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1. 上海石洞口污水处理厂污泥干化、焚烧工程
石洞口城市污水处理厂设计水量为40 万m3/ d。采用具有除磷脱氮功能的一体化活性污泥法作为污水处理工艺,处理对象为城市污水(含有大量以化工、制药、印染废水为主的工业废水) ,产生的污泥量为64 t/ d 干泥,经脱水后含水率为70 % ,污泥体积为213 m3/ d。
上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化焚烧工程由北京金州工程有限公司总承包。上海石洞口设计污泥的干化和焚烧，污泥热值高，能源平衡有余。污泥流化床焚烧炉，温度在800℃以上，炉内有砂粒循环使用，外排气体要适当处理。污泥焚烧炉远比垃圾焚烧炉的工艺简单得多，且污泥焚烧不会产生二恶英。给水排水 Vol129 No19 2003 19
1）污泥特性分析
采用不同的脱水工艺其脱水污泥的含水率是不同的,大致范围是65 %～85 %。对于后续干化焚烧处理工艺,脱水污泥的含水率直接影响到后续处理构筑物的规模以及干化焚烧的热量平衡,理论上越低越好,但是机械脱水程度越高,设备投资会增加,加药量也会增加,处理成本随之提高,因此合理选择设计含水率很重要。
理论上脱水污泥含水率在70%时,可以不加辅助燃料,实现直接燃烧,但是由于污泥中的水分在高温下蒸发(850℃以上),会损失大量热能,所以必须通过高效的高温空气预热器回收这些热量,并将助燃空气预热到600℃以上。就目前的工程技术水平而言较难实现。采用目前相对较成熟的低温干化工艺,使污泥中水分在较低的温度下蒸发,以较少的热量降低含水率,提高系统的热效率,使整个系统的热量处于平衡状态。
上面几张图表为该厂污泥的特性参数。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。
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,确定采用流化床干化工艺,可将脱水污泥含水率从70 %左右降至10 %左右(最低可至5 %) 。焚烧采用循环流化床焚烧炉,通过焚烧干化污泥,以导热油(或蒸汽) 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。
2）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,最终选用了进口流化床低温干化系统。该系统干化温度为85 ℃,系统内控制含氧量< 4 %。该系统的特点是采用流化床干化机。干化过程在流化床内进行,流化床底部布置蒸汽盘管。空气从床底经过盘管加热后进入床身,热空气一方面使床身中的污泥处于流动化,防止污泥粘结,另一方面也与污泥进行充分换热,蒸发其中的水分,蒸发出来的水分和空气一起被引入洗涤冷却塔内,经喷淋后,水分被去除,余下的干空气则循环使用。经干化后的污泥含水率降为5%～10%。干化系统每蒸发1t水分,消耗热能为2800kJ。
3）焚烧工艺
经干化系统处理后的污泥储存在干污泥料仓中,通过输料机送入焚烧炉,在投加污泥的同时,可以投加生石灰(用于脱硫) 。投加的干污泥经炉内预置的床砂加热后迅速升温,并开始着火燃烧,经燃烧后的污泥被循环流化床床身内的高速气流带出,通过热旋风分离器,将其中比重较大的未燃尽颗粒收集下来,然后重新送入焚烧炉焚烧,燃尽后的轻小颗粒和高温烟气一起进入后续烟道。烟道内布置余热锅炉、空气预热器用于回收热量。
烟气排出前通过半干法脱硫和布袋除尘器除尘,参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》( GB18485 -2001) 的排放标准排放
由于干化污泥燃烧特性接近褐煤,经过循环流化床焚烧炉现场试验,其焚烧特性良好,因此许多国内厂家均有能力配套,技术也相当成熟,采用国产的流化床焚烧炉。
4）投资及运行费
本工程预计投资8000万元(含干化和焚烧设备、土建、自控及辅助设施),运行费用160元/t湿污泥(含水率为70%,并包含电费、药剂费、人工费、维修费等)。
2. 杭州市固废中心“热干燥造粒技术”
日前，杭州市环保局经反复论证和专家审定，针对该市污水处理厂产生的污泥拿出了一套“热干燥造粒技术”的处置工艺。
杭州市四堡污水处理厂和七格污水处理厂，日处理污水约为90万吨，同时两厂每天要产出约600吨污泥。按照规划，到2010年，两大污水处理厂将日处理污水150万吨，所产生的污泥也将激增至每天1125吨。以往污泥经过简单脱水后，送入填埋场填埋。然而高含水（含水率80％）的污泥会给填埋场的安全运营带来隐患。
为有效处置这些污泥，杭州市“固废中心”专门成立了课题小组，最终选取了“热干燥造粒技术”作为杭州市污泥处理的关键技术。该技术使污泥的干燥和造粒同时进行，一次性完成。处理后的污泥用途极其广泛，既可用于焚烧发电、填埋场的每日覆土，又可用于道路两旁的绿化用土、草坪养护，焚烧后的灰分还可用于生产建材。其中，利用干燥污泥的高热值，与生活垃圾混合焚烧发电最为理想。据估算，该技术每天可有效处置600余吨的市政污泥。
3.常州市排水管理处和市第一热电厂、市政设计院等单位经过研究，把污泥通过压力泵送到温度高达900多度的锅炉内燃烧，焚烧的效果非常好。经过测算，每吨污泥（干污泥？湿污泥？）的综合处置费为80多元，仅为卫生填埋和干化处置费用的50%。而且，污泥经焚烧产生的泥灰还能成为制砖原料。
4.2003年8月，盛泽镇政府与浙江朗地公司联合投资1000万元，建成了盛泽镇水处理发展有限公司污泥处理厂，并于2004年2月正式投入运行。这个污泥处理厂采用浙江大学环境与生物地球研究所翁焕新教授的发明专利技术，将干燥后的污泥制成颗粒产品，分别利用到制砖和燃煤行业。这样处置污泥，不仅节约了大量土地资源，减少了二次污染，还大大降低了污泥处理费用。
5.江阴康源污泥处理工程
该工程主要采用浙江大学环境与地球生物化学研究所翁焕新教授的“将污水处理中产生的污泥烧制成轻质节能砖”的技术及发展型技术，不仅成本低，而且在国内同类技术中属前列。康顺污泥处理工程所利用的是该技术的第三代改良技术，利用热电厂的烟气对污水厂的污泥进行干化并资源化利用。该技术最大的优点是充分地利用了热电厂的废气资源，以废制废，将污泥干化中的能源成本大大降低，回避污泥直接与煤掺烧产生的大量煤耗，从而降低了污泥处置的整体成本，而且利用这项国家发明专利及相关技术来处置污泥，可以大大保持污泥的热值，污泥成品可以作为热电厂的辅助燃料，这样可以降低热电厂的能源费。采用该技术，每吨污泥的处置成本不到二十元，而且为热电厂每年节约几百万元的能源费，可以说是一举两得。
在经过大量试验和实际应用后，该项工程将于4月底竣工，预计日处理量在200吨左右。