污泥协同焚烧技术发展的探讨与行业思考

　　作为生活污水处理的衍生品，近年来污泥产量不断攀升。据估算，大约1万t生活污水可产生5~8 t市政污泥，预计到2020年，我国市政污泥产量将达到6000~9000万t。如何妥善处理处置这些市政污泥,已成为建设完整城市污水处理厂,提高技术水平和管理水平的重要因素。

　　污泥处理“十三五”规划目标中提到，“十三五”期间应坚持无害化原则，结合各地经济社会发展水平，因地制宜选用成熟可靠的污泥处理处置技术，鼓励采用能源化、资源化技术手段，尽可能回收利用污泥中的能源和资源。污泥焚烧作为一项比较彻底解决城市污泥的处理技术，具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点，符合污泥“减量化、无害化、资源化”的要求。以上海为例，在中心城区推动污泥独立干化焚烧项目的同时，在郊区积极实践生活垃圾炉排炉协同焚烧污泥，协同焚烧技术已被列入上海解决污泥难题的日程表，并得到成功有序地推进。

　　1、生活垃圾炉排炉协同焚烧污泥

 　　上海早在2015年已全力推进郊区生活垃圾焚烧厂建设，在经过现场调研、充分比选、中试实验、工程在线效果验证等扎实工作基础上，松江区、奉贤区、金山区确定采用污泥协同焚烧工艺，基本解决三区近期污泥处理问题。同时，为破解上海中心城区污泥难题、减轻老港污泥填埋压力、释放老港“百年固废保障基地”功能，建设中的老港焚烧厂二期工程也同步考虑了污泥协同焚烧(预留接口)。

　　1.1 污泥协同焚烧存在的问题

 　　(1)国内污泥协同焚烧尚处于起步阶段

 　　污泥干化焚烧为国外发达国家率先采用，如德国、日本早在2010年时污泥焚烧比例已达53%和68%；2005年10月，瑞士明令禁止污泥土地回用，未来将全部采用污泥焚烧。目前，以上海污泥为例，污泥干化协同焚烧技术作为郊区污泥处理的主要方式。其中金山区、松江区污泥项目已投入运行一年多，奉贤区项目正在调试中。

　　(2)由于焚烧炉垃圾量超负荷以及污泥掺烧比受限等原因，需要进一步优化相关工艺

　　一方面，随着居民生活水平的提高，城镇生活垃圾的清运量快速增长(年增长率约3%~6%)，作为垃圾焚烧厂首先要保证垃圾处理负荷，因此在垃圾产量高峰时段，难以保证污泥的全量处理。

　　另一方面，当污泥掺烧比过高时，容易出现炉膛结焦和锅炉积灰现象，大大增加了检修时间和频次，难以确保连续8 000 h/年的稳定运行要求。金山区现场反馈，炉膛内壁结焦达30 cm，须三个月打焦一次；余热锅炉积灰，清灰频率增加。松江区焚烧厂也存在余热锅炉积灰加重的情况。

　　再者，《生活垃圾清洁焚烧指南》中提出污泥掺烧比不宜超过7%。协同焚烧规模受到限制，往往难以覆盖污泥全量处理需求。

　　1.2 污泥协同焚烧工艺技术优化

 　　(1)锅炉结焦、积灰测试分析

 　　当污泥干化至含水率为30%~40%以下时，污泥粘性低、颗粒度细，进入炉膛后由于风压较大，迅速被冲入二燃室，会产生较多飞灰。同时污泥中碱金属含量高，在高温下易熔化，再在炉膛壁上冷却凝固，引起结焦。通过炉膛焦块组分、熔点测试，发现深度脱水污泥灰熔点较低(1000 ℃)，而垃圾焚烧炉内温度超过1000℃，因此容易发生结焦现象。

　　(2)开展污泥造粒实验

　　(3)上游污泥脱水药剂控制

 　　污水厂常用的深度脱水调理剂中Ca、Fe含量较高，不利于结焦控制。从协同焚烧角度考虑，需开发新型脱水调理剂，要求药剂既能增加脱水效果，又能保持较高的灰熔点(超过1 100 ℃)。初步研究认为，Al、Si元素有利于提高灰熔点。

　　(4)形成系列控制技术

 　　通过以上测试和实验、对污泥干化协同焚烧项目运行优化，充分掌握污泥结焦特性，开展污泥结焦控制研发，形成一系列结焦控制技术(污泥脱水药剂控制技术、污泥抗结焦药剂、掺烧污泥含水量优化、污泥造粒掺烧技术、焚烧炉优化控制技术)，以保障垃圾焚烧炉的安全稳定运行。

图1 砖瓦厂协同处置污泥流程示意图

　　1.3 其他需开展的技术研发

 　　(1)面向生活垃圾炉排炉的污泥脱水(不含氯药剂)和余热干化技术。

　 　(2)高效低漏渣炉排炉(针对高含砂量污泥掺烧易导致焚烧炉磨损、炉排漏渣等问题)工艺技术和装备。

 　　(3)生活垃圾协同焚烧污泥的烟气污染物控制技术。

 　　(4)污泥冷凝水和焚烧厂渗滤液协同处理工艺。

 　　(5)高浓度恶臭气体组合控制技术。

　　2 污泥协同焚烧的几点启发

　　2.1 污泥独立干化焚烧与垃圾焚烧厂共建

 　　建议采用污泥独立干化焚烧与垃圾焚烧厂共建模式。采用污泥专用焚烧炉为主、垃圾焚烧炉为辅解决协同焚烧超负荷运行问题，同时，通过共用烟囱、水处理系统、蒸汽发电系统、臭气处理系统、灰渣处理系统等方法，将污泥独立干化焚烧产生的废水、废气和废渣等废弃物与垃圾焚烧产物一并处理、蒸汽统筹发电和余热利用，大大节省工程投资，环保性能也更佳。这样做工艺更成熟、更可靠，真正做到优势互补。

　　2.3 污泥土地利用未来可期

 　　从目前阶段来看，污泥干化焚烧值得推崇，而污泥土地利用则是未来值得努力的一个方向。作为一种污泥资源化利用的途径，我国在2009年就已更新并颁布了《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》标准，对重金属、有机污染物、病原菌、腐熟度、施用作物、最大施用量等指标进行了补充规定，该标准适用于城镇污水处理厂污泥处置时污泥农用(土地利用)的泥质要求。

　　3 结语

 　　污泥处理的“十三五”规划中明确指出，“十三五”期间应当由“重水轻泥”向“泥水并重”转变，由“污水处理”向“再生利用”转变，由此可见，污泥无害化处理将迎来高速发展。污泥焚烧作为一项非常有应用前景的污泥处理技术，尤其是生活垃圾炉排炉协同焚烧污泥工艺已得到了工程化应用，积累了经验，随着研究和实践的深入，污泥与垃圾协同处理技术将成为污泥处理处置的一个重要、有效的选项。
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往期回顾：

好文壹＋壹：

砖瓦厂协同处置污泥逐渐升温

去年三部委联合发文，引导烧结砖瓦行业加快转型发展（工业和信息化部、环境保护部、国家安全监管总局近日联合印发《关于加快烧结砖瓦行业转型发展的若干意见》），明确提出：鼓励利用工业固废、污泥、农林废弃物等替代一次原燃料，进一步扩大资源综合利用范围，提高原燃料中固废掺配比例，减少对天然资源的消耗。加大力度探索利用大型烧结砖隧道窑安全处置城市污泥，提高综合处置能力和利用效率。最近两年，一些有眼光的砖瓦企业老板纷纷瞄准污泥——只要承接了污泥处理，就能拿到可观的处理费补贴，也从此摆脱了停产限产的担忧，并且为当地政府解决了最头痛的难题。你看，污泥原来是脏臭的污染物，现在却成了抢手的香饽饽。

  一堆堆废弃的污泥竟可以变废为宝制成空心砖，一个个机器人自动码砖节省大量人力，这是记者日前走进肥东县白龙镇一家砖窑厂看到的一幕。

  该厂老板名叫孙世文，作为白龙镇本地人，他从事这一行已超过20个年头。20多年来，他经历了砖窑技术的几次革新，同时，砖窑厂也解决了部分周边百姓的就业问题。

  从轮窑到隧道窑

  走进白龙镇这家砖窑厂，便能看到工人们正在紧张地将一块块制好的空心砖装车。

  据了解，该厂目前采用国内先进的隧道窑烧结空心砖技术，以废弃的煤矸石为生产原料。据介绍，该窑厂的老板叫孙世文，是地地道道的白龙人。说起办这个窑厂，其实，早在1996年，孙世文就开始办厂了，20多年来，从轮窑到隧道窑，老孙经历了几次技术变革。“以前烧窑要大量的工人，现在改成这种技术方式，工人节约了许多，而且节能减排产量大”，孙世文介绍说。

  记者留意发现，在厂子里，孙世文身着工作服跑前跑后，如果不是有人介绍，还真不知道他是厂长呢。

  污泥也能变成“宝”

  在厂区内，只见堆放了成堆的煤矸石。同时，在一间仓库内，记者看到了一堆来自污水处理厂的污泥。这是用来干嘛的？原来，这看似毫无用处的污泥在这里可变成了“宝贝”……厂里采用一些技术上的处理，把污染和煤矸石混成一起制成了空心砖。

  记者在厂区内转了一圈，发现工人数量并不多，也就十多个人。原来，经过砖窑技术上的革新，大大节省了人力，目前厂区内的工人仅三十余人。在车间里，两台机器人引起了记者的注意，经介绍，这是专门可以自动码砖的机器人。以往，可能要十几个、甚至几十个工人才能做完的活，现在完全被机器人“自动化”了。

  工人月薪动辄过万

  临近中午时分，有的工人们陆续结束手头的活，开始离开。人群中，记者发现了一对夫妻牵着一个小男孩，原来，这对夫妻来自四川彝族，在厂子里上班已经有好几年了。在工人们中间，夫妻俩的体力活较多，所以每个月收入也较高，一般每人都能超过一万块钱一个月。

  在采访中记者了解到，厂子里的工人夫妻很多，本地的劳动力也约占到一半左右。工人们的工资一般都在5000块钱一个月以上，有不少都会过万。今年52岁许良友是白龙镇人，在这里上班已超过20年，老许主要负责开车送货，每次出去，妻子也会跟他一起，帮忙下下砖什么的。

  记者留察发现，厂里的办公室虽然不多，可分得很细，设有员工活动室，还有独立的党支部。据了解，每次逢年过节，老孙总会给工人们发放补助，到过年的时候，还要大摆宴席请工人们吃饭。

  □本刊记者 赵杰

    点评：该砖瓦厂接收消纳污泥的方式，是少量掺加到原材料里面，比例10%以内，所以承接污泥量比较小。如果掺加比例大一点，就会影响产品质量。另外，湿污泥有机质很高，容易腐败发臭，直接掺入煤矸石等原料内，仍然具备发酵条件，挤出的砖坯臭味较大。所以，这个项目并不能真正实现长期大量妥善处置污泥的目的。如果利用隧道窑余热，首先将污泥干化处理，然后将干污泥投入一千多度的高温烧结段进行焚烧，灰渣作为原材料添加，这是个比较切实可行的工艺路线。目前在江苏、浙江、福建等地都已有应用，效果比较理想。