污泥处理和处置技术在燃煤电厂的应用

2018-11-12张瑞大唐环境产业集团股份有限公司环保恒通公司

节能与环保 2018年10期

文_张瑞大唐环境产业集团股份有限公司——环保恒通公司

1 污泥处理处置概述

污泥是污水处理厂处理污水后的必然产物，污泥是一种高水分的多孔介质物质, 含水量高、体积大, 未经处理的污泥含水率高达75%～99%，主要由吸附水、内部水、毛细水和间隙水组成。污泥中并含有潜在利用价值的有机质、氮、磷、钾和各种微量元素，但也含有寄生虫卵、病原微生物等致病物质，以及重金属铜、锌、铬等。同时还含有难降解有毒有害物质多氯联苯、二噁英等。污泥的这种特殊结构和组成，导致了处理起来非常困难，如果不妥善处理、处置，肯定会对环境造成二次污染。

污泥处理是指将污水处理厂产生的污泥进行减容、减量、稳定以及无害化的过程。经过处理后的污泥或污泥产品在环境中或在利用过程中达到长期稳定，并对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式称为污泥处置。我国陆续出台了多项标准，要求对污泥进行处理和处置。

我国污泥处理从1970年代的冷点，到国家“十二五”期间的升温，到目前的热点，中国污泥处理处置走过了将近50年。2009年4月建成运行的大连夏家河污泥处理厂，是我国第一个采用BOT方式建设的城市污泥集中处理厂。该项目采用德国利浦公司(LIPP)厌氧发酵/工业化制气技术，通过污泥厌氧罐对污泥厌氧消化分解，实现污泥减量化、稳定化、无害化；将系统产生的沼气进行脱硫、脱碳处理后，供给城市燃气管网，首次实现了污泥资源化。

污水处理厂产生的污泥一般首先采用重力、气浮或机械等方法对污泥进行预处理，预处理后的污泥含水率低于80%，体积将减少到原来的1/4，便于后续的处理和处置。污泥预处理的工艺流程见图1。

图1污泥预处理的工艺流程

2 污泥处理处置方法

2.1 污泥农用

污泥农用投资少，能耗低，运行费用低，其中有机部分可转化成土壤改良剂成分，有利于恢复生态环境，但是重金属等有害物质却不能够消除。

2.2 污泥填埋、海洋倾倒

污泥填埋、倾倒操作简单，处理费用低，但是，随着生态环境意识的加强，土地资源日益紧张，这种方式受到了各方面的批评和抵制。

2.3 污泥焚烧

污泥焚烧是最彻底的处理方法，它能使有机物全部炭化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，缺点在于处理设施投资大，处理费用高。

2.4 污泥堆肥

污泥堆肥技术有多种技术路线，且各有优、缺点，目前仍都在不断地完善和发展。

3 污泥处理处置在燃煤电厂的应用分析

由于土地资源紧张以及环境污染等其它问题，特别是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐渐下降，而焚烧比例上升，并逐渐成为主要的污泥处置手段之一。

由于经过预处理的污泥含水量仍然很高，不能够直接焚烧，必须进行深入干化。这个焚烧前的干化处理是能量净消耗过程，需要消耗大量的能量，能耗占污泥处理处置费用的80%。因此，污泥干化处理需要的能耗是制约其发展的主要因素。利用燃煤电厂排放的烟气余热进行污泥干化，既解决了污泥干燥的能源消耗问题，又提高了电厂的效率。

燃煤电厂排放的烟气余热属于低品位热量，烟气排放量大、温度低，很难进行回收，大部分都排放到大气环境中了。但是，烟气中含有的热量却是污泥干化的理想热源，将废弃的烟气余热再利用，将大大降低了污泥处理的运营成本，是能源循环再利用的典型应用。干化处理后的污泥热值低，一般需要添加辅助燃料协同焚烧，燃煤电厂本身需要燃烧大量的煤炭，将污泥和原煤碳混合掺烧用来发电，即增加了热值，又解决了辅助燃料问题。煤和污泥焚烧后的灰渣通过电厂原有的灰渣系统排放。污泥利用烟气余热干化协同燃煤焚烧技术工艺流程见图2。

图2 污泥利用烟气余热干化协同燃煤焚烧技术工艺流程

利用燃煤电厂烟气余热进行污泥热干化焚烧技术具有以下特点和优点：

（1）污泥无害化、稳定化

燃煤电厂烟气温度一般在120～200℃，利用烟气余热干化污泥，属于低温热化干燥污泥，污泥的有害气体释放量少，降低了污泥干化过程中产生的污染物，干化过程中湿污泥可以吸附烟气中的PM2.5、PM10；湿污泥在干化过程中可以吸收烟气中20%～25%的二氧化硫；大量的烟气对污泥干化过程中释放的少量气体有稀释和化学作用，不仅确保烟囱排放的气体达标，而且使烟囱排放的气体更加干净。所以利用烟气余热干化污泥技术实现了污泥无害化、污泥稳定化处理，同时也把污泥对环境影响程度降到最低。

（2）污泥减量化

污泥干化使污泥含水率80%降至30%，体积可以减少4 ～5倍。所以污泥干化处理后实现了污泥减量化。

（3）污泥资源化

污泥干化、协同焚烧处理处置后，污泥的原始热值得到充分利用，焚烧后的灰渣可以作为建筑材料、路基材料等加以利用，实现了污泥处理处置的资源化利用价值。

（4）工艺简单

污泥利用烟气余热干化协同燃煤焚烧技术工艺，需要增加污泥存储系统、输送系统、干化系统、释放气体控制系统和储热系统。整个工艺结构简单，系统稳定，不影响锅炉的正常运行。

（5）处理成本低

燃煤电厂的烟气排量很大，烟气蕴含着巨大的热能。利用烟气余热干化污泥，污泥的有机质不被破坏、保存了95%以上的原始污泥热值。

我国污泥（含水率80%）的年产量大约8.0×107吨，利用烟气余热干化污泥含水率将至30%，每年可节省相当于4.52×106吨标准煤。利用烟气余热干化污泥保存了污泥95%以上的原始污泥热值，干化处理后的污泥和煤协同燃烧，每年可提供的平均热量相当于3.59×106吨标准煤。这样降低了污泥处理处置的投资成本和运营成本。

依据上述因素污泥利用烟气余热干化协同燃煤焚烧技术，从根本上实现了污泥处理处置的无害化、减量化、稳定化和资源化目标。