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上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化焚烧工程-污水处理工必读-
浏览: 发布日期:2018-03-17

摘要:城市污水处理厂产生的污泥,越来越受到广大给水排水工作者的重视。本文结合上海市石洞口城市污水处理厂选择的污泥干化、焚烧工艺,介绍了一般城市污水处理厂污泥的性质、污泥干化焚烧工艺流程以及控制参数。同时,提供了经济性及投资性的比较,供全国各大城市污水处理厂在进行污泥处理工艺方案选择时参考。
关键词:污泥;干化;焚烧;热量平衡

随着我国国民经济的发展,工业废水、生活污水的排放量日益增加,为了保护生态环境,保护人民的身体健康,提高水环境质量,污水必须经过净化处理达标后才能排放。污水在处理的过程中,会产生一定数量的有机污泥,这些有机废弃物含水率高,有机物含量高,容易腐烂发臭,如果得不到有效处置,会严重影响当地环境质量,造成二次污染。如何妥善处理处置这些废弃物,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。
上海石洞口城市污水处理厂从立项之初,就充分考虑污泥处理处置工程的建设,为此我们对国内外已有的工艺进行了充分的研究,并在此基础上结合上海市石洞口污水处理厂的具体特点,推荐干化焚烧处理工艺,使污泥得到最终处置。
1、污泥量
石洞口城市污水处理厂设计水量为40万m3/d。采用具有脱氮除磷功能的一体化活性污泥法作为污水处理工艺,处理对象为城市污水,含有大量的工业废水,尤其以化工、制药、印染废水为主,产生的污泥量为64T/d干泥,经脱水后含水率为70%,污泥体积为213m3/d。
根据现状水质水量的特点,石洞口城市污水处理厂运行初期,由于水量在30万m3/d左右,产生的污泥量将低于设计规模。随着收集系统的不断完善,雨污分流现象的逐步改善,水量将逐年增加,水质会不断提高,最终将达到设计负荷。
2、污泥特性
对于不同的污泥处理处置工艺需要了解污泥不同方面的特性。石洞口城市污水处理厂的污泥含水率如表1所示。
表1污泥各阶段含水率表

上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化焚烧工程-污水处理工必读-

采用不同的脱水工艺其脱水污泥的含水率是不同的,大致范围是65%~85%。对于后续干化焚烧处理工艺,脱水污泥的含水率直接影响到后续处理构筑物的规模以及干化焚烧的热量平衡,理论上越低越好,但是机械脱水程度越高,设备投资会增加,加药量也会增加,处理随之提高,因此合理选择设计含水率也很重要。
污泥的元素分析和工业分析数据对污泥焚烧系统的计算关系密切,根据有关资料和本工程针对性实验测试资料,石洞口城市污水处理厂污泥元素分析如表2所示,污泥工业分析如表3所示,低位发热量测定值见表4,污泥成分测定见表5。
表2污泥元素分析

表3污泥工业分析

注:1、上表数据指干燥基;2、本工程污泥不经消化处理
表4低位发热量测定值(2001年12月)

表5污泥成分测定值(mg/kg干泥)

上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化焚烧工程-污水处理工必读-

注:最高容许值为GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》
根据已经进行的污泥焚烧特性试验,污泥(干态)分析基在物理性质、元素分析、工业分析和低位发热量等方面与褐煤有许多相似之处,尤其灰分和低位发热量相近,固定碳的含量则低得多,所以可充当低档燃料使用。
同时,污泥的焚烧特性与煤又有一定的差异,它有较低的分解温度、起燃温度和燃尽温度,燃烧完全所需的时间也较少。产生这种差别的主要原因是由于它们具有不同的组成和结构,污泥主要由低级的有机物组成;如氨基酸、腐植酸、细菌及其代谢产物、多环芳烃、杂环类化合物、有机硫化物、挥发性异臭物、有机氟化物等,其结构比较简单,并且已经过二级生物氧化,受到不同程度的分解破坏,易于高温分解;而煤主要由多环芳烃网状物组成,结构致密,含碳量高,受高温不易分解,分解所需时间长。
此外,污泥中SO2、NOx的释放温度均低于煤。一般地,污泥中的硫以有机硫的形式存在(80%以上),硫铁矿硫及硫酸盐硫含量很少,而煤中的有机硫含量较低,硫铁矿硫及硫酸盐硫占多数,有机硫在高温下易于分解、挥发,而硫铁矿硫结合较牢固,分解需要一个过程,因此污泥易于释放SO2。试验表明,在含硫量相同的条件下,污泥释放的SO2比煤高出4倍。类似地,污泥中的氮主要以有机氮的形式存在(蛋白质氮、低级脂肪胺等),有机氮在在高温下容易挥发;煤中的氮主要以杂环型氮的形式存在,杂环形氮的分解需要一个过程,这种结构形式的差异决定了氮分解温度的不同。
从以上分析可以看出,干态污泥比煤容易燃烧。
但是脱水污泥因含有70~80%水分,则燃烧工况完全不同(脱水污泥的低位发热量仅为648~232千卡/千克),为了使脱水污泥能在锅炉中直接燃烧,一般都需添加适量辅助燃料(煤或油)稳燃。
理论上脱水污泥含水率在70%时,可以不加辅助燃料,实现直接燃烧,但是由于污泥中的水分在高温下蒸发(850℃以上),会损失大量热能,所以必须通过高效的高温空气预热器回收这些热量,并将助燃空气预热到600℃以上,以目前的工程技术水平较难实现。因此采用目前相对较成熟的低温干化工艺,使污泥中水分在较低的温度下蒸发,以较少的热量降低含水率,提高系统的热效率,使整个系统的热量处于平衡状态。

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