市政污泥与生活垃圾掺烧工艺探讨.doc

市政污泥与生活垃圾掺烧工艺探讨在城市化过程中，伴随着环境压力的增加，生活垃圾和市政污水已成为当今城市发展过程中面临的两大难题。对于生活垃圾的处理，我国经历了从普通填埋到卫生填埋再到焚烧处理的发展过程。并且垃圾焚烧技术在国内经过近20年的实践，现在已进入快速发展期。对于污水处理，根据国家环境保护总局2005年全国509个城市的“城考”结果：城市生活污水集中处理率大于60%的城市有201个，比2004年提高了11.4%。随着污水处理量的增加，污水处理厂每天产生的大量污泥也逐渐引起重视，如北京高碑店污水处理厂，处理规模为100万吨/日，其污泥（含水率为80的脱水污泥）年产量约为16万吨；2003年，深圳特区全年处理污水量约305万m3，年产生含水率75%85%的湿污泥约126万吨，且每年以10的速度增长。事实上，污泥最终处置已经成为一些大城市污水处理的瓶颈。1 市政污泥的处理与处置方式市政污泥的成分十分复杂，其中含有大量的微生物、有机质及丰富的氮、磷、钾等营养物质，同时，污泥具有含水量高、易腐烂、有恶臭等特点，部分污水处理厂的污泥还含有超标重金属、病原微生物等。污泥的复杂性及其特点对环境构成了较大的威胁，如不妥善处理将会再次污染城市水体和水环境，造成严重的二次污染。因此，在对污水进行处理的同时，也必须对污泥进行无害化处理处置。污泥处理一般有堆肥、碱性稳定、建材利用、土地利用、卫生填埋、焚烧等方式。对111个污水处理厂污泥处置方法的调查统计情况见表1。 污泥堆肥产品的销路极其有限，不能形成循环可持续发展；污泥碱性稳定会增加污泥产量，不符合减量化原则；污泥建材利用因烟气处理的成本较高，一般建材厂无法保证，因此存在环境风险和投资风险；污泥土地利用需要与其他处理手段组合运用，受场地和市场等限制较大；污泥卫生填埋虽是目前国内普遍采用的污泥处置方式，但卫生填埋并不能实现污泥无害化、减量化和资源化，而且还存在诸多问题，如增加了填埋作业难度、易堵塞沼气收集孔和影响渗滤液的溢出，因而其并不是污泥的根本出路；新建的污泥焚烧厂将污泥集中处置，虽能够实现无害化、减量化和资源化，对环保而言是最佳选择，但需要较大的资金投入，如新建1个日处理800吨的污泥焚烧厂，总投资约需2亿元。国内目前的污泥处理技术滞后于污水处理的发展，对于污泥的处理处置技术和工艺的研究最近已成为相关行业关注的热点。近几年国内出现了一些新兴的市政污泥与生活垃圾处理方式的应用实践，比如上海的干化焚烧工程，无锡、常州热电厂的掺烧工程，国内少数几家污水处理厂的污泥烘干处置工程以及2006年深圳盐田垃圾焚烧厂的垃圾与污泥混烧工程（该工程已投入运行，日焚烧处理市政污泥约40吨，焚烧后烟尘排放量达到国家标准）等等。2 国内外的市政污泥处理及污泥与垃圾掺烧目前，国外普遍的污泥处置方式是对湿污泥干燥后采用流化床焚烧处理。据统计，美国1998年用于土地利用的污泥约占污泥总量的41%，填埋处置的占17%，焚烧处置的占22%，其他占20%。此后焚烧份额逐年增加。奥地利目前90%以上的污泥都付费外运焚烧。比利时污泥的主要出路是作为燃料焚烧。荷兰的污泥主要采用焚烧技术进行处理。日本由于土地资源十分紧张，污泥处理处置的主要方式是干化焚烧，据不完全统计，日本约有70%以上的污泥是采用与生活垃圾一起焚烧的方式处理的。早期欧洲、日本等国处理市政污泥的方式是把市政污泥运到垃圾焚烧厂按10左右的比例与垃圾直接掺烧（德国早期的市政污泥在垃圾焚烧厂的掺烧量为20%30%），可以解决一定量的市政污泥。据调查，现在日本含水率80%的市政污泥依旧是分散到各垃圾焚烧厂掺烧处置，炉型包括机械炉排炉和流化床炉。以炉排炉掺烧污泥的企业有日立造船和三菱等垃圾焚烧厂，如日本长野县垃圾焚烧厂，处理量为180吨/日，掺烧脱水污泥量为510；日本山行县西山村垃圾焚烧厂，处理量为100吨/日，掺烧脱水污泥量为510。我国垃圾焚烧行业经多年发展，以机械炉排炉为主的垃圾焚烧工艺已相对完善，并且具有一定规模，如深圳现已有6座垃圾焚烧发电厂，总处理规模为3875吨/日，另外在建的有3座，这种局面与日本早期的垃圾焚烧状况类似。3 市政污泥与生活垃圾的掺烧试验国内外的市政污泥在性质上没有本质的区别，均为活性污泥法的产物，只是由于各地生活水平和饮食习惯的不同导致了污泥热值的不同。国内外干污泥热值的比较见表2。深圳某垃圾焚烧厂做过两阶段掺烧试验。3.1 试验条件试验设备为该厂一台已使用22年、处理能力为150吨/日的三菱垃圾焚烧炉，炉排为三菱马丁式炉排；深圳城市生活垃圾的低位热值在5100kJ/kg左右，试验污泥为深圳某采用活性污泥法的污水处理厂的市政污泥，含水率为80，低位热值在1500kJ/kg左右。3.2 混烧试验混烧试验分两阶段进行。（1）第一阶段是每小时将0.60.65t（焚烧炉处理能力的10）的污泥加入垃圾中进行掺烧。共进行两次，试验结果见图1。 投料试验开始时炉内温度为750，焚烧工况一般，投料1小时后因大量污泥进入燃烧段，炉膛温度明显下降，随着炉膛温度的下降焚烧过程逐步恶化。2小时内污泥投入完毕，4小时后污泥全部排出炉外，此时炉温已降至400以下。投料试验开始时炉内焚烧温度约为900，垃圾干燥，焚烧工况良好。整个试验过程虽然温度有所下降，但可正常焚烧。（2）第二阶段试验是在第一阶段的基础上，加大了污泥的投入量并延长了试验时间。试验结果见图2。 第二阶段试验也进行了两次，第一次是将污泥（含水率82%）投入焚烧炉料斗中，前4个小时内污泥投放速度控制在1.75t/h（焚烧炉处理能力的23%），该过程为投料，4小时之内炉内焚烧状况良好，遂增加污泥投放速度至2.5t/h（焚烧炉处理能力的33%），该过程为投料，5小时后温度下降，需要喷油助燃。第二次是将污泥（含水率79%）投放速度控制在2.25t/h（焚烧炉处理能力的30%），该过程为投料，2小时后需要喷油助燃。以上试验炉炉排漏灰现象轻微，不影响运行。3.3 试验分析（1）图2 第二阶段试验料的低位热值，焚烧工况正常时，污泥可以1020的量进行掺烧，可以保证焚烧正常进行；（2）市政污泥与生活垃圾在炉排上的混合程度不理想时，会引起焚烧波动，严重时需喷油助燃，推荐采用分散喂料机将污泥直接均匀喷洒到炉排上；（3）污泥的焚烧减少