市政排水管网通沟污泥环保处置实践
2022-01-19王栋毅宗林亭
王栋毅,徐 兵,宗林亭
(宝武集团环境资源科技有限公司,上海 201900)
1 概述
通沟污泥是指市政排水管网养护中疏通清捞上来的沉积物,管道内的沉积物既有随生活污水和工业废水进入管道输送系统的颗粒物和杂质,也有道路降尘、垃圾以及一些建设工地产生的泥浆等[1-4]。如果通沟污泥没有得到规范的处置,其含有的有机物、病原体、重金属及其他有害物质等污染物未得到无害化处理,有产生二次污染的风险。
随着污泥的安全处理与资源化利用逐渐成为国家环境治理的重点关注方向,为响应上海市人民政府发布关于印发《上海市水污染防治行动计划实施方案》的通知(沪府发〔2015〕74号)的要求,规范宝山区通沟污泥的处置,实现钢厂与城市的和谐共生,我司受宝山区委托开展了通沟污泥的环保处置工作。
2 通沟污泥的性状
2.1 上海市通沟污泥性状分析
上海市通沟污泥每年产生量超过30万m3,机械清掏的污泥含水率为40%～ 60%,水力清掏的污泥含水率为80%～95%[2]。一般市政排水管网通沟污泥的有机质含量在10%～30%间,上海市通沟污泥中的有机质含量约为17%左右[3],污泥的pH值在7.1～8.5之间,平均值为8.0左右[1-3],污泥中小于0.2 mm的颗粒物数量占总颗粒物数量的50%以上[2-3]。上海市通沟污泥的主要污染物为有机物、磷、氨氮等,其部分污染物指标见表1[2]。
表1 上海市通沟污泥主要污染物质量浓度Table 1 Pollutants concentrations of sewer sludge in Shanghai mg/L
2.2 宝山区通沟污泥现状
截至2017年底,宝山区雨、污水及合流排水管道长度近2 224 km(不包括小区内部管网长度),全区共计年产生通沟污泥约3.6万m3。原处置方式主要是收集后临时堆存风干,待污泥的含水率降低后外运填埋处理,此种处置方式容易产生二次污染,已无法满足现今通沟污泥处置的要求。
3 通沟污泥环保处置的实践
3.1 处置工艺流程
宝山区通沟污泥的环保处置采用污泥接收及筛分除杂、压滤脱水、热脱附去除有机物、混匀生产水泥铁质校正料的处理工艺,工艺流程见图1。
图1 通沟污泥处置的工艺流程Fig.1 Process flow of sewer sludge disposal
3.2 接收及筛分
运输车辆将通沟污泥倾倒在卸泥池顶的振动格栅上,粒径大于100 mm的垃圾被筛选出来送至废料仓内,筛下污泥进入卸泥池内。污泥再通过输送系统送至清洗分离装置,筛分出大于3 mm的垃圾输送至废料仓内,最后小于3 mm的污泥进入到筛分池内。
3.3 压滤脱水
筛分池内的污泥经搅拌罐加水均质后,含水率达到约95%,通过隔膜泵送入板框压滤机进行脱水,污泥脱水后成为含水率约40%的泥饼,泥饼经破碎机破碎后送至热脱附单元,压滤机滤液进入收集池。
3.4 热脱附去除有机物
热脱附设备主要由热脱附装置、不凝气净化系统、水处理系统以及进出料输送系统组成。
热脱附装置通过间接热交换,将通沟污泥泥饼加热到约450 ℃的温度,使有机污染物和水分等从污泥中得以挥发或分离,然后对挥发出来的污染物进行处理,从而获得干净的固体。经热脱附后的通沟污泥成粉状,其中元素硅含量约占总量的25%左右,其余主要成分(除氧元素外)含量检测见表2。
表2 经热脱附后的通沟污泥主要成分Table 2 Main components of sewer sludge after thermal desorption %
热脱附产生的不凝气通过不凝气净化系统进行急冷+低温冷凝+活性炭过滤的处置,净化后的气体进入燃烧室高温氧化,确保合规排放。其处置流程见图2,热解气首先经过直接冷却塔,将大部分蒸汽冷凝,形成冷凝液进入水处理系统;少部分未被冷凝的蒸汽进入多级冷凝器进一步冷凝。冷凝液进入水处理系统,少量的不凝气输送至热解装置的燃烧系统,进行高温氧化,最后经过活性炭吸附后合规排放。
图2 热解气处置流程Fig.2 Pyrolysis gas disposal process
热脱附产生的冷凝水经水处理系统处理后,作为不凝气喷淋装置和污泥搅拌均质的补充水循环利用。
3.5 混合生产水泥铁质校正料
经热脱附处置后的通沟污泥固体部分表现为粉状,通过气力装置输送至热脱附粉仓,宝钢的冶金除尘灰通过气力罐车运至混合产线的粉仓。两种物料通过输送设备按一定的比例送至混合机内混合,经混匀后的成品即为水泥铁质校正料,销售给水泥厂作为水泥烧制熟料的配料。水泥铁质校正料的检测成分见表3,所有指标均符合《钢铁冶炼尘泥制铁质校正料》(T/CECS 10079—2019)标准的要求。
表3 水泥铁质校正料主要指标检测结果Table 3 Main indicators test results of iron correction material for cement
水泥厂使用混合通沟污泥与冶金除尘灰生产的水泥铁质校正料后,其通用水泥熟料指标均符合各项国家标准的要求,各项指标检测结果见表4。
表4 通用水泥熟料检测结果Table 4 Test results of general cement clinker
3.6 环保处置措施
3.6.1 异味废气处理
异味废气主要来自通沟污泥接收、筛分、贮存和均质工艺段挥发的废气。废气的成分主要由碳、氮和硫等元素组成,大多数为脂肪酸、胺类、酮类、醚类、卤代烃以及脂肪族、芳香族化合物等有机物,含有少量的硫化物、氨与磷化氢等无机物。通沟污泥碳、硫和氯元素检测情况见表5,通沟污泥挥发性与半挥发性有机物检测情况见表6。
表5 通沟污泥碳、硫和氯元素检测情况Table 5 Detection of carbon,sulfur and chlorine in ditch sludge %
表6 通沟污泥挥发性与半挥发性有机物检测情况Table 6 Detection of volatile and semi volatile organic compounds in sewage sludge mg/kg
废气净化采用循环洗涤加活性炭吸附的处理工艺,活性炭比表面积大,能够对臭气中有机气体成分进行有效吸附,参见图3;整个处置车间采用全封闭的膜结构厂房(钢骨架加膜结构封闭),以防止异味废气的外溢,参见图4。
图3 通沟污泥废气处理系统Fig.3 Waste gas treatment system of sewer sludge
图4 通沟污泥膜结构厂房Fig.4 Membrane structure workshop for sewer sludge disposal
3.6.2 废水处置
通沟污泥处置产线产生的废水,统一收集纳入宝钢废水处理厂处置后达标排放。
3.6.3 固废处置
通沟污泥筛分出来的垃圾,经预处理后,通过宝钢焚烧炉进行无害化处置,焚烧炉产生的尾渣成为宝钢炼铁的配料。
4 结论
(1) 依托宝武集团宝山基地的产业、技术、资源优势,将宝山区市政排水管网通沟污泥通过干化、热脱附预处理后混合生产水泥铁质校正料,实现了宝山区通沟污泥全流程“规范化、无害化、资源化”的环保处置。
(2) 这是宝武集团与城市产城融合的一个成功示范,为市政排水管网通沟污泥的处置提供了一条新的解决路径,也为钢厂与城市的和谐共生作出了贡献。
