污泥与生活垃圾协同焚烧处理设计工艺研究——以上海松江区污泥与生活垃圾协同焚烧处理工程为例 余毅
【摘 要】针对上海松江区污水厂污泥经深度脱水后含水率(60％～80％)高于进入填埋场含水率要小于60％指标要求以及用地紧张等系列问题,利用松江生活垃圾焚烧厂二期渗沥液预留用地,将焚烧厂的余热作为干化热源,将污泥含水率降低为30％后进入焚烧厂与垃圾掺烧,污泥干化冷凝水进入焚烧厂内渗沥液处理站进行处理,污泥干化冷凝产生的不凝性气体输送至焚烧厂卸料坑,其余臭气及焚烧厂渗沥液处理系统产生的臭气统一收集处理,经协同化处理后,节省投资12 137万元,运行费用每吨节省约73元. 【期刊名称】《环境卫生工程》
【年(卷),期】2018(026)004
【总页数】5页(P4-8)
激光夜视仪【关键词】污泥干化;生活垃圾焚烧;协同处理
【作 者】余毅
【作者单位】上海环境卫生工程设计院有限公司,上海200232
【正文语种】烧结焊剂中 文
【中图分类】X705;X799.3
堆肥、填埋和焚烧是目前市政污泥处置的常用方法［1-4］。由于污泥重金属等有害物质含量较高，造成污泥堆肥后的产品销路存在问题；同时，污泥的不稳定性导致污泥填埋时无法堆高而造成用地过大和土地资源日趋紧张等问题，因此，污泥的堆肥和填埋处理方式已逐步减少，而焚烧法因具有减量化、资源化等优势，逐渐成为污泥处置的主流方式［5-6］。由于污泥热值较低，单独运营污泥焚烧设施面临着工艺复杂、建设运营成本高昂等问题［7-8］，利用现有焚烧设备就近处置污泥是较为经济的处理方法。污泥焚烧通常需要进行脱水或热干化等前处理，以提高污泥热值，降低运输和贮存成本，减少燃料和其他物料的消耗。污泥干化利用垃圾焚烧厂的余热作为干化热源，干化后的污泥具有一定的热值，将污泥含水率降至与生活垃圾相似的水平后直接进料或者混合进料与生活垃圾混合焚烧最
自制防二手烟神器
终达到减量化的效果。本研究以上海松江区污泥与生活垃圾协同焚烧处理工程为例，利用生活垃圾焚烧厂的热源对污泥进行干化，同时利用焚烧厂循环水系统及相关的臭气和污水处理系统，节约场地，避免重复投资，实现较高的污染物排放控制水平，最大化地实现2个厂的系统功能，彻底解决用地及环境污染问题。
1 项目概况
松江区污水厂7座，其中浦北4座，浦南3座。1座污水厂污泥脱水至含水率80%后采用好氧发酵方式处置。其余6座污水处理厂污泥产生量约235 t/d，经脱水至含水率为60%～80%后进入老港填埋场污泥暂存库进行填埋。
根据GB/T 23485—2009城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质要求，污泥进入生活垃圾卫生填埋场填埋时污泥的含水率要小于60%，故含水率80%的污泥进入老港填埋场后不能直接填埋，而老港填埋场目前未设立相应的污泥深度脱水设施，故只能将其存放于暂存库中，不仅增加了后续污泥处置的难度，而且占据了大量的填埋空间，不利于后续的垃圾填埋。就目前以及将来的发展而言，污泥干化后进行协同处理（焚烧、水泥窑等方式）是松江区污泥最终处置较好的出路。
上海松江生活垃圾焚烧厂一期工程平均处理垃圾量2 000 t/d，采用往复式机械炉排炉，单台焚烧炉处理能力为500 t/d，共4台焚烧炉和2台18 MW凝汽式汽轮机和2台20 MW发电机；烟气净化系统采用“SNCR+减温塔+干法脱酸（熟石灰粉末）+活性炭喷射+袋式除尘器+湿法洗涤塔（NaOH溶液） +烟气换热器（GGH）”的工艺；渗沥液设计规模为700 t/d，处理工艺为“预处理+厌氧（CLR） +两级AO+UF+NF”；浓缩液通过物料膜减量后回喷，飞灰固化处理。
松江焚烧厂共有4台焚烧炉，可考虑将垃圾与污泥协同处理后进入不同的焚烧炉进行焚烧，这样既避免重复投资，又彻底解决用地及环境污染问题。
橡皮弹2 污泥进入焚烧厂协同处理的基本条件分析
2.1 污泥热值
由于污泥热值是进入焚烧厂协同焚烧的重要指标，根据CJ/T313—2009，不同含水率下热值计算公式，可以得出不同含水率情况下污泥低位热值，如表1所示。
表1 不同含水率情况下污泥低位热值（常规深度脱水污泥）含水率/% 10 20 30 40 50 60低
位热值/（kJ/kg）7 1476 0825 0173 9522 8861 821
参照GB/T 24602—2009，污泥单独焚烧利用时，其理化指标及限制应满足表2要求。
表2 理化指标及限制类别pH含水率/%低位热值/（kJ/kg）有机物含量/%自持焚烧 5～10 ＜50 ＞5 000 ＞50助燃焚烧 5～10 ＜80 ＞3 500 ＞50干化焚烧 5～10 ＜80 ＞3 500 ＞50波速测试仪
焚烧厂进炉的低位热值要求＞5 017 kJ/kg，根据表2所示数据，常规深度脱水污泥热值较低，不宜直接入炉焚烧，至少需要将含水率降至30%以下才能满足自持焚烧的要求。
2.2 污泥干化程度
选择合适的污泥干化程度对系统设计至关重要。目前已经开发出的污泥干化工艺最高能将污泥干化到含水率5%左右。一般来说干化程度的选择必须考虑下列因素：干化必须按照所产生的污泥符合垃圾焚烧厂进料、焚烧、烟气处理等条件来设计；干化焚烧的经济性、安全性等。
污泥在不同含水率时的性状和需要采取的工艺如表3所示。
表3 污泥性状和工艺阶段关系污泥含水率 /% 90 70～85 55～65 40～60 30～40 10污泥性状 液体 粥状物 柔软饼状 黏性固体 土状固体 疏松颗粒工艺阶段 沉淀、浓缩 普通脱水 调理脱水 干化过程 半干化 全干化
由表3可知，若干化程度过低，则污泥水分高，进料热值低、进料量和烟气量也较大，对焚烧炉的垃圾处理量和烟气处理系统负荷影响也较大。污泥含水率在45%～60%时处于黏滞区，输送非常不便。另外烟气中的水分含量较高也会影响布袋除尘器的使用寿命，对垃圾焚烧厂将产生不利的影响。
奶报箱若干化程度过高，全干化至含水率10%以下，则系统内易产生粉尘，存在自燃和爆炸的可能性，使本项目的风险性提高。而含水率30%～40%的污泥处于半干程度，不会产生粉尘等危害物，而且水分体积小，污泥成型、储存方便。
综上因素，本工程考虑将污泥干化至含水率30%，这样既满足了垃圾焚烧厂的要求，又兼顾了本项目的安全性。
2.3 污泥与生活垃圾协同焚烧比例分析
2.3.1 掺烧比例
根据国外经验，干化污泥与垃圾混烧的比例在10%以内不致对垃圾焚烧炉系统产生破坏性影响。参照国内外相关项目的经验并结合本工程的特点，污泥混烧比例控制在5%～10%，按出泥含水率30%计算。
根据松江垃圾焚烧厂的条件，其垃圾处理规模为4×500 t/d。焚烧厂接收含水率30%的污泥为137 t/d，掺烧比例为6.85%，不会对焚烧炉产生破坏性影响。待二期工程时，干污泥量约206 t/d，掺烧比达到10.3%。若污泥干化二期能与焚烧厂二期衔接，则掺烧比例将可控制在6.87%。整个工程的污泥入炉掺烧比例将控制在5%～10%。
2.3.2 污泥混烧对垃圾焚烧厂污染物排放的影响
污染物排放浓度与入炉垃圾/污泥的元素含量、污泥的混烧比例有关。表4是干污泥、生活垃圾以及按照现有规模掺混后混合物的元素分析。
表4 干污泥、生活垃圾、混合物的元素分析（干基）比较 %物料 C H O N S Cl含水率30%污泥 26.07 2.93 13.91 1.76 0.97 0.41生活垃圾 18.08 3.69 10.59 0.65 0.11 0.32一期掺混
后混合物 18.56 3.64 10.79 0.72 0.16 0.33二期掺混后混合物 18.54 3.65 10.78 0.71 0.16 0.33
一期项目实施后，垃圾焚烧厂从烟气污染物SO2排放的角度分析，入炉燃料硫元素的含量从0.11%变为0.16%，对于锅炉烟气的SO2排放的影响增加45%左右，由于焚烧厂烟气净化采用湿法工艺，总的处理能力完全能满足，但是在运行过程中需增加药剂投入量，以满足最终烟气的达标排放。
从烟气污染物NOx排放的角度分析，混合燃料氮元素的含量从0.65%变为0.72%，增加了约11%。由于燃料性NOx的排放几乎不会变化，其他NOx排放与燃烧条件有关，而且干化污泥与垃圾热值相近，焚烧条件基本类似。可见，总的NOx排放量基本不变。
