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城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術現(xiàn)狀綜述

作者:王莉 何蓉 雷海濤  
評論: 更新日期:2023年05月14日

摘 要:隨著經(jīng)濟社會的進步與污水處理技術的發(fā)展,城鎮(zhèn)污水處理總量逐年增加,隨之帶來污水廠副產(chǎn)物污泥的大量產(chǎn)生。剩余污泥產(chǎn)量大、含水率高且還有可能存在致病菌、重金屬等有毒有害物質(zhì)超標的問題,如何有效對污泥進行處理處置并資源化,是當前研究的熱點問題。文中綜合了國內(nèi)外公開發(fā)表的相關研究成果,概述了當前污泥脫水、調(diào)質(zhì)、穩(wěn)定化、熱干化等處理方法,總結(jié)了幾種常見污泥處置技術應用的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢;重點闡述了污泥焚燒處置的發(fā)展現(xiàn)狀與優(yōu)勢,分析了污泥燃燒設備中流化床、多膛式焚燒爐和回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)缺點,為未來污泥處理處置及資源化的研究提供參考。

隨著城市化建設進度的加快和經(jīng)濟生活水平的提升,我國城鎮(zhèn)污水排放量也逐年增長。據(jù)住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)[1],2020年,我國城市污水年處理總量達5.6×106萬t。污泥是以污水生物法處理為主的污水處理主要副產(chǎn)物,研究[2]表明,污水廠每處理1萬t污水產(chǎn)生5~10 t含水率為80%的污泥。美國產(chǎn)生廢水約為1.29×109m3/d,每年產(chǎn)生650萬t污泥固體[3]。截至2019年底,我國城鎮(zhèn)污泥產(chǎn)量達到近6 000萬t(含水率約為80%)。污泥具有產(chǎn)量大、含水率高、易腐敗、惡臭等特點,富集了污水中50%以上污染物,包括各種重金屬、微量的高毒性有機物、大量致病微生物等,對生態(tài)環(huán)境造成了巨大威脅,如不妥善處理,將造成水環(huán)境、土壤的破壞,甚至威脅人類飲用水和食品安全[4]。污水處理過程“重水輕泥”,在發(fā)展污水處理能力的同時,沒有同步提升污泥處理能力,導致污泥處理能力的提升遠低于污泥產(chǎn)生量的增加,逐漸成為我國城鎮(zhèn)污染控制領域的主要環(huán)境問題[3]。為此,國家出臺一系列政策以規(guī)劃和指導污泥處理處置,2015年我國發(fā)布的“水十條”要求,完成污泥處理處置實施的改造,實現(xiàn)2020年地級市無害化處理率達到90%以上;到2020年7月,我國發(fā)布《城鎮(zhèn)生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》,進一步強調(diào)改善“重水輕泥”現(xiàn)狀,推進污泥無害化處置和資源化利用——鼓勵采用“生物質(zhì)利用+焚燒”處置模式等5項內(nèi)容?!笆奈濉币?guī)劃提出:破解污泥處置難點,實現(xiàn)無害化推進資源化。新增污泥無害化處理設施規(guī)模不少于2萬t/d,2022年,國家發(fā)展和改革委員會、生態(tài)環(huán)境部等在《關于加快推進城鎮(zhèn)環(huán)境基礎建設的指導意見》中提出,城市污泥無害化處置在2025年達到90%。然而,由于我國城鎮(zhèn)污水處理廠中污泥處理處置技術發(fā)展時間相對較短,且污泥處理處置投資管理方面存在地域差異和針對性不強的特點,尚未形成規(guī)?;⑿Ч己玫募夹g路線、設備和完善的監(jiān)管體系?,F(xiàn)階段污泥的合理處理處置已成為制約污水處理廠良性健康發(fā)展的重要瓶頸,解決污泥處理處置問題迫在眉睫。

因此,本文結(jié)合國家高質(zhì)量綠色發(fā)展重大需求,總結(jié)當前污泥處理處置技術研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢,重點闡述基于焚燒的污泥處理處置技術研究現(xiàn)狀,分析主要焚燒爐型的優(yōu)缺點,為污泥焚燒處置技術的發(fā)展提供參考。

1 污泥處理處置技術現(xiàn)狀

基于污泥成分的復雜性,實現(xiàn)污泥的減量化、無害化和資源化是污泥處理處置的最終目標。我國城市污水廠污泥有機質(zhì)與無機質(zhì)比值低于國外污泥,且污水處理工藝不同造成污泥結(jié)構、組分呈現(xiàn)較大差異性,適合我國國情的污泥處置處理技術比較少。根據(jù)污泥的性質(zhì)及目標,污泥的處理處置可分為:1)污泥處理過程,目的是降低含水率,去除污泥中的重金屬、病原微生物等有害物質(zhì),實現(xiàn)污泥的減容減量、穩(wěn)定化和無害化,包括污泥濃縮、脫水、穩(wěn)定和干化等技術;2)污泥處置過程,是將經(jīng)過處理后的污泥通過填埋、土地利用、焚燒等方式實現(xiàn)污泥再利用和資源化的過程。

1.1?污泥處理技術現(xiàn)狀

城市污水廠污泥的主要來源為污水處理廠初次沉淀池(含水率為97%以上)和經(jīng)過生物處理單元后二沉池的污泥(含水率為99%以上),含水率高、體積大,對后續(xù)處理及運輸造成了巨大影響。因此,常規(guī)污泥處理技術主要包括脫水處理、穩(wěn)定化處理以及其他處理[4]。

1.1.1 污泥脫水處理技術

將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分,污泥含水率可降低至50%~80%,污泥脫水是污泥減容減量的重要方法[4]。當前污泥脫水主要處理方式包括:自然干化法、濃縮法、機械脫水法和造粒法等。自然干化法主要是脫除自由水;污泥濃縮用于脫除污泥的間隙水;機械脫水法通常是先投加無機鹽或高分子混凝劑對污泥進行預處理,改善脫水性能后再通過板框壓濾機、離心脫水機等機械設備進行脫水;造粒法適用于混凝沉淀的污泥。自然干化法、機械脫水法的脫水污泥含水率為65%~80%,污泥濃縮、造粒法脫水污泥含水率在95%~98%、70%。機械脫水是當前污水處理廠常用的處理方法。然而,由于污泥成分復雜,其內(nèi)含大量菌膠團、微生物及結(jié)合水,如不經(jīng)過任何處理,難以直接通過機械方式脫水。為了獲取更高的污泥脫水處理效果,通常對污泥進行調(diào)質(zhì)處理[5]。污泥調(diào)質(zhì)主要是通過化學、物理或生物的方式預處理污泥,改善污泥的脫水性能,以提高污水脫水效果。物理調(diào)質(zhì)是通過應力或施加能量等方式改變污泥脫水特性[6],包括熱處理、凍融、超聲、微波、水力調(diào)質(zhì)等[6-8]?;瘜W調(diào)質(zhì)是當前主流調(diào)質(zhì)方式[9],常用無機或有機化學絮凝劑,工業(yè)應用上的化學法污泥調(diào)質(zhì)采用的藥劑有無機藥劑和有機藥劑,其中,無機調(diào)質(zhì)藥劑主要有氫氧化鈣、聚合硫酸鐵、三氯化鐵等;有機藥劑主要是高分子聚丙烯酰胺,投加量為0.1%~0.5%。當前也有研究將高級氧化技術用于污泥調(diào)理,如過氧化氫、鐵基硫酸鹽等,目前這些研究尚處于實驗室研究階段[8]。生物調(diào)質(zhì)是指采用微生物、細胞提取物等改善污泥脫水性能[10],如生物溶菌酶技術等,但調(diào)質(zhì)穩(wěn)定性及機制有待進一步研究。當前污泥機械脫水技術主要存在藥耗大、設備易損、結(jié)合水和間隙水去除困難、需要對污泥進行預處理等問題,開發(fā)低藥耗、高處理效率的污水調(diào)質(zhì)技術以及研發(fā)低能耗污泥脫水干化設備是未來發(fā)展方向。

1.1.2 污泥穩(wěn)定化處理

污泥穩(wěn)定化處理的實質(zhì)是通過可控的物理、生物或化學手段,改變污泥易發(fā)生無序生化反應的狀態(tài),以降解污泥中的有機物質(zhì),將不穩(wěn)定的有機物轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定物質(zhì),降低污泥二次污染風險的同時,為污泥后續(xù)處理處置尤其土地利用提供條件[11]。污泥穩(wěn)定化的方法主要有污泥消化、堿穩(wěn)定、污泥堆肥等。污泥消化包括好氧消化,是指經(jīng)過好氧微生物將污泥中的懸浮有機物部分降解為更穩(wěn)定的有機化合物以及無機物的過程;厭氧消化通過污泥厭氧發(fā)酵,從而產(chǎn)生沼氣,達到減量化、資源化的目的;污泥堿穩(wěn)定化處理是指將氧化鈣、鎂鹽、粉煤灰等同脫水污泥混合,通過污泥pH和溫度的升高來實現(xiàn)污泥的殺菌、脫水;污泥堆肥主要是將污泥與有機質(zhì)混合,通過控制生物種類、pH、溫度等使其進行有氧高溫發(fā)酵。國外發(fā)達國家大型污水處理廠通過厭氧消化等穩(wěn)定化技術實現(xiàn)污水廠能源及資源回收;小型污水廠則采用好氧消化技術[12]。與國外污泥處理處置發(fā)展水平相比,我國污泥穩(wěn)定化處理與發(fā)達國家存在差異,厭氧消化技術在污泥穩(wěn)定化處理方面占重要地位。近些年,隨著對污泥處理處置的重視,越來越多污泥穩(wěn)定化新技術也層出不窮[13],包括污泥固化穩(wěn)定化技術、污泥氧化穩(wěn)定化技術(包括濕法氧化法、氯氧化法等)、污泥等離子體處理獲取可燃氣體CO等,對穩(wěn)定化機理進行研究、優(yōu)化工藝、提高效率的同時節(jié)能降耗,是未來污泥穩(wěn)定化技術發(fā)展和工業(yè)化應用的方向。

1.1.3 污泥熱干化處理

污泥熱干化是通過熱調(diào)理過程破壞污泥膠體,實現(xiàn)活性污泥生物細胞破壁,析出生物內(nèi)部水、毛細水、附著水,殺滅病毒細菌等活性有害物質(zhì)。經(jīng)熱干化的污泥具有較強的穩(wěn)定性,對環(huán)境影響小。

1.2 市政污泥處置技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

我國污泥具有地域性特點,污泥處置方式應該根據(jù)各地區(qū)污泥的性質(zhì)進行選擇。目前,我國對于污泥處置主要為填埋、堆肥、焚燒、土地利用等方式。截至2020年底,我國污泥處理處置現(xiàn)狀如圖1所示。

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圖1 我國污泥處置現(xiàn)狀[14]

Fig.1 Present Situation of Sludge Disposal at Home[14]

1.2.1 衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是污泥最傳統(tǒng)的處置方式,有單獨填埋、混埋及特殊填埋等方式,適于污泥的大批量處理。我國常將脫水污泥同生活垃圾混埋。由于污泥衛(wèi)生填埋具有衛(wèi)生指標要求不高、操作簡便且成本低等特點,目前我國約16%的污泥進行衛(wèi)生填埋處置。然而,污泥填埋產(chǎn)生的滲濾液對周邊土地和水體帶來極大污染,且造成磷資源的浪費,加劇溫室效應。隨著污泥產(chǎn)量的逐年增長,衛(wèi)生填埋場地占據(jù)土地資源,各國逐步禁止。我國《地下水管理條例》(2021年)第40條中明確指出禁止利用污泥填廢棄礦坑等。盡管衛(wèi)生填埋存在很多問題,由于當前污泥處置能力不足且污泥資源化消納途徑尚未完全打通,污泥填埋并不能被其他處置方式完全取代。目前衛(wèi)生填埋的主要發(fā)展方向為滲濾液的處理、填埋氣的利用、防滲材料的研發(fā)等[15]。

1.2.2 土地利用

污泥中含有大量有機營養(yǎng)成分和微量元素,可通過一定處理后進行土地利用,是污泥資源化利用的方式之一,主要包括農(nóng)業(yè)利用、園林綠化利用以及土地改良等。污泥組成成分中含有對植物、土壤有害的病原菌、重金屬等,直接土地利用會造成土壤及地下水的污染。美國專門制定了污泥土地利用相關的法規(guī)[16];日本則成立了污泥還田委員會[17];目前我國約48.5%的污泥用于土地利用。污泥堆肥后或無害化處理后再利用是土地利用的主要方式,具有過程簡單、產(chǎn)物可作農(nóng)肥和土壤改良劑等特點,但肥效較低,污泥中污染物還會污染土地、影響植物生長[18]。此外,堆肥對于污泥的減量效果有限、周期較長且易產(chǎn)生臭氣。目前我國污泥土地利用產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題為缺乏工程應用技術規(guī)范指南、缺乏風險評價和管理體系、缺乏相應政策等[19]。

1.2.3 建材利用

剩余污泥中含有豐富的有機物以及硅、鋁、鐵等無機成分,在污泥中添加一定量的粉煤灰、高嶺土等無機輔料后進行建材生產(chǎn)是一種經(jīng)濟有效的資源化方法,可以燒結(jié)磚、制輕質(zhì)陶粒、制水泥等建材[20],不僅可以解決污泥處理費用高、處理處置困難及對環(huán)境造成二次污染隱患的問題,更符合循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展理念,可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益,有效利用資源達到保護環(huán)境的目的。但當前由于符合建材生產(chǎn)要求的污泥產(chǎn)量少,在制作建材的過程中添加大量無機輔料作為骨架,成本高、使用范圍小且污泥成分復雜,用于生產(chǎn)污泥建材工藝不同對其性能影響較大,而我國尚缺乏污泥建材規(guī)范生產(chǎn)和檢測相關標準規(guī)范。更重要的是,目前尚未形成完備的污泥再生建材產(chǎn)品出路,市場流通不足,導致污泥建材利用受限。為促進污泥資源化發(fā)展,在污泥建材利用方面的研究將集中于優(yōu)化輔料配比以降低建材生產(chǎn)成本,研制以污泥為主料的新型建材,完善污泥再生建材生產(chǎn)技術標準規(guī)范及檢測標準,并制定產(chǎn)業(yè)政策開拓建材利用市場。

1.2.4 污泥焚燒

污泥焚燒處置通常是在一定溫度、有氧條件下對污泥進行焚燒,使污泥中的有機物發(fā)生燃燒反應,轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氮氣、無機灰分等物質(zhì),是目前最徹底、最快速的污泥處置方式,能徹底實現(xiàn)污泥減量化,可最大限度減少污泥容積,將市政污泥體積減小70%~80%;徹底實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化與無害化,完全消除病毒和病原菌并將其轉(zhuǎn)化成更為穩(wěn)定的無機灰分[21]。污泥經(jīng)過焚燒后,可將自身的熱值轉(zhuǎn)化為熱能用于市政污泥的干化,或轉(zhuǎn)化為電能用于發(fā)電[22]。污泥灰中富含磷,可從污泥焚燒灰分中提取高品位磷以緩解當前磷資源危機[23]。研究者[24]發(fā)現(xiàn)黑麥草施加市政污泥焚燒灰后,與對照組相比,施加市政污泥焚燒灰的黑麥草磷吸收明顯增加。焚燒具有占地面積小、處理效率高且無害化徹底的優(yōu)點,歐洲國家及日本早年就開始實施污泥焚燒處置,如圖2 所示。隨著填埋場地逐年變少,我國對污泥土地利用出臺了嚴格政策,污泥焚燒的處置方式被逐漸重視,目前我國現(xiàn)有32.7%的污泥進行焚燒處置。污泥焚燒方式分為單獨焚燒和共焚燒。其中,單獨焚燒是指將污泥在輔助燃料下放入焚燒爐內(nèi)進行焚燒。由于我國市政污泥熱值較低,污泥與其他有機廢物如秸稈等進行共焚燒后,增加了灰分中的土壤有效磷,且對各類作物的試驗中效果均較好,尤其油料作物。將經(jīng)過干化處理的污泥進行焚燒,能量赤字、處理成本以及投資成本與傳統(tǒng)工藝相比更低[25],是一種作為極具前景的污泥處置方式。

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圖2 不同國家和地區(qū)污泥焚燒率[13]

Fig.2 Sludge Incineration Rate in Different Countries and Regions[13]

2 污泥焚燒處置

2.1 污泥焚燒處置現(xiàn)狀

與煤相比,污泥具有含水量高(脫水后為80%~85%)、揮發(fā)性固體高以及熱值低的特點,直接進入焚燒爐會導致一系列問題,如溫度下降、點火延遲和爐膛溫度波動[26]。因此,通常情況下,將脫水后的污泥進行干化處理后(質(zhì)量分數(shù)干化至10%~30%)進行焚燒,即單焚燒。研究人員[27]將鼓泡流化床干燥器和循環(huán)流化床焚燒爐結(jié)合起來,焚燒產(chǎn)生的能量用于污泥干化,可處理含水量約為80%的污泥。杭州某焚燒示范項目利用干燥和焚燒結(jié)合方式處理100 t/d未消化污泥(含水量為80%),燃燒效率高,可減少污染物排放。也有學者[28]提出了一種新型的余熱回收系統(tǒng),其產(chǎn)出高溫高壓的蒸汽通過汽輪機做功產(chǎn)出電能,可以有效利用余熱。由于濕污泥含水量較高,在流化床焚燒過程中會產(chǎn)生過熱蒸汽,可將其轉(zhuǎn)化為電能或熱能。部分研究[29]利用濕污泥直接進行焚燒,而隨著溫度升高,其焚燒過程依次為干燥、脫揮發(fā)油、揮發(fā)物燃燒和焦炭燃燒,尾氣中NOx的排放占比更少。

為提高污泥熱值,將污泥與燃料進行協(xié)同焚燒,可降低共焚燒著火溫度和提高燃燒效率以維持污泥穩(wěn)定燃燒,同時還具有降低有害氣體的排放等作用[30]。共焚燒過程中影響焚燒性能的因素主要是污泥/生物質(zhì)以及燃料的熱值、水分含量和灰分組成。這些因素影響了熱輸出、燃燒所需空氣量、產(chǎn)生的煙氣量、粉塵濃度和顆粒分布。研究者們主要利用污泥與煤、城市固體廢物[31]或水泥原料等混合燃燒,不僅解決污泥含水量高無法維持自燃的問題,而且有效減少了燃燒的污染排放。

近年來,我國約有35家水泥廠采用共焚燒處理市政污泥,其中大部分位于東部和南部[32]。在水泥窯中添加污泥有助于降低污泥處理的運行成本,且可資源化利用。在我國廣西,采用水泥窯協(xié)同處置污泥的量占污泥處置總量的35.34%[33];在武漢,污泥進入石灰窯混燒是未來較長一段時間內(nèi)污泥的主要消納方式,可處理含水率為80%的污泥14 105 t/d[34];廣東省的污泥處置主要是水泥窯協(xié)同焚燒與建材利用為主。英法兩國20%的污泥進行焚燒;丹麥30%的污泥焚燒處置;奧地利為焚燒和農(nóng)用各占1/2;而荷蘭幾乎全部焚燒處置[35]。經(jīng)濟和環(huán)境的優(yōu)勢使得美國、歐洲和日本等發(fā)達國家或地區(qū)廣泛采用水泥窯中市政污泥的協(xié)同處理[36]。日本由于國土面積狹小,63%的污泥進行焚燒處置。全世界每年生產(chǎn)約170萬t污泥焚燒灰[37],其中德國55%的污泥進行焚燒處置,每年產(chǎn)生30萬t污泥焚燒灰[38],新加坡在2016年生產(chǎn)5萬t污泥焚燒灰。污泥焚燒灰中富含的磷、鎂和鈣等大量植物營養(yǎng)素增強了其作為肥料生產(chǎn)替代磷源的潛力,也使其成為重要的含磷二次資源。已有研究和實踐[39]證明,二噁英、NOx和重金屬等污染物可通過控制焚燒溫度>800 ℃來抑制,也可用尾氣凈化裝置去除。

但該方法存在以下問題:1)污泥含水率與摻燒率對焚燒設備熱效率影響大;2)為滿足一定焚燒條件,焚燒設備煙氣排量大、鍋爐效率低、煙氣系統(tǒng)磨損嚴重;3)焚燒成本高,且污泥中所含部分重金屬在高溫作用下遷移至空氣中,焚燒過程會產(chǎn)生二噁英等污染物,對環(huán)境造成威脅,焚燒過程污染控制是重要研究方向;4)焚燒過程能量釋放過多,如何提高焚燒過程能量回收。這些問題對焚燒工藝及設備有較高要求。

2.2 污泥焚燒處置設備

目前,國內(nèi)外應用最廣泛的污泥焚燒設備主要有:機械爐排式焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐、流化床式焚燒爐。與傳統(tǒng)的多爐膛焚燒爐(一般925 ℃)相比,流化床燃燒爐(一般750 ℃)成本更低、效率更高、環(huán)境性能更好,因此,被認為是全球市政污泥焚燒的最佳可用技術[39]。

2.2.1 流化床焚燒處置技術

流化床焚燒爐具有單位面積處理能力大、加入流化床的固體細??伤查g分散均勻、床內(nèi)溫度易于控制、建造費用低、技術成熟、能量回收潛力好等特點,被廣泛用于SS的焚燒。相較于其他爐型中物料的層燃形式,流化床焚燒爐爐內(nèi)物料燃燒時可呈現(xiàn)出沸騰狀態(tài),在爐內(nèi)形成良好的分散效果,可在短時間內(nèi)完成污泥顆粒的焚燒,達到良好的傳熱傳質(zhì)效果。但目前仍存在配套的煙氣設備腐蝕、布袋除塵器腐蝕、干化機磨損等問題。在流化床焚燒爐焚燒之前,污泥需經(jīng)過干化預處理,再進行尾氣處理。目前,上海竹園、白龍港、成都市、浦東污泥干化焚燒、常州市武進區(qū)生活污水處理廠等均采用污泥流化床焚燒爐處置污泥,其煙氣余熱可為污泥干化提供熱源,實現(xiàn)了能源回收利用。流化床焚燒爐的類型主要包括氣泡床、循環(huán)床、多重床、噴流床、壓力床。前兩者已經(jīng)商業(yè)化應用,后者還處于研究開發(fā)階段。其中,氣泡床多用于處理城市廢物及污泥;循環(huán)床多用于處理有害工業(yè)廢物。

在鼓泡式流化床焚燒爐中,物料從投料口進入燃燒區(qū),通過調(diào)節(jié)底部的布風流速,使得物料呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)。燃燒時間與物料粒度的1~2次方成正比,因此,焚燒爐在投料口會添加撥散器,減少物料的團聚。布風板上方載有惰性介質(zhì)(如石英砂)借著燃燒器點火以及風箱的送風使得物料均勻受熱。鼓泡式流化床焚燒爐的優(yōu)點是燃燒速度快、物料停留時間短、焚燒熱量可供物料的水分蒸發(fā)且事故率低,能夠適應各種易燃煤種和低熱值、高水分的燃料,但對煙氣除塵配套要求高。學者們[40]在流化床焚燒處置技術污泥燃燒熱解特性、凝聚結(jié)團特性、焚燒過程煙氣污染控制等方面做了大量研究工作,并對污泥灰渣處理提出建議,促進了流化床污泥焚燒技術的發(fā)展。

2.2.2 多膛式焚燒處置技術

多膛式焚燒爐又稱為立式多段焚燒爐。污泥隨著爐膛的齒耙進入爐膛內(nèi)后,通過每層的孔洞進入下層,呈螺旋狀軌跡。頂部為污泥的干燥區(qū),可使污泥含水率降至40%以下,中部為污泥焚燒區(qū),下部為冷卻段,起冷卻并預熱空氣的作用。揮發(fā)分氣體順孔洞向上從廢氣口排出,燃燒后殘渣及灰分順排灰口排出,而小顆粒物質(zhì)會隨氣流運動堵塞排氣口,進而影響燃燒效果。多膛式焚燒爐歷史較長,積累了豐富的使用經(jīng)驗,但由于操作復雜、處理緩慢、燃燒能力及氣體排放標準提高等原因逐步失去競爭力。

2.2.3 回轉(zhuǎn)窯焚燒處置技術

污泥水泥窯協(xié)同處置已經(jīng)成為我國污泥熱化學處理處置的手段之一,多用于危險廢物焚燒處,目前已建成污泥協(xié)同處置設施的水泥熟料生產(chǎn)線30~40條[41]。針對順流式的回轉(zhuǎn)窯,污泥從進料端進入窯內(nèi)焚燒。物料進入筒體后沿軸向以及筒體切線方向出料端移動。污泥在投加前根據(jù)不同的預處理手段選擇不同的水泥窯投加點。污泥水泥窯協(xié)同處置具有有機物分解徹底、二次污染少、焚燒灰即成為產(chǎn)品一部分、環(huán)境經(jīng)濟效益明顯等特點,是污泥無害化處置的方法之一。但與流化床焚燒爐相比,污泥水泥窯仍存在對污泥類型適應能力較弱(決定焚燒溫度高低)、需設置煙氣燃盡室(溫度>1 100 ℃)、處理有害物質(zhì)等不足。而焚燒過程焦油、重金屬及煙氣等污染的控制及低溫低能耗焚燒裝置的研發(fā)與改進、焚燒灰渣的處理將是未來研究的熱點。

3 結(jié)論與展望

隨著污水處理技術的發(fā)展及對安全環(huán)保的要求,污泥的處理處置是當前城鎮(zhèn)污水處理廠亟待解決的關鍵。作為一種有價值的資源,污泥進行減量化、無害化處理后再利用,可滿足污水處理廠可持續(xù)發(fā)展的需求。結(jié)合我國污泥特性,以污泥處理技術為基礎,發(fā)展污泥資源化處理處置技術是未來發(fā)展的方向。污泥焚燒由于其占地小、處理效率高且回收熱能和灰分無機資源等優(yōu)勢,可能是未來最具潛力的污泥處理處置方式。各地區(qū)應因地制宜,根據(jù)各地經(jīng)濟、技術等特點選擇合適的污泥處置方式。目前,我國污泥焚燒處理的技術尚未成熟,仍然存在二次污染、處理費用較高、焚燒灰渣的資源利用等方面問題,高效低耗焚燒爐的研制、熱能利用、提高污泥熱值的生物質(zhì)耦合污泥共焚燒技術將是將成為污泥資源化技術主要研究方向。未來,隨著我國環(huán)境領域科技工作的推進,污泥焚燒技術將憑借自身的優(yōu)勢得到廣泛的應用。

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