一、生活污泥的特性、危害和處置
1.1生活污泥的特性
生活污泥是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污泥的主要特征是含水率高(含水率96%以上，經(jīng)過機(jī)械脫水在80%左右)，有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)、比重較小，呈膠狀液態(tài)，是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運(yùn)輸，但它很難通過沉降進(jìn)行固液分離，并且不易自然風(fēng)干。
1.2生活污泥的危害
污泥如不妥善處理，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境和人體健康影響較大，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)對(duì)大氣環(huán)境的影響，主要是污泥脫水和污泥堆放對(duì)污水處理廠周圍大氣環(huán)境的影響以及污泥外運(yùn)途中對(duì)沿途大氣環(huán)境的影響。
(2)對(duì)地表水環(huán)境和地下水環(huán)境的影響，脫水污泥透水性差，遇水成漿狀，容易流失。污泥隨雨水流入地表水，容易污染地表水環(huán)境。污泥堆積過程中容易產(chǎn)生滲濾液，污泥滲濾液攜污泥中可溶性成份滲入地下，從而導(dǎo)致地下水的污染。
(3)對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的影響，脫水污泥主要是微生物殘骸和分解物，含有各種病原體及致病物質(zhì)的中間體，這些物質(zhì)經(jīng)蚊蠅及水源進(jìn)行傳播，進(jìn)而危害人體健康。
(4)污泥的數(shù)量龐大，儲(chǔ)運(yùn)這些污泥需要較大的空間和很多的工具，這些空間和工具都可能被污染，具有一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患。
1.3污泥深度處置的問題
目前我國(guó)污泥處置主要方法中，耕地利用約占44.8%，填埋約占31%，其它處置10.5%，沒有處置13.7%。以上處置都存在一個(gè)致命的問題：由于污泥中高分子細(xì)菌和重金屬含量很高，屬于國(guó)家嚴(yán)格管控的危險(xiǎn)廢棄物。如何在安全環(huán)保前提下來有效處置污泥，最大限度的減少污泥中的重金屬對(duì)周圍環(huán)境的二次污染刻不容緩的擺在人們面前。但現(xiàn)實(shí)中那些常規(guī)的處置方法污泥都很難滿足日益嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，人們必須要尋找一種科學(xué)、有效、環(huán)保、節(jié)能的處置污泥的途徑，但現(xiàn)實(shí)中的處置方法已經(jīng)嚴(yán)重滯后。
二、生活污泥的干化處理
我國(guó)現(xiàn)階段大部分污水處理廠產(chǎn)生的污泥含水率在80%左右，根據(jù)污泥檢驗(yàn)報(bào)告顯示，污泥含水率82%時(shí)，其低位發(fā)熱量?jī)H為1.578MJ/kg，熱值很低，根本無法實(shí)現(xiàn)自身燃燒處置，入爐污泥的熱值除成分外，主要與污泥的含水率相關(guān)。在污泥含水率較高時(shí)，其焚燒產(chǎn)生的熱量不能滿足其水分蒸發(fā)所吸收的熱量，故污泥不能自持燃燒。如果降低污泥的含水率，污泥熱值升高，則其單位重量焚燒產(chǎn)生的熱量就會(huì)增加，當(dāng)其熱值達(dá)到污泥自持燃燒低位熱值時(shí)，即可自持燃燒。即使與其他可燃物協(xié)同燃燒，也由于含水率過高，低位熱值太少，只能用極少量80%的污泥摻拌燃燒，處置能力自然受到條件約束。因此首先進(jìn)一步降低污泥含水率就成為了人們的努力方向，之后再尋找到一種可以大量處置污泥的可行手段。
污泥干化是指通過滲濾、壓濾或蒸發(fā)、烘干等方法，去除污泥中水分的過程。烘干工藝根據(jù)傳熱介質(zhì)分為熱風(fēng)、熱油和蒸汽干化。煙臺(tái)潤(rùn)達(dá)垃圾處理運(yùn)營(yíng)有限公司污泥干化項(xiàng)目采用間接熱干化方式的4臺(tái)單軸臥式圓盤干化機(jī)。該項(xiàng)目2014年春試車運(yùn)行至今。項(xiàng)目實(shí)際濕污泥日處理能力400t/d，運(yùn)行較穩(wěn)定。污泥干化采用全封閉模式，從污泥接收到干化后的污泥入爐燃燒全程封閉;污泥干化過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)過處理變成合格的中水得到綜合利用。
含水80%的濕污泥經(jīng)過干化處理，得到含水率40%左右的相對(duì)濕污泥含水減少66%的干污泥。其低位熱值也提高到了5.05～7.05MJ/kg之間，為大量摻燒處理提供了基礎(chǔ)條件。
三、干化污泥與垃圾的協(xié)同燃燒影響因素
干化后的污泥與垃圾進(jìn)行混合后一同入爐摻燒。在干燥段污泥和垃圾一同在熱風(fēng)作用下表水分得到干燥，之后進(jìn)入燃燒段參與燃燒，與垃圾一同燃盡后排入渣井。因此污泥的熱值、含水率高低、摻燒污泥的比例對(duì)燃燒效果具有影響，主要體現(xiàn)在爐膛溫度、鍋爐負(fù)荷、煙氣指標(biāo)等數(shù)據(jù)的波動(dòng)。
3.1生活污泥熱值的自持焚燒
含水率40%、體溫50℃的入爐污泥，其水的焓值為209.3kJ/kg，當(dāng)入爐焚燒后，水分以蒸汽的形式被加熱后從污泥內(nèi)析出，而且在爐膛內(nèi)被加溫到與爐膛周圍環(huán)境溫度相同。暫按900℃計(jì)算，此時(shí)水蒸汽的焓值為4398.05kJ/kg，此過程中水分需吸收的熱量為4398.05-209.3=4188.75kJ/kg。由此，當(dāng)入爐污泥在沒有熱源連續(xù)補(bǔ)充熱量的情況下，理論上必須在熱值大于4188.75kJ/kg時(shí)，入爐污泥可以自持燃燒。以下是煙臺(tái)潤(rùn)達(dá)垃圾運(yùn)營(yíng)有限公司入爐干化污泥熱值檢測(cè)數(shù)據(jù)。
根據(jù)上表數(shù)據(jù)來看，實(shí)際入爐污泥低位熱值在6.05～6.31MJ/kg之間，完全滿足污泥自持燃燒的要求。
3.2污泥含水率對(duì)垃圾焚燒的影響
入爐燃料的熱值是焚燒廠運(yùn)行控制的重要內(nèi)容。根據(jù)GB/T18750-2008《生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐》，入爐垃圾體溫20℃其水的焓值為84.48kJ/kg，進(jìn)爐時(shí)燃料低位發(fā)熱量不宜小于4398.05-84.48=4313.57kJ/kg，燃料才能自持燃燒。實(shí)際為了保障焚燒發(fā)電廠的良好運(yùn)行，并達(dá)到爐膛溫度不低于850℃的要求，燃料熱值要大于5000kJ/kg。每單位含水率減少1%，燃料熱值就會(huì)增加150kJ/kg左右，因此對(duì)于協(xié)同入爐的污泥來說，含水率也要嚴(yán)格把控。根據(jù)理論計(jì)算并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，入爐污泥含水率應(yīng)該小于45%。如果含水率﹥45%的污泥直接與垃圾摻混后入爐焚燒，造成入爐燃料整體含水率的明顯增加，燃料(濕污泥和垃圾的混合物)需要吸收大量的熱量升溫、蒸干、點(diǎn)燃。這就需要很長(zhǎng)的干燥時(shí)間，也就延長(zhǎng)在爐排干燥段停留時(shí)間，減慢爐排的推料速度，大大降低了垃圾處理能力。并且水分在蒸發(fā)過程中將帶走部分熱量，燃燒室的溫度降低，反應(yīng)速度隨溫度的降低而變慢。垃圾在往復(fù)爐排中焚燒的停留時(shí)間大約在60-90min。但入爐污泥水分如果一味要求降低，當(dāng)?shù)陀?5%的水分時(shí)，干化汽耗明顯增加。在北方冬季，垃圾發(fā)酵質(zhì)量不好,熱值明顯偏低，污泥的含水率對(duì)燃燒的影響就更加敏感。
垃圾和污泥協(xié)同焚燒的目的首先是垃圾的減量(或減容)和燃燒后產(chǎn)物的安全化、穩(wěn)定化處理方面，其次是獲取正常的熱量用于余熱鍋爐后，因此，要獲得以上的理想結(jié)果，焚燒必然保持良好的燃燒狀態(tài)為基礎(chǔ)，要使燃料快速、完全的燃燒。如果含水的污泥直接摻入垃圾焚燒，因其密度高，就會(huì)起到砂子滅火的效果，一次風(fēng)不宜穿透，從而影響了垃圾的焚燒效果，且宜導(dǎo)致不完全燃燒產(chǎn)物的生成，造成爐渣熱灼減率增大。
四、干化污泥與垃圾的協(xié)同摻燒分析
4.1污泥協(xié)同摻燒技術(shù)分析要點(diǎn)
⑴污泥的入爐方式;⑵污泥摻燒比;⑶對(duì)鍋爐效率、煙氣、飛灰等的影響。
4.2污泥摻燒比值對(duì)鍋爐效率、煙氣、飛灰等的影響
根據(jù)上表1數(shù)據(jù)看，污泥與垃圾的摻燒比的確定，與摻燒污泥時(shí)的煙氣排放指標(biāo)、鍋爐積灰狀況以及焚燒爐的燃燒有關(guān)，根據(jù)潤(rùn)達(dá)運(yùn)營(yíng)公司近9個(gè)月污泥摻燒量分析，月均最高摻燒比為11.27%，摻燒比均值為8.0%。
4.2.1污泥摻燒對(duì)垃圾焚燒爐燃燒工況的影響
污泥入爐比例的多少對(duì)燃燒效果和煙氣指標(biāo)都有明顯影響。當(dāng)污泥入爐比例超過8%時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓火效應(yīng)。當(dāng)垃圾發(fā)酵特別好熱值明顯高時(shí)，單燒垃圾往往會(huì)出現(xiàn)爐膛溫度超過1100℃現(xiàn)象，用配風(fēng)很難控制。如果適當(dāng)給入污泥在5%以下，通過壓火效應(yīng)抑制垃圾的著火速度，更便于控制爐膛溫度;如果垃圾發(fā)酵一般則過多污泥造成垃圾干燥和燃燒不好，爐膛出現(xiàn)偏料和無法燃盡的問題。
對(duì)此采用污泥輸送設(shè)備對(duì)焚燒爐給料時(shí)，需要在落料口設(shè)兩側(cè)或三點(diǎn)進(jìn)料方式，調(diào)節(jié)好漏泥量，污泥布料要均勻，避免污泥摻燒時(shí)偏燒。
污泥的摻燒宜導(dǎo)致焚燒爐積灰加重。因污泥中含灰量較大，污泥焚燒后的殘余物大部分被煙氣帶往后部受熱面后，附著在尾部受熱面管子上，影響了換熱效率，且長(zhǎng)時(shí)間的積累，造成尾部受熱面積灰嚴(yán)重，對(duì)鍋爐負(fù)荷產(chǎn)生不良影響;同時(shí)，灰在高過、中過受熱面煙氣通道所堆積的灰會(huì)形成非常硬的灰塊，運(yùn)行期間很難清除，如處理不及時(shí)，會(huì)造成過熱器煙溫過高或鍋爐短期內(nèi)停爐檢修清灰。
4.2.2對(duì)焚燒煙氣的影響
污泥與垃圾協(xié)同焚燒時(shí)對(duì)煙氣指標(biāo)影響的程度主要取決于摻燒比以及污泥中含硫量、含氮量，而污泥中的含硫、氮元素的量又與污水處理廠污水的 >
垃圾摻燒污泥，當(dāng)摻燒比值變大時(shí)，所用石灰和尿素量有所增加：在摻燒比7%左右時(shí)，耗材較低，低于均值15.04;在10%左右時(shí)，耗材較高，但是煙氣指標(biāo)可控制。一下就以7、8、9月份分析。
煙氣指標(biāo)如下：
依據(jù)為2019年9月2-5日4天運(yùn)行數(shù)據(jù)：
通過上述4表分析，當(dāng)摻燒比在10%左右時(shí)，煙氣排放指標(biāo)完全能滿足GB18485-2014排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但SO2指標(biāo)超歐盟標(biāo)準(zhǔn)次數(shù)較多。由此，當(dāng)摻燒比10%左右時(shí)，煙氣排放指標(biāo)不能滿足歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但能滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
五、結(jié)束語
在社會(huì)效益方面，通過垃圾協(xié)同污泥焚燒發(fā)電技術(shù)研發(fā)，能夠有效實(shí)現(xiàn)有機(jī)固廢的減量化和資源化利用，節(jié)約土地資源，減少能源消耗;有助于形成積極的公眾輿論和認(rèn)同，為垃圾協(xié)同污泥焚燒技術(shù)在全國(guó)的推廣實(shí)施提供便利。
在經(jīng)濟(jì)效益方面，固廢協(xié)同焚燒技術(shù)的研發(fā)能夠降低固廢處理設(shè)施重復(fù)建設(shè)的高昂成本，間接提高經(jīng)濟(jì)效益。
在生態(tài)效益方面，垃圾協(xié)同污泥焚燒處置的高效熱處置，能夠降低有機(jī)固廢長(zhǎng)期堆放或簡(jiǎn)易填埋所造成的土壤和水體污染;解決臭氣難控給周邊環(huán)境帶來的不良影響。
固體廢棄物--生活污泥與垃圾協(xié)同焚燒是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，是以污制污綠色循環(huán)發(fā)展，通過自主技術(shù)研發(fā)與工程示范，完善有機(jī)固廢高效清潔穩(wěn)定焚燒成套工藝與設(shè)備體系，攻克復(fù)雜固廢協(xié)同焚燒難題，對(duì)有機(jī)固廢焚燒行業(yè)的高速健康發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。同時(shí)對(duì)推動(dòng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域科技有進(jìn)步作用。( >
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