关键词:污泥 工艺 焚烧 污泥干化 干化
目前,污泥的焚烧有两种情况:采用流化床或多级焚烧炉在处理厂内进行焚烧;干燥后运到其它地方进行焚烧,如电厂,水泥厂,砖厂等地方。
在考虑合理的污泥处理方案时,不仅要考虑到技术的可行性,未来的立法趋势,更为重要的是要结合中国的国情。否则投资巨大的环保项目只能是摆设。
因此,合理的技术方案应该是先将湿污泥干燥到水分为30到40%的颗粒状污泥,此时污泥热值为1560到1820Kcal/ Kg(对于绝干污泥热值为2600Kcal/ Kg),并且粒度也正是流化床燃烧炉的最佳燃烧粒度。干燥后的污泥再进入流化床燃烧炉焚烧。因此,无论是从热值,还是其粒度来看,焚烧是没有任何问题。
要选择合理的污泥处理处置工艺就需要考虑当前的能源价格和能源结构。
在美国,能源主要是天然气和电能。因此,几乎所有的污泥干燥都是采用天然气做为能源的。在绝大数地方,想采用煤做为能源几乎不可能。在中国的许多大中城市,煤也被禁止直接作为能源使用。
在北美,天然气的价格为每1000000BTU:4美圆(现在为6美圆),按6美圆计,折合49.38元人民币;每1000000BTU的热量折合热值为8300Kcal的天然气30.36立方米;天然气的价格为折合为每立方米的热值为8300Kcal,则为每立方米1.63元人民币。电价为每千瓦时:0.06美圆,折合0.4838元人民币。
而国内的电价为每千瓦时:0.683元人民币;天然气的价格为每立方米:2.2元人民币(以北京为例)。
所以中国的电价比北美高41%;天然气的价格比北美高35%。
蒸发每吨水需要消耗887025Kcal的热量,合热值为8300Kcal的天然气107立方米。如湿污泥的水分按80%,干燥到10%,则每吨干污泥大约需消耗428立方米的天然气。仅考虑天然气的价格,不计电力消耗,人员工资,设备折旧等,每吨干污泥的干燥成本就要940元人民币。在美国,干污泥的出厂价为每吨10到20美圆,合100到200元人民币。在中国,如果用做肥料,每吨干污泥的可能售价在300到400元人民币;如果用做燃料,每吨干污泥的可能售价在100到1500元人民币(要与煤的价格做比较)。每吨干污泥的耗电大约为300千瓦时,则每吨干污泥的干燥成本就要1144.9元人民币(不计人员工资,设备折旧等)。每吨干污泥的处理要亏损744.9到994.9元人民币;每吨湿污泥的处理要亏损148.98到198.99元人民币。对该项目每年需财政补贴大约1000万元人民币(不计人员工资,设备折旧等)。这就存在建的起,用不起的可能性。
以循环流化床为例对合理的污泥干化-焚烧处理工艺路线加以说明:
来自浓缩池的湿污泥,不需要消化处理,但要先经过机械脱水至水分75%(对于热值为2600Kcal/ Kg的热值,75%是最高的许可水分,而不需补充燃料)。机械脱水输送至湿污泥储存仓,再输送至干燥机。湿污泥在干燥机中干燥至水分含量为30%到40%。干燥后的污泥再输送至流化床焚烧炉,在流化床焚烧炉中进行焚烧。为了防止有害物质的产生,如氧化氮(NOX)、二恶英(Dioxins)的产生,焚烧温度应严格控制在900度左右。为了保证流化焚烧的正常运行,在流化床焚烧炉中应当放入一定量的砂子,以定期补充流化床中砂子的损耗。一部分灰渣从流化床焚烧炉溢流口排出,一部分灰渣被燃烧空气带出。在流化床焚烧炉后,应加设下排式分离器,以分离被燃烧空气带出的细灰。经过分离除尘的燃烧空气进入干燥机,对湿污泥进行脱水干燥。离开干燥机的排气,经过旋风分离器除尘后,对燃烧空气进行预热,以保持整个系统的能量平衡。最后排气再经过湿式除尘器进行净化处理后,排入烟囱。因为该项目的污泥的重金属含量较高,可在湿污泥中加入特定的化学产品,以防止在焚烧过程中金属汞蒸发尾气中。在湿式除尘器的洗涤水中还可加入化学产品,进一步消除异味。
这样,整个系统只消耗电能,而无需补充任何辅助燃料。处理每吨干污泥的耗电大约为300千瓦时,则每吨干污泥的处理成本只要204.9元人民币(不计人员工资,设备折旧等);每吨湿污泥的处理要亏损40.98元人民币。对于年处理50000吨湿污泥的项目,每年需财政补贴大约215万元人民币(不计人员工资,设备折旧等)。如果设备全部是国产化,整个项目的投资只有2000到3000万元人民币。
对于年处理50000吨湿污泥的项目,如果干燥后作肥料或者燃料,每年需财政补贴大约1100到1300万元人民币(不计人员工资,设备折旧等)。
由于污泥干化和污泥焚烧相结合比单污泥焚烧一次性投资少,处理成本低,故污泥干化往往是焚烧的前处理。北京市清河污水厂二期工程和天津市咸阳路污水厂,拟先建污泥干化装置。污泥干化可使污泥含水率控制在10%~40%,减少了污泥的体积和重量,降低了运输费和填埋费,而且污泥的臭味大为减少。
如脱水污泥与垃圾一并焚烧,国外的经验是每吨垃圾添加15%~20%含水率为30%的污泥。污泥的干化和焚烧,可能将是一些大城市大型污水处理厂的发展方向。当然,由于国外对焚烧炉排尘有严格的要求,除了采用电除尘,还要降温加温,加酸加碱,达到无烟尘的排放。
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