作為生活污水處理的衍生品，近年來(lái)污泥產(chǎn)量不斷攀升。據(jù)估算，大約1萬(wàn)t生活污水可產(chǎn)生5~8t市政污泥，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)市政污泥產(chǎn)量將達(dá)到6000~9000萬(wàn)t/a?！段勰嗵幚怼笆濉币?guī)劃》中提到，“十三五”期間應(yīng)堅(jiān)持無(wú)害化原則，結(jié)合各地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平，因地制宜地選用成熟可靠的污泥處理處置技術(shù)，鼓勵(lì)采用能源化、資源化技術(shù)手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。目前國(guó)內(nèi)外污泥的處理方式主要包括濃縮、脫水、厭氧消化、干化焚燒等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本污泥焚燒占其污泥處理總量的67%，歐洲污泥焚燒約占其污泥處理總量的30%，而我國(guó)占比相對(duì)偏低，以上海為例，其2016年污泥焚燒僅占污泥處理總量的15.8%，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。污泥焚燒已逐漸成為污泥處理的主要技術(shù)，但污泥熱值較低，單獨(dú)運(yùn)營(yíng)污泥焚燒設(shè)施面臨工藝復(fù)雜、建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本高昂等問(wèn)題。污泥與生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒處理可以實(shí)現(xiàn)資源的合理利用———將焚燒產(chǎn)生的蒸汽用于干化系統(tǒng)、干化后的污泥又可進(jìn)入焚燒爐作為高熱值燃料，已成為污泥處理處置較為有效的工藝選擇。但是污泥干化產(chǎn)生的尾氣中含有惡臭成分，將對(duì)人體和人類(lèi)生活產(chǎn)生影響和危害。本文主要針對(duì)垃圾焚燒廠內(nèi)污泥干化系統(tǒng)的除臭系統(tǒng)，從干燥機(jī)尾氣的處理和廠房?jī)?nèi)臭氣的處理兩個(gè)方面分別進(jìn)行研究，并對(duì)實(shí)際工程中遇到的問(wèn)題提出了解決方案，為后續(xù)污泥干化項(xiàng)目除臭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。
1、污泥干化過(guò)程臭氣的產(chǎn)生
目前垃圾焚燒廠承接的污泥主要來(lái)自市政污水處理廠和焚燒廠滲瀝液處理站。原生污泥在污水廠內(nèi)經(jīng)過(guò)初步脫水后含水率約85%，此含水率下污泥熱值不足以滿(mǎn)足垃圾焚燒廠入爐燃料低位熱值不低于5017kJ/kg的要求，至少要將含水率降低至30%以下。因此含水率約85%的污泥需進(jìn)一步深度干化。
污泥干化工藝流程：濕污泥進(jìn)廠過(guò)地磅后倒入濕污泥接收倉(cāng)，由接收倉(cāng)底部的螺桿泵泵送至濕污泥儲(chǔ)存?zhèn)}暫存，再經(jīng)儲(chǔ)存?zhèn)}底部的柱塞泵直接送至干化機(jī)內(nèi)，利用蒸汽作加熱介質(zhì)間接加熱物料。濕污泥被干燥至含水率約30%左右后經(jīng)由轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備送至垃圾焚燒爐進(jìn)行焚燒，具體干化流程如圖1所示。當(dāng)污泥摻燒比例在10%以下時(shí)，燃燒煙氣中NOx、SO2濃度不會(huì)激增，對(duì)后續(xù)已有的脫硫脫硝過(guò)程沒(méi)有太多負(fù)擔(dān)。
濕污泥干化過(guò)程產(chǎn)生的廢氣經(jīng)末端的尾氣引風(fēng)機(jī)抽引后，從干化機(jī)尾氣排放口排出，并維持干化機(jī)及輔助設(shè)備、系統(tǒng)管路微負(fù)壓運(yùn)行。被抽出的廢蒸汽(蒸汽和空氣混合物)經(jīng)除塵和冷凝處理，廢氣冷凝液納入廠區(qū)污水收集管網(wǎng)統(tǒng)一處理，而不凝尾氣則由尾氣引風(fēng)機(jī)抽引送至生活垃圾焚燒發(fā)電廠區(qū)垃圾池內(nèi)。
在上述污泥干化過(guò)程中產(chǎn)生惡臭氣體主要可分為兩類(lèi)。
第一類(lèi)是污泥干化過(guò)程中蒸發(fā)的尾氣，包含甲烷、揮發(fā)性有機(jī)酸等有機(jī)氣體和氨氣、氟化氫、氯化氫等無(wú)機(jī)氣體。氨氣和有機(jī)酸來(lái)自污泥中含氮有機(jī)物蛋白質(zhì)的水解，氯化氫、氟化氫來(lái)自污泥中同類(lèi)游離氣體的揮發(fā)或者其它物質(zhì)的受熱分解。其中NH3的排放與污泥中含有的蛋白質(zhì)直接相關(guān)，CH4和SO2的排放與污泥中的蛋白質(zhì)無(wú)關(guān)，是由污泥中含有的其他有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生。此類(lèi)臭氣含濕度高，含塵量高且臭氣濃度也高。
第二類(lèi)是干化過(guò)程中設(shè)備及管道內(nèi)擴(kuò)散至廠房?jī)?nèi)的臭氣，包含硫化氫、氨氣、硫醇類(lèi)、硫醚類(lèi)等物質(zhì)。此類(lèi)臭氣漏點(diǎn)較為分散，臭氣濃度相對(duì)較低，在環(huán)境中擴(kuò)散面積較大，集中收集有難度，對(duì)廠房?jī)?nèi)運(yùn)維環(huán)境影響較大。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)于上述過(guò)程產(chǎn)生的臭氣污染物的排放限值，主要執(zhí)行的是《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554—93)中的有組織排放對(duì)應(yīng)的要求(詳見(jiàn)后文表1)。同時(shí)項(xiàng)目所在地區(qū)的不同，需要再結(jié)合當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
2、臭氣處理工藝
2.1 干化機(jī)尾氣的臭氣處理
設(shè)置在垃圾焚燒廠內(nèi)的污泥干化系統(tǒng)干燥產(chǎn)生的尾氣臭氣濃度高，在干化車(chē)間內(nèi)初步冷凝、除塵后，可由尾氣風(fēng)機(jī)抽引送至生活垃圾焚燒發(fā)電廠廠區(qū)垃圾池內(nèi)，與垃圾池內(nèi)的空氣混合，最終通過(guò)焚燒爐的一次風(fēng)機(jī)將垃圾池內(nèi)的空氣送入焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒處理。
其他設(shè)置在熱電廠或者自備電廠內(nèi)的污泥干化系統(tǒng)，干燥產(chǎn)生的尾氣可以由尾氣風(fēng)機(jī)抽引后直接送入爐內(nèi)，替代部分一次風(fēng)，進(jìn)行焚燒處理。
如污泥干化焚燒系統(tǒng)為單獨(dú)配置，則干燥產(chǎn)生的尾氣一般需由尾氣風(fēng)機(jī)抽引后送至單獨(dú)配置的除臭系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一處理達(dá)標(biāo)后排放。
2.2 廠房?jī)?nèi)的臭氣處理
廠房?jī)?nèi)的臭氣通常是由風(fēng)管集中負(fù)壓收集后，統(tǒng)一進(jìn)入獨(dú)立配置的除臭系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后經(jīng)排氣筒集中有組織排放。
目前廠房?jī)?nèi)臭氣集中處理工藝主要包括以下幾種：
(1)化學(xué)洗滌：臭氣依次通過(guò)酸性洗滌塔和堿性洗滌塔，塔內(nèi)分布配備有稀硫酸溶液和NaOH溶液，對(duì)臭氣中的NH3和H2S等有害氣體進(jìn)行中和吸收。循環(huán)液在塔底經(jīng)水泵增壓后在塔頂噴淋而下，最后回流至塔底循環(huán)使用。酸堿塔分別配備在線pH檢測(cè)儀，根據(jù)循環(huán)液的pH值自動(dòng)控制酸堿的添加量。該方法見(jiàn)效快，投資和運(yùn)行成本較低，但涉及酸堿溶液的存儲(chǔ)，有一定安全隱患，尤其當(dāng)室外安裝時(shí)，需注意冬季防凍防泄漏。
(2)植物液洗滌：設(shè)備配置和流程與化學(xué)洗滌工藝類(lèi)似，吸收劑換成植物液。植物液無(wú)毒、安全且可生物降解，在達(dá)到較好的除臭效果的同時(shí)不會(huì)帶來(lái)二次污染。但植物液的成本較高，需控制好換氣量和液氣比，降低植物液的消耗。
(3)生物濾池：通過(guò)濾料層將致臭污染物吸收，借助濾料上的微生物有效地降解污染物。主要由預(yù)洗池、噴淋、濾料池、循環(huán)系統(tǒng)以及配套的管道系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)組成。該工藝投資和占地面積較大，需考慮合理的停留時(shí)間，降低建設(shè)成本。
(4)活性炭吸附：通過(guò)風(fēng)機(jī)將臭氣引入活性炭箱，臭氣分子在通過(guò)孔隙豐富的活性炭時(shí)被吸附。該工藝吸附除臭效果較好，但運(yùn)行成本較高，不宜作為常期投用工藝，建議作為備用短期應(yīng)急工藝選擇。
(5)UV光解：高能紫外線光能能將惡臭化學(xué)物質(zhì)拆解為獨(dú)立的原子，再通過(guò)分解空氣中的氧氣產(chǎn)生性質(zhì)活躍的正負(fù)氧離子，繼而產(chǎn)生臭氧，同時(shí)將拆解為獨(dú)立原子的化學(xué)物質(zhì)通過(guò)臭氧的氧化反應(yīng)重新組合成低分子的化合物，如水、二氧化碳等。這是一個(gè)協(xié)同、連鎖復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，在很短的時(shí)間內(nèi)(2~3s)就可完成。該工藝簡(jiǎn)單、高效、應(yīng)用較多。
(6)等離子：低溫等離子工藝是在電極間高壓電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生大量高能電子，高能電子作用于氣體分子生成多種自由基碎片，將污染物如一氧化碳、氮氧化物、硫化物等轉(zhuǎn)化生成二氧化碳、水、二氧化硫、氮?dú)獾雀鞣N形態(tài)的終產(chǎn)物。當(dāng)與堿洗技術(shù)耦合使用時(shí)，二甲二硫、二硫化碳和甲硫醚去除率達(dá)到了90%以上，對(duì)于甲硫醚、苯乙烯和氨氣也有明顯的去除效果。該方法處理設(shè)備體積相對(duì)較小，自重輕，適用于布置緊湊、場(chǎng)地狹小等場(chǎng)合，但設(shè)備一次性投入成本較大，運(yùn)行維護(hù)成本較高。
上述每種工藝對(duì)臭氣中各組份的處理能力各不相同，實(shí)際工程應(yīng)用中臭氣中的成分很復(fù)雜，通常需將上述工藝組合使用，例如：酸堿洗滌和UV光解組合，生物濾池和活性炭吸附組合，酸堿洗滌和活性炭組合等，進(jìn)而保障臭氣處理能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
3、工程案例中的問(wèn)題和解決方案
3.1 工程技改前系統(tǒng)配置
某垃圾焚燒廠設(shè)3臺(tái)圓盤(pán)污泥干化機(jī)，污泥干化處理日規(guī)模共計(jì)300t，處置對(duì)象為城市污水處理廠污泥，進(jìn)場(chǎng)污泥含水率80%。
原設(shè)計(jì)中，干化機(jī)尾氣經(jīng)過(guò)除塵冷凝后，通過(guò)尾氣風(fēng)機(jī)輸送至垃圾池內(nèi)，與垃圾池內(nèi)空氣混合后，經(jīng)由垃圾焚燒爐一次風(fēng)機(jī)抽取，送至焚燒爐內(nèi)焚燒。廠房?jī)?nèi)臭氣則由獨(dú)立設(shè)置的風(fēng)機(jī)集中收集，抽取后經(jīng)由鍍鋅鐵皮風(fēng)管送至垃圾池內(nèi)。
項(xiàng)目建成調(diào)試期間，暴露出來(lái)干化機(jī)的尾氣風(fēng)機(jī)軸承有高濃度臭氣泄漏，風(fēng)機(jī)小室內(nèi)臭味明顯。同時(shí)廠房?jī)?nèi)的原有通風(fēng)量偏低，干化車(chē)間內(nèi)負(fù)壓不明顯，臭氣收集效果差，廠房?jī)?nèi)臭味明顯。
3.2 技改措施
針對(duì)上述過(guò)程中暴露的問(wèn)題，集中進(jìn)行了技改。
(1)減少臭氣外溢量
干化機(jī)尾氣因?yàn)槌魵鉂舛容^高，保留原有設(shè)計(jì)路徑，仍排至垃圾池內(nèi)集中處理，此路氣體管道改為不銹鋼材質(zhì)，全程采用焊接工藝，保障臭氣不外溢。
(2)加大換風(fēng)量，新設(shè)臭氣處理系統(tǒng)
干化車(chē)間內(nèi)重新核算換氣次數(shù)，加大換風(fēng)量，保障廠房的負(fù)壓運(yùn)行。同時(shí)對(duì)干化機(jī)軸承、檢修口、尾氣風(fēng)機(jī)間等臭氣泄漏重點(diǎn)區(qū)域分別布置吸風(fēng)口，進(jìn)行有效收集。改造后部分風(fēng)量較大，如果仍然排至垃圾池，會(huì)對(duì)垃圾池的負(fù)壓效果造成不利影響，故干化車(chē)間內(nèi)收集的臭氣單獨(dú)設(shè)置一套臭氣處理系統(tǒng)。
新設(shè)置的除臭系統(tǒng)工藝流程為酸堿洗滌+UV光解+低溫等離子的工藝組合。其中酸堿洗滌為主要工藝，UV光解和低溫等離子為輔助工藝。廠房?jī)?nèi)吸風(fēng)管道整體采用PP材質(zhì)，風(fēng)機(jī)室外布置，考慮冬季室內(nèi)外溫差較大，易出現(xiàn)凝結(jié)情況，風(fēng)機(jī)出口排風(fēng)管道及排氣筒整體采用不銹鋼材質(zhì)。
(3)設(shè)置回風(fēng)系統(tǒng)
北方地區(qū)考慮冬季防寒防凍的需求，為保障廠房?jī)?nèi)的冬季溫度，設(shè)計(jì)了回風(fēng)系統(tǒng)，將處理達(dá)標(biāo)的排放風(fēng)部分回用至廠房?jī)?nèi)?；赜蔑L(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行二次除濕，風(fēng)量可調(diào)。
3.3 技改效果
技改完成后，廠房?jī)?nèi)負(fù)壓明顯。干化機(jī)尾氣輸送管道無(wú)明顯臭氣外泄，干化機(jī)軸承附近及尾氣風(fēng)機(jī)小室內(nèi)負(fù)壓收集效果較好，臭氣外溢情況顯著改善。干化車(chē)間內(nèi)臭氣經(jīng)酸堿洗滌+UV光解+等離子分解后，臭氣排放濃度遠(yuǎn)低于該項(xiàng)目地方標(biāo)準(zhǔn)《北京市大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/501—2017)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554—93)的要求，詳見(jiàn)表1。
3.4 同類(lèi)項(xiàng)目對(duì)比和建議
在對(duì)類(lèi)似的污泥耦合垃圾焚燒項(xiàng)目對(duì)比中顯示(詳見(jiàn)表2)，污泥干化過(guò)程中不可避免都會(huì)產(chǎn)生臭氣泄漏的情況。輸送管道的源頭做好負(fù)壓輸送，管道焊接等防漏措施，部分泄漏重點(diǎn)區(qū)域的集中捕集是除臭前端設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。后端的處置在垃圾焚燒廠內(nèi)基本一致，臭氣濃度較高的干化機(jī)尾氣送至垃圾池內(nèi)，廠房?jī)?nèi)的低濃度大風(fēng)量的臭氣單獨(dú)設(shè)置除臭系統(tǒng)。部分項(xiàng)目在干化廠房?jī)?nèi)還單獨(dú)配置有植物液噴淋系統(tǒng)，作為干化機(jī)停機(jī)檢修期間的輔助除臭工藝。
結(jié)合案例的技改和同類(lèi)項(xiàng)目的對(duì)比調(diào)研，對(duì)于污泥耦合垃圾焚燒的項(xiàng)目干化車(chē)間的除臭設(shè)計(jì)和施工的幾點(diǎn)建議如下：
(1)尾氣臭氣收集輸送管路應(yīng)盡量運(yùn)行在負(fù)壓狀態(tài)，可在垃圾池側(cè)增設(shè)引風(fēng)機(jī)。
(2)尾氣輸送管路宜選用不銹鋼材質(zhì)，并采用焊接安裝工藝，防止輸送過(guò)程中出現(xiàn)泄漏。
(3)尾氣風(fēng)機(jī)宜設(shè)置獨(dú)立的風(fēng)機(jī)房，并做好換風(fēng)管路布置。尾氣風(fēng)機(jī)軸封的密封等級(jí)應(yīng)盡量提高，可考慮碳環(huán)密封。
(4)干化機(jī)軸承、尾氣風(fēng)機(jī)軸承為高濃臭氣泄露的主要源頭。吸風(fēng)管道布置吸風(fēng)口和管道高度應(yīng)合理，要特別重視各支路風(fēng)管的負(fù)壓設(shè)計(jì)保證。
(5)廠房的換氣次數(shù)適當(dāng)放大，保障廠房?jī)?nèi)的負(fù)壓，可有效防止臭氣外溢。對(duì)應(yīng)北方地區(qū)，考慮冬季防寒防凍，可將處理達(dá)標(biāo)的排放風(fēng)部分回用至室內(nèi)。
(6)廠房臭氣的除臭工藝以洗滌為主，植物液洗滌工藝普遍反應(yīng)成本較高，除臭效果略?xún)?yōu)于酸堿洗滌。但因臭氣成分種類(lèi)復(fù)雜，建議在選擇除臭工藝時(shí)，至少與活性炭吸附、UV光解或低溫等離子等工藝中的一種或兩種復(fù)合使用，從而保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和達(dá)標(biāo)排放。
4、結(jié)論
各垃圾焚燒廠對(duì)污泥干化產(chǎn)生的臭氣處理各有特點(diǎn)，也存在共性。
對(duì)應(yīng)污泥干化機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的不凝結(jié)尾氣，其臭氣濃度較高，送往垃圾池入爐燃燒是主要處理方式。此處理方式中臭氣輸送過(guò)程的防泄漏是重點(diǎn)，輸送管道宜全程采用焊接連接，并考慮負(fù)壓輸送。
對(duì)應(yīng)干化車(chē)間內(nèi)的臭氣，其濃度相對(duì)較低，但分布較為分散，需設(shè)置吸風(fēng)管路進(jìn)行統(tǒng)一收集，并配置獨(dú)立的除臭系統(tǒng)。其中干化機(jī)的端部軸承、尾氣風(fēng)機(jī)軸承、干污泥輸送設(shè)備及臭氣管道接口等位置為臭氣的重點(diǎn)泄漏位置，應(yīng)重點(diǎn)布置吸風(fēng)口。污泥輸送機(jī)內(nèi)和臭氣輸送管道內(nèi)均應(yīng)保持負(fù)壓，并提高廠房換氣次數(shù)，從而改善污泥干化廠房的運(yùn)行環(huán)境。( >
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