污泥协同焚烧技术发展的探讨与行业思考

时间：2018-12-14 15:22

来源：净水技术

作者：杨新海

作为生活污水处理的衍生品，近年来污泥产量不断攀升。据估算，大约1万t生活污水可产生5~8 t市政污泥，预计到2020年，我国市政污泥产量将达到6 000~9 000万t。如何妥善处理处置这些市政污泥,已成为建设完整城市污水处理厂,提高技术水平和管理水平的重要因素。

污泥处理“十三五”规划目标中提到，“十三五”期间应坚持无害化原则，结合各地经济社会发展水平，因地制宜选用成熟可靠的污泥处理处置技术，鼓励采用能源化、资源化技术手段，尽可能回收利用污泥中的能源和资源。污泥焚烧作为一项比较彻底解决城市污泥的处理技术，具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点，符合污泥“减量化、无害化、资源化”的要求。以上海为例，在中心城区推动污泥独立干化焚烧项目的同时，在郊区积极实践生活垃圾炉排炉协同焚烧污泥，协同焚烧技术已被列入上海解决污泥难题的日程表，并得到成功有序地推进。

1 生活垃圾炉排炉协同焚烧污泥

上海早在2015年已全力推进郊区生活垃圾焚烧厂建设，在经过现场调研、充分比选、中试实验、工程在线效果验证等扎实工作基础上，松江区、奉贤区、金山区确定采用污泥协同焚烧工艺，基本解决三区近期污泥处理问题。同时，为破解上海中心城区污泥难题、减轻老港污泥填埋压力、释放老港“百年固废保障基地”功能，建设中的老港焚烧厂二期工程也同步考虑了污泥协同焚烧(预留接口)。污泥协同焚烧示意图如图1所示。

1.1 污泥协同焚烧存在的问题

(1)国内污泥协同焚烧尚处于起步阶段

污泥干化焚烧为国外发达国家率先采用，如德国、日本早在2010年时污泥焚烧比例已达53%和68%;2005年10月，瑞士明令禁止污泥土地回用，未来将全部采用污泥焚烧。目前，以上海污泥为例，污泥干化协同焚烧技术作为郊区污泥处理的主要方式。其中金山区、松江区污泥项目已投入运行一年多，奉贤区项目正在调试中。

(2)由于焚烧炉垃圾量超负荷以及污泥掺烧比受限等原因，需要进一步优化相关工艺

一方面，随着居民生活水平的提高，城镇生活垃圾的清运量快速增长(年增长率约3%~6%)，作为垃圾焚烧厂首先要保证垃圾处理负荷，因此在垃圾产量高峰时段，难以保证污泥的全量处理。

另一方面，当污泥掺烧比过高时，容易出现炉膛结焦和锅炉积灰现象，大大增加了检修时间和频次，难以确保连续8 000 h/年的稳定运行要求。金山区现场反馈，炉膛内壁结焦达30 cm，须三个月打焦一次;余热锅炉积灰，清灰频率增加。松江区焚烧厂也存在余热锅炉积灰加重的情况。

再者，《生活垃圾清洁焚烧指南》中提出污泥掺烧比不宜超过7%。协同焚烧规模受到限制，往往难以覆盖污泥全量处理需求。

1.2 污泥协同焚烧工艺技术优化

(1)锅炉结焦、积灰测试分析

当污泥干化至含水率为30%~40%以下时，污泥粘性低、颗粒度细，进入炉膛后由于风压较大，迅速被冲入二燃室，会产生较多飞灰。同时污泥中碱金属含量高，在高温下易熔化，再在炉膛壁上冷却凝固，引起结焦。通过炉膛焦块组分、熔点测试，发现深度脱水污泥灰熔点较低(1 000 ℃)，而垃圾焚烧炉内温度超过1000℃，因此容易发生结焦现象。

(2)开展污泥造粒实验

对干化污泥进行造粒技术改造，不仅方便运输，还能有较好防积灰效果的同时，使吹到炉膛壁上的污泥灰分减少，结焦问题也有所改善。

(3)上游污泥脱水药剂控制

污水厂常用的深度脱水调理剂中Ca、Fe含量较高，不利于结焦控制。从协同焚烧角度考虑，需开发新型脱水调理剂，要求药剂既能增加脱水效果，又能保持较高的灰熔点(超过1 100 ℃)。初步研究认为，Al、Si元素有利于提高灰熔点。

(4)形成系列控制技术

通过以上测试和实验、对污泥干化协同焚烧项目运行优化，充分掌握污泥结焦特性，开展污泥结焦控制研发，形成一系列结焦控制技术(污泥脱水药剂控制技术、污泥抗结焦药剂、掺烧污泥含水量优化、污泥造粒掺烧技术、焚烧炉优化控制技术)，以保障垃圾焚烧炉的安全稳定运行。

1.3 其他需开展的技术研发

(1)面向生活垃圾炉排炉的污泥脱水(不含氯药剂)和余热干化技术。

(2)高效低漏渣炉排炉(针对高含砂量污泥掺烧易导致焚烧炉磨损、炉排漏渣等问题)工艺技术和装备。

(3)生活垃圾协同焚烧污泥的烟气污染物控制技术。

(4)污泥冷凝水和焚烧厂渗滤液协同处理工艺。

(5)高浓度恶臭气体组合控制技术。

2 污泥协同焚烧的几点启发

2.1污泥独立干化焚烧与垃圾焚烧厂共建

建议采用污泥独立干化焚烧与垃圾焚烧厂共建模式。采用污泥专用焚烧炉为主、垃圾焚烧炉为辅解决协同焚烧超负荷运行问题，同时，通过共用烟囱、水处理系统、蒸汽发电系统、臭气处理系统、灰渣处理系统等方法，将污泥独立干化焚烧产生的废水、废气和废渣等废弃物与垃圾焚烧产物一并处理、蒸汽统筹发电和余热利用，大大节省工程投资，环保性能也更佳。这样做工艺更成熟、更可靠，真正做到优势互补。

编辑：李丹