目前,在我国主要污泥处理处置方法中,污泥农用和填埋都受制于处置污泥用的土地及污泥的泥质等,而污泥干化焚烧可利用本身有机物燃烧产生的热量,焚烧时的温度可达850℃,能完全杀死病原微生物,并最大限度地减少污泥体积,焚烧后无机物则变成了极少量的灰烬,其中焚烧灰的无机成分与粘土接近。
由于焚烧残渣在性质上发生了根本改变,可用于沟槽回填、道路三渣、水泥添加料等,市场需求量大,且污泥干化焚烧是一种最彻底的污泥处理处置方法,因此污泥进行干化焚烧且焚烧后的灰渣用于建筑材料已为大势所趋。
污泥焚烧在国外已有较多工程应用,为了适应污泥焚烧特性和控制环境污染,国外多倾向于单独建设污泥焚烧厂,采用适合污泥焚烧的工艺和炉型。污泥焚烧在世界上已有了70多年的发展历史。
1934年美国密西根安装了有记录以来的第一台污泥焚烧炉,1962年德国率先建设并开始运行欧洲第一座污泥焚烧厂。如今在日本,污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上,欧盟也在10%以上。
日本TSK公司主要污泥焚烧场位置
日本污泥焚烧技术已经相当普及,其设计、建设、运营经验已成为标准化模式、十分成熟,其污泥焚烧装置有很多是已经建设了15~20年,依旧运行良好。那么,日本有哪些典型焚烧工程案例呢?这些典型工程对我国的污泥焚烧工艺的推广有什么启示呢?
下面把6座各有特点的污泥处理厂案例(横滨市南部污泥资源化中心、藤伬市污泥资源化中心、东京葛西污泥焚烧中心、花见川污泥处置厂、中川污泥处置厂、大阪舞洲污泥处置中心)逐一介绍。
案例之一:日本横滨市南部污泥资源化中心
横滨市共有11座污水处理厂,污泥采用区域性集中处理,北部5座污水处理厂的污泥集中至「北部污泥处理中心」;中、南部6座污水处理厂的污泥则集中至「南部污泥处理中心」,污泥运输皆采密闭式管线,管径为200~700mm,总管线长度约88km。南、北部污泥处理厂均为月岛公司负责建设总包及现运行。
图1南部污泥处理中心区域位置
图2南部污泥处理中心总平面图
图3GOOGLEARTH中鸟瞰
图4干化焚烧厂细部放大
图5干化焚烧厂流程
工程概述:
1)建成时间:2006年7月
2)污水处理厂总规模:75万m3/d
3)服务人口:300万人
4)污泥输送形式:污水处理厂的污泥脱水前泵送。减少了污泥运输的难题,输送的污泥含固率为1~2%的污泥,
5)污泥处理规模:处理量10000m3/d湿泥,进泥含固率1~2%。
6)处理工艺:离心浓缩+中温消化+脱水(离心和带机)+干化(IDD)+焚烧(FBI)
7)浓缩污泥含固率:5%
8)污泥厌氧消化池:9×6400m3
9)污泥进泥:VSS:70~75%;热值:3800~4100kcal/kgDS
10)消化后的进泥:VSS:45%;热值:2500kcal/kgDS
11)污泥脱水:脱水后污泥含水率78~79%。
12)污泥干化:只将污泥中的60%干化,干化后的污泥含固率为60%,与另外40%未经干化的污泥混合后进入流化床焚烧炉FBI(FluidizedBedIncinerationSystem)。
13)焚烧系统处理规模:共4条焚烧系统,150t2条;200t2条,通常运行1条150t系统和1条200t系统,其余系统均作为备用,主要考虑运行安全及每年的检修的需要。
14)焚烧设备运行状况:No.1、No.21978年建成,No.2、No.3—2002年建成。
15)臭气处理:干化装置的臭气进入焚烧炉焚烧。
16)烟气处理:原老系统采用旋风除尘器+袋式除尘+湿式脱硫装置+烟囱
17)烟囱高度:45m
18)焚烧灰分的出路:污泥焚化处理约可减量90%,其灰烬之最终处置方式有下列四种:
a)制作砖块:目前因市场接受度有限,仅卖给横滨市政府,作为公共工程使用,每块砖售价为75日元。
b)作为土壤改良土:卖给地下铁公司作为地下铁工程覆土用,其售价为3000日元/m3。
c)掩埋:掩埋处理之费用为19700日元/t。
d)作为混凝土原料:付费请混凝土公司处理污泥焚化灰烬,费用为19500元/t,此方式虽为支出费用,但其费用比掩埋方式低,且资源再利用,可减少废弃物量及掩埋场之负担。
e)污泥焚化后灰烬虽可制作为砖块、改良土等产品,增加财源收入,但目前民间市场接受度有限,且部分人士反对免费提供私人机构使用,坚持以贩卖产品方式处理,故目前仅售予政府机关及大众运输公司办理公共工程使用。
案例之二:藤伬市污泥资源化中心
该污泥处置中心开始运行于1964年8月,邻建污水处理厂部分为地下建筑。总占地92433m2。污泥处理共有3套装置,其中一套新建中。污泥处理采用直接焚烧方式。
GOOGLEARTH鸟瞰图
1)建成时间:1964年8月
2)污水及污泥处置处理厂特色:由于污水处理厂地处海滨,环境要求较严格,故而污水处理设施全部进行了加盖除臭处理,池顶部分作为运动场地。
3)处理工艺:脱水(带机)+焚烧(FBI)
4)污泥输送形式:污水处理厂的脱水污泥含固率为20%左右的污泥,经过螺旋输送机+带式输送机+直接焚烧。
5)焚烧系统处理规模:共3条焚烧系统,60t2条;新建70t1条。
6)臭气处理:污水厂臭气采用化学及生物方法。
7)烟气处理:老系统采用旋风除尘器+湿式脱硫装置+静电除尘+烟囱;新系统采用布袋除尘器+湿式脱硫装置+烟囱
8)烟囱高度:在屋顶上部,总计15m
污泥处理处置厂鸟瞰
老焚烧系统流程
加盖后的污水处理厂
从污泥焚烧厂顶部拍摄的临近的居民区
房子的顶部即为烟囱
焚烧炉
预热器
脱硫冷却器及静电除尘
灰渣加湿装置
灰仓出口
案例之三:东京葛西污泥焚烧中心
鸟瞰图一
鸟瞰图二
葛西再生污水厂服务区域
干化焚烧厂外观
焚烧排放烟囱
污泥处理流程
焚烧系统外观
工程概述:处理后焚烧灰用于混凝土建材。
1)建成时间:建设在20年以前建设,现有系统为5套焚烧系统
2)污水处理厂总规模:40万m3/d
3)处理规模:处理量500t/d污泥,进泥含固率20%。
4)处理工艺:No.3系统:干化(IDD)+焚烧(FBI)(建设年限1991年);其余直接焚烧。
5)污泥脱水:脱水后污泥含水率80%
6)焚烧系统处理规模:共5条焚烧系统,
No.1—150t:已经停用
No.2—250t:作为备用
No.3—250t:正常使用
No.4—300t:正常使用
No.5—300t:正常使用
通常运行1条250t系统和1条300t系统,其余系统均作为备用,主要考虑运行安全及每年的检修的需要。
7)臭气处理:干化装置的臭气进入焚烧炉焚烧。
8)烟气处理:1~4号老污泥处理系统为干式电除尘器+湿式脱硫装置+湿式电除尘+烟囱,湿式电除尘是原有系统的烟气排放标准提高,所以增加的;5号新系统直接为袋式除尘+湿式脱硫装置+烟囱。
9)烟囱设计为5个系统共用3套烟囱,呈三角型布局。
10)烟囱高度:100m,毗邻迪斯尼乐园,东京市政府的强制要求。
湿污泥输送装置图
干化机铭牌
干化机内部转盘
干化机外观
案例之四:花见川污泥处置厂
该厂收集处理12个市、1镇及2村共约121万人生活污水。
污泥处理厂鸟瞰图
焚烧系统工艺流程
焚烧系统外观
焚烧系统外观
灰渣投加石灰固化系统
灰渣投加石灰固化系统
工程概述:
1)建成时间:最早在20年以前建设,现有系统为3套焚烧系统
2)污泥输送形式:污水处理厂的污泥脱水前泵送。减少了污泥运输的难题,输送的污泥含固率为1~2%的污泥,
3)处理规模:处理量500t/d污泥,进泥含固率20%。
4)处理工艺:脱水(离心)+焚烧(FBI)
5)焚烧系统处理规模:共3条焚烧系统,
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)烟气处理:为干式电除尘器+湿式脱硫装置+烟囱
7)烟囱高度:20m
案例之五:中川污泥处置厂
据了解,在日本污泥焚烧装置的建设周期较长,从设备订货至建设完成约需要三年左右。
工程概述:
1)建成时间:最早在20年以前建设,现有系统为4套焚烧系统。
2)污水处理厂总规模:40万m3/d
3)处理工艺:脱水(离心和带机)+焚烧(FBI)
4)污泥脱水:脱水后污泥含水率78%~79%
5)焚烧系统处理规模:共3条焚烧系统,
No.1—110t:新系统建好后停用
No.2—140t:正常使用
No.3—250t:正常使用
No.4—250t:正在建设
6)目前运行3条系统。
7)烟气处理:袋式除尘+湿式脱硫装置+烟囱。
8)烟囱高度:25m/35m
通知:中国给水排水2017年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会(第八届)已开始征集论文和协办赞助单位 王领全 13752275003@163.com