)勢互補。
2.2 因地制宜合理選擇工藝路線
污泥處置方案多種多樣，但最終目的是要達到“無害化、減量化、資源化”，選用何種工藝必須與當?shù)氐膶嶋H情況相適應。例如國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠的污泥處置是以深度脫水后外運填埋為主，但是在一些土地資源緊缺的發(fā)達型城市，通常會選用污泥干化焚燒工藝，焚燒后的灰渣，根據(jù)其重金屬含量，可選擇直接或使用重金屬螯合劑處理后進入填埋場，也可用作建筑材料或鋪路等;在一些土地資源豐富的欠發(fā)達地區(qū)，深度脫水+填埋這條工藝路線實為最切合實際、經(jīng)濟可行的，其項目建設周期短、投資成本較低。常見的幾個污泥處理處置工藝路線及其發(fā)展趨勢如表1所示。
表1 污泥處理處置工藝路線及發(fā)展趨勢
2.3 污泥土地利用未來可期
從目前階段來看，污泥干化焚燒值得推崇，而污泥土地利用則是未來值得努力的一個方向。作為一種污泥資源化利用的途徑，我國在2009年就已更新并頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》標準，對重金屬、有機污染物、病原菌、腐熟度、施用作物、最大施用量等指標進行了補充規(guī)定，該標準適用于城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置時污泥農(nóng)用(土地利用)的泥質(zhì)要求。
總體來看，土地利用、填埋和焚燒這三種污泥處置方式中，土地利用資源化意義最大，但是綜合難度也最高，尤其是相關監(jiān)管體系須完善建立，落實有效監(jiān)管，以提高衛(wèi)生安全保證和公信力。與之相比較，污泥干化焚燒技術目前相對較成熟、監(jiān)管體系相對完善?，F(xiàn)階段污泥處置路線建議，東部沿海等發(fā)達地區(qū)以干化焚燒為主，其它土地資源相對充足、經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)可選擇深度脫水并填埋的方式。
3 結(jié)語
污泥處理的“十三五”規(guī)劃中明確指出，“十三五”期間應當由“重水輕泥”向“泥水并重”轉(zhuǎn)變，由“污水處理”向“再生利用”轉(zhuǎn)變，由此可見，污泥無害化處理將迎來高速發(fā)展。污泥焚燒作為一項非常有應用前景的污泥處理技術，尤其是生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒污泥工藝已得到了工程化應用，積累了經(jīng)驗，隨著研究和實踐的深入，污泥與垃圾協(xié)同處理技術將成為污泥處理處置的一個重要、有效的選項。
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