目前,在我國主要污泥處理處置方法中,污泥農用和填埋都受制于處置污泥用的土地及污泥的泥質等,而污泥干化焚燒可利用本身有機物燃燒產生的熱量,焚燒時的溫度可達850℃,能完全殺死病原微生物,并最大限度地減少污泥體積,焚燒后無機物則變成了極少量的灰燼,其中焚燒灰的無機成分與粘土接近。
由于焚燒殘渣在性質上發生了根本改變,可用于溝槽回填、道路三渣、水泥添加料等,市場需求量大,且污泥干化焚燒是一種最徹底的污泥處理處置方法,因此污泥進行干化焚燒且焚燒后的灰渣用于建筑材料已為大勢所趨。
污泥焚燒在國外已有較多工程應用,為了適應污泥焚燒特性和控制環境污染,國外多傾向于單獨建設污泥焚燒廠,采用適合污泥焚燒的工藝和爐型。污泥焚燒在世界上已有了70多年的發展歷史。
1934年美國密西根安裝了有記錄以來的第一臺污泥焚燒爐,1962年德國率先建設并開始運行歐洲第一座污泥焚燒廠。如今在日本,污泥焚燒處理已經占污泥處理總量的60%以上,歐盟也在10%以上。
日本TSK公司主要污泥焚燒場位置
日本污泥焚燒技術已經相當普及,其設計、建設、運營經驗已成為標準化模式、十分成熟,其污泥焚燒裝置有很多是已經建設了15~20年,依舊運行良好。那么,日本有哪些典型焚燒工程案例呢?這些典型工程對我國的污泥焚燒工藝的推廣有什么啟示呢?
下面把6座各有特點的污泥處理廠案例(橫濱市南部污泥資源化中心、藤伬市污泥資源化中心、東京葛西污泥焚燒中心、花見川污泥處置廠、中川污泥處置廠、大阪舞洲污泥處置中心)逐一介紹。
案例之一:日本橫濱市南部污泥資源化中心
橫濱市共有11座污水處理廠,污泥采用區域性集中處理,北部5座污水處理廠的污泥集中至「北部污泥處理中心」;中、南部6座污水處理廠的污泥則集中至「南部污泥處理中心」,污泥運輸皆采密閉式管線,管徑為200~700mm,總管線長度約88km。南、北部污泥處理廠均為月島公司負責建設總包及現運行。
圖1南部污泥處理中心區域位置
圖2南部污泥處理中心總平面圖
圖3GOOGLEARTH中鳥瞰
圖4干化焚燒廠細部放大
圖5干化焚燒廠流程
工程概述:
1)建成時間:2006年7月
2)污水處理廠總規模:75萬m3/d
3)服務人口:300萬人
4)污泥輸送形式:污水處理廠的污泥脫水前泵送。減少了污泥運輸的難題,輸送的污泥含固率為1~2%的污泥,
5)污泥處理規模:處理量10000m3/d濕泥,進泥含固率1~2%。
6)處理工藝:離心濃縮+中溫消化+脫水(離心和帶機)+干化(IDD)+焚燒(FBI)
7)濃縮污泥含固率:5%
8)污泥厭氧消化池:9×6400m3
9)污泥進泥:VSS:70~75%;熱值:3800~4100kcal/kgDS
10)消化后的進泥:VSS:45%;熱值:2500kcal/kgDS
11)污泥脫水:脫水后污泥含水率78~79%。
12)污泥干化:只將污泥中的60%干化,干化后的污泥含固率為60%,與另外40%未經干化的污泥混合后進入流化床焚燒爐FBI(FluidizedBedIncinerationSystem)。
13)焚燒系統處理規模:共4條焚燒系統,150t2條;200t2條,通常運行1條150t系統和1條200t系統,其余系統均作為備用,主要考慮運行安全及每年的檢修的需要。
14)焚燒設備運行狀況:No.1、No.21978年建成,No.2、No.3—2002年建成。
15)臭氣處理:干化裝置的臭氣進入焚燒爐焚燒。
16)煙氣處理:原老系統采用旋風除塵器+袋式除塵+濕式脫硫裝置+煙囪
17)煙囪高度:45m
18)焚燒灰分的出路:污泥焚化處理約可減量90%,其灰燼之最終處置方式有下列四種:
a)制作磚塊:目前因市場接受度有限,僅賣給橫濱市政府,作為公共工程使用,每塊磚售價為75日元。
b)作為土壤改良土:賣給地下鐵公司作為地下鐵工程覆土用,其售價為3000日元/m3。
c)掩埋:掩埋處理之費用為19700日元/t。
d)作為混凝土原料:付費請混凝土公司處理污泥焚化灰燼,費用為19500元/t,此方式雖為支出費用,但其費用比掩埋方式低,且資源再利用,可減少廢棄物量及掩埋場之負擔。
e)污泥焚化后灰燼雖可制作為磚塊、改良土等產品,增加財源收入,但目前民間市場接受度有限,且部分人士反對免費提供私人機構使用,堅持以販賣產品方式處理,故目前僅售予政府機關及大眾運輸公司辦理公共工程使用。
案例之二:藤伬市污泥資源化中心
該污泥處置中心開始運行于1964年8月,鄰建污水處理廠部分為地下建筑?傉嫉92433m2。污泥處理共有3套裝置,其中一套新建中。污泥處理采用直接焚燒方式。
GOOGLEARTH鳥瞰圖
1)建成時間:1964年8月
2)污水及污泥處置處理廠特色:由于污水處理廠地處海濱,環境要求較嚴格,故而污水處理設施全部進行了加蓋除臭處理,池頂部分作為運動場地。
3)處理工藝:脫水(帶機)+焚燒(FBI)
4)污泥輸送形式:污水處理廠的脫水污泥含固率為20%左右的污泥,經過螺旋輸送機+帶式輸送機+直接焚燒。
5)焚燒系統處理規模:共3條焚燒系統,60t2條;新建70t1條。
6)臭氣處理:污水廠臭氣采用化學及生物方法。
7)煙氣處理:老系統采用旋風除塵器+濕式脫硫裝置+靜電除塵+煙囪;新系統采用布袋除塵器+濕式脫硫裝置+煙囪
8)煙囪高度:在屋頂上部,總計15m
污泥處理處置廠鳥瞰
老焚燒系統流程
加蓋后的污水處理廠
從污泥焚燒廠頂部拍攝的臨近的居民區
房子的頂部即為煙囪
焚燒爐
預熱器
脫硫冷卻器及靜電除塵
灰渣加濕裝置
灰倉出口
案例之三:東京葛西污泥焚燒中心
鳥瞰圖一
鳥瞰圖二
葛西再生污水廠服務區域
干化焚燒廠外觀
焚燒排放煙囪
污泥處理流程
焚燒系統外觀
工程概述:處理后焚燒灰用于混凝土建材。
1)建成時間:建設在20年以前建設,現有系統為5套焚燒系統
2)污水處理廠總規模:40萬m3/d
3)處理規模:處理量500t/d污泥,進泥含固率20%。
4)處理工藝:No.3系統:干化(IDD)+焚燒(FBI)(建設年限1991年);其余直接焚燒。
5)污泥脫水:脫水后污泥含水率80%
6)焚燒系統處理規模:共5條焚燒系統,
No.1—150t:已經停用
No.2—250t:作為備用
No.3—250t:正常使用
No.4—300t:正常使用
No.5—300t:正常使用
通常運行1條250t系統和1條300t系統,其余系統均作為備用,主要考慮運行安全及每年的檢修的需要。
7)臭氣處理:干化裝置的臭氣進入焚燒爐焚燒。
8)煙氣處理:1~4號老污泥處理系統為干式電除塵器+濕式脫硫裝置+濕式電除塵+煙囪,濕式電除塵是原有系統的煙氣排放標準提高,所以增加的;5號新系統直接為袋式除塵+濕式脫硫裝置+煙囪。
9)煙囪設計為5個系統共用3套煙囪,呈三角型布局。
10)煙囪高度:100m,毗鄰迪斯尼樂園,東京市政府的強制要求。
濕污泥輸送裝置圖
干化機銘牌
干化機內部轉盤
干化機外觀
案例之四:花見川污泥處置廠
該廠收集處理12個市、1鎮及2村共約121萬人生活污水。
污泥處理廠鳥瞰圖
焚燒系統工藝流程
焚燒系統外觀
焚燒系統外觀
灰渣投加石灰固化系統
灰渣投加石灰固化系統
工程概述:
1)建成時間:最早在20年以前建設,現有系統為3套焚燒系統
2)污泥輸送形式:污水處理廠的污泥脫水前泵送。減少了污泥運輸的難題,輸送的污泥含固率為1~2%的污泥,
3)處理規模:處理量500t/d污泥,進泥含固率20%。
4)處理工藝:脫水(離心)+焚燒(FBI)
5)焚燒系統處理規模:共3條焚燒系統,
1.No.1—150t:正常使用
2.No.2—150t:正常使用
3.No.3—150t:正常使用
6)煙氣處理:為干式電除塵器+濕式脫硫裝置+煙囪
7)煙囪高度:20m
案例之五:中川污泥處置廠
據了解,在日本污泥焚燒裝置的建設周期較長,從設備訂貨至建設完成約需要三年左右。
工程概述:
1)建成時間:最早在20年以前建設,現有系統為4套焚燒系統。
2)污水處理廠總規模:40萬m3/d
3)處理工藝:脫水(離心和帶機)+焚燒(FBI)
4)污泥脫水:脫水后污泥含水率78%~79%
5)焚燒系統處理規模:共3條焚燒系統,
No.1—110t:新系統建好后停用
No.2—140t:正常使用
No.3—250t:正常使用
No.4—250t:正在建設
6)目前運行3條系統。
7)煙氣處理:袋式除塵+濕式脫硫裝置+煙囪。
8)煙囪高度:25m/35m
通知:中國給水排水2017年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會(第八屆)已開始征集論文和協辦贊助單位 王領全 13752275003@163.com