來源 :中國(guó)建設(shè)報(bào)
近年來，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水、污泥處理處置問題日漸突出。2011年，全國(guó)污水處理廠3101座，污水處理量383.14億立方米，污泥產(chǎn)生量達(dá)2175.72萬噸。2015年，全國(guó)污水處理廠達(dá)到4185座，污水處理量510.96億立方米，污泥產(chǎn)生量達(dá)2774.05萬噸。污水處理廠產(chǎn)生的大量污泥缺乏安全處理處置技術(shù)，形勢(shì)異常嚴(yán)峻。城鎮(zhèn)污泥水泥窯協(xié)同焚燒是污泥處置的有效途徑。傳統(tǒng)的水泥窯協(xié)同焚燒缺乏污泥深度處理與水泥窯協(xié)同處置的對(duì)接技術(shù)，未形成相關(guān)測(cè)試和評(píng)價(jià)方法以及泥質(zhì)特性指標(biāo)體系。
2011年，由北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司牽頭，同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、城市建設(shè)研究院、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院、國(guó)家城市污染控制工程研究中心、北京水泥廠有限責(zé)任公司、廣州越堡水泥有限公司八家單位聯(lián)合承擔(dān)了“國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)”中的“城市污泥水泥窯協(xié)同處置技術(shù)研究與工程示范”課題。課題總經(jīng)費(fèi)達(dá)2764.84萬元，其中企業(yè)自籌資金1200萬元。
課題組在實(shí)驗(yàn)室搭建了水泥窯模擬煅燒試驗(yàn)平臺(tái)，研究了不同處理工藝污泥投加方式對(duì)水泥窯協(xié)同處置過程的影響，重點(diǎn)考查了不同脫水污泥泥質(zhì)性能對(duì)生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量及工藝設(shè)備、水泥品質(zhì)的影響規(guī)律以及氣態(tài)污染物生成的影響情況。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水泥窯協(xié)同處置污泥的最佳投加污泥方式為分解爐投加，污泥最大投加量應(yīng)控制在6%，該結(jié)果為水泥廠水泥窯爐焚燒示范線優(yōu)化運(yùn)行提供了理論參考和技術(shù)支持。
課題研究形成5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：基于水泥窯協(xié)同處置的污泥板框深度脫水技術(shù);城市污泥水泥窯協(xié)同處置的進(jìn)料工藝優(yōu)化技術(shù);協(xié)同處置污泥的水泥質(zhì)量保障技術(shù);高溫含硫臭味氣體凈化生物菌劑及凈化技術(shù);水泥窯焚燒干化污泥煙氣排放特性研究及區(qū)域協(xié)同共處置技術(shù)。
另外，課題組編寫完成了《污泥板框深度脫水技術(shù)規(guī)程》、《水泥窯協(xié)同處置污水廠污泥技術(shù)規(guī)程》、《水泥窯協(xié)同污泥處置的除臭技術(shù)導(dǎo)則》等10項(xiàng)技術(shù)規(guī)程(建議稿)。申請(qǐng)專利17項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外期刊、會(huì)議上發(fā)表論文41篇，培養(yǎng)博士6名、碩士9名。
課題建設(shè)并優(yōu)化運(yùn)行了3項(xiàng)示范工程：小紅門污泥板框脫水示范工程(500噸/天);北京水泥廠污泥水泥窯爐焚燒示范工程(500噸/天);廣州越堡水泥廠除臭示范工程(臭氣量不少于2萬立方米/天)。
小紅門污泥板框脫水示范工程
(500噸/天)
小紅門污水處理廠設(shè)計(jì)污水處理能力為60萬噸/天，泥餅最大日處理量為900噸。小紅門污泥板框脫水示范工程以小紅門污水處理廠污泥為對(duì)象開展研究，建設(shè)完成并優(yōu)化運(yùn)行500噸/天板框壓濾脫水示范線。
課題組通過試驗(yàn)優(yōu)選了適用于水泥窯協(xié)同處置的污泥調(diào)理劑，該調(diào)理劑不含氯、磷、硫等對(duì)水泥生產(chǎn)有影響的化學(xué)物質(zhì)。
在盛有含固率3%污泥的調(diào)理池中，加入8%~10%的調(diào)理劑，攪拌約30分鐘后，采用低壓(0.6兆帕斯卡)、高壓(1.2兆帕斯卡)方式分別進(jìn)料，在2兆帕斯卡壓力下壓榨0.5～1小時(shí)后進(jìn)行卸料。
板框壓濾脫水后，污泥含固率可由3%提高至40%，泥餅含水率可降至60%以下，極大降低了污泥體積，為提高污泥運(yùn)輸和處理處置效率提供了保障。經(jīng)地磅計(jì)量監(jiān)測(cè)后，部分泥餅被運(yùn)送至北京水泥廠進(jìn)行水泥窯協(xié)同焚燒處置。
北京水泥廠污泥水泥窯爐焚燒示范工程
(500噸/天)
北京水泥廠水泥窯爐焚燒示范線結(jié)合了水泥廠自身的優(yōu)勢(shì)，采用污泥干化-焚燒相結(jié)合的水泥窯協(xié)同處置工藝。該工藝首先采用VOMM渦輪薄層技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行干化，干化后的污泥送入水泥窯進(jìn)行協(xié)同焚燒。
北京水泥廠回轉(zhuǎn)式焚燒爐在正常運(yùn)行條件下，爐內(nèi)物料溫度為1450攝氏度，物料在爐內(nèi)停留時(shí)間30～40分鐘，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣在爐內(nèi)溫度高于1300攝氏度區(qū)域的停留時(shí)間大于4秒。窯內(nèi)的污泥中有害有機(jī)物可充分燃燒，焚燒率可達(dá)99.999%，二噁英等有機(jī)污染物完全被分解。
示范工程焚燒結(jié)果表明：污泥投加量小于3%時(shí)，污泥對(duì)水泥熟料、煙氣中多環(huán)芳烴、二噁英等污染物產(chǎn)生等均符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化、無害化處理。
廣州越堡水泥廠除臭示范工程
(臭氣量不少于2萬立方米/天)
廣州越堡水泥廠建立水泥窯協(xié)同處置污泥的除臭示范工程包括氣體收集系統(tǒng)、生物濾塔、噴淋系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和水處理回用系統(tǒng)。生物濾塔為三層結(jié)構(gòu)，塔高22米，直徑2米，填料填充高度為6.6米，三層平均填充。氣體處理量為7.2萬立方米/天，有效停留時(shí)間為24.3秒。
課題組通過自主研發(fā)，篩選出高效功能菌種并成功應(yīng)用于生物濾塔，采用石灰石—石膏法結(jié)合生物處理組合處理工藝，實(shí)現(xiàn)了污泥水泥窯協(xié)同處置除臭穩(wěn)定運(yùn)行一年以上，實(shí)現(xiàn)了高效去除尾氣中SO2、揮發(fā)性有機(jī)物、氨等污染物，去除率分別達(dá)到了95%、82.6%及84%，臭氣濃度去除率大于80%，氣體污染物排放達(dá)到了《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2013)的相關(guān)要求，解決了污泥水泥窯協(xié)同處置過程中的氣體污染物和臭氣的問題。
通過工程示范，課題研究成果成功應(yīng)用于基于水泥窯協(xié)同處置的城鎮(zhèn)污泥預(yù)處理、水泥窯協(xié)同焚燒和尾氣處理工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了課題預(yù)期目標(biāo)，為水泥窯協(xié)同處置技術(shù)應(yīng)用于城鎮(zhèn)污泥處理和處置提供了技術(shù)保障，為我國(guó)城鎮(zhèn)污泥的處理處置提供一條穩(wěn)定、高效、安全的技術(shù)途徑，將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)污泥處理處置行業(yè)穩(wěn)步快速發(fā)展。
北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司 付興民 左 壯
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