室外排水设计规范 [附条文说明] GB50014-2006(2016年版) 建标库

7.6  污泥干化焚烧

7.6.1  关于污泥干化总体原则的规定。

    根据国内外多年的污泥处理和处置实践,污泥在很多情况下都需要进行干化处理。

    污泥自然干化,可以节约能源,降低运行成本,但要求降雨量少、蒸发量大、可使用的土地多、环境要求相对宽松等条件,故受到一定限制。在美国的加利福尼亚州,自然干化是普遍采用的污泥脱水和干化方法,1988年占32%,1998年增加到39%,其中科罗拉多地区超过80%的污水处理厂采用干化场作为首选工艺。

    污泥人工干化,采用最多的是热干化。大连开发区、秦皇岛、徐州等污水厂已经采用热干化工艺烘干污泥,并制造复合肥。深圳的污泥热干化工程,目前已着手开展。

7.6.2  关于污泥干化场固体负荷量的原则规定。

    污泥干化场的污泥主要靠渗滤、撇除上层污泥水和蒸发达到干化。渗滤和撇除上层污泥水主要受污泥的含水率、黏滞度等性质的影响,而蒸发则主要视当地自然气候条件,如平均气温、降雨量和蒸发量等因素而定。由于各地污泥性质和自然条件不同,所以,建议固体负荷量宜充分考虑当地污泥性质和自然条件,参照相似地区的经验确定。在北方地区,应考虑结冰期间干化场储存污泥的能力。

7.6.3  规定干化场块数的划分和围堤尺寸。

    干化场划分块数不宜少于3块,是考虑进泥、干化和出泥能够轮换进行,从而提高干化场的使用效率。围堤高度是考虑贮泥量和超高的需要,顶宽是考虑人行的需要。

7.6.4  关于人工排水层的规定。

    对脱水性能好的污泥而言,设置人工排水层有利于污泥水的渗滤,从而加速污泥干化。我国已建干化场大多设有人工排水层,国外规范也都建议设人工排水层。

7.6.5  关于设不透水层的规定。

    为了防止污泥水入渗土壤深层和地下水,造成二次污染,故规定在干化场的排水层下面应设置不透水层。某些地下水较深、地基岩土渗透性较差的地区,在当地卫生管理部门允许时,才可考虑不设不透水层。本条与原规范相比,加大了设立不透水层的强制力度。

7.6.6  规定了宜设排除上层污泥水的设施。

    污泥在干化场脱水干化是一个污泥沉降浓缩、析出污泥水的过程,及时将这部分污泥水排除,可以加速污泥脱水,有利于提高干化场的效率。

7.6.7  规定污泥热干化和焚烧宜集中进行。

    单个污水处理厂的污泥量可能较少,集中干化焚烧处理更经济、更利于保证质量、更便于管理。

7.6.8  规定污泥热干化应充分考虑产品出路。

    污泥热干化成本较高,故应充分考虑产品的出路,以提高热干化工程的经济效益。

7.6.9  关于污泥热干化和焚烧的污泥负荷量原则的规定。

    污泥热干化和焚烧在国内属于新兴的技术,经验不足。污泥含水率等性质,对热干化的污泥负荷量有显著影响。污泥热干化的设备类型很多,性能各异,因此,需要根据污泥性质、设备性能,并参照相似设备的运行参数进行污泥负荷量设计。

7.6.10  规定热干化和焚烧设备的套数。

    热干化和焚烧设备宜设置2套,是为了保证设备检修期间污水厂的正常运行。由于设备投资较大,可仅设1套,但应考虑必要的应急措施,在设备检修时,保证污水厂仍然能够正常运行。

7.6.11  关于热干化设备选型的原则规定。

    热干化设备种类很多,如直接加热转鼓式干化器、气体循环、间接加热回转室、流化床等,目前国内应用经验不足,只能根据热干化的实际需要和国外经验确定。

    国内热干化设备安装运行情况见表29。

    1995年以前国外应用直接加热转鼓式干化器较多,干化后得到稳定的球形颗粒产品,但尾气量大,处理费用昂贵。

    1995~1999年出现了间接加热系统,尾气量要小得多,但干化器内部磨损严重且难以生产出颗粒状产品。气体循环技术使转鼓中的氧气含量保持在10%以下,提高了安全性。间接加热回转室适用于中小型污水处理厂。此外还出现了机械脱水和热干化一体化的技术,即真空过滤带式干化系统和离心脱水干化系统。

表29国内热干化设备安装运行情况

    2000年以后的美国热干化设备,出现了以蒸汽为热源的流化床干化设备,带有产品过筛返混系统,其产品的性状良好,与转鼓式干化器是相似的。蒸汽锅炉(或废热蒸汽)和流化床有逐渐取代热风锅炉和转鼓之势。转鼓式干化器仍将继续扮演重要角色,同时也向设备精、处理量大的方向发展。干料返混系统能够生产出可销售的生物固体产品。

    简单的间接加热系统受制于设备本身的大小,较适合于小到中等规模的处理量;带有污泥混合器和气体循环装置的直接加热系统,是中到大规模处理量的较佳选择。

7.6.12  规定热干化设备能源的选择。

    消化池污泥气是污泥消化的副产品,无需购买,故越来越多的热干化设备以污泥气作为能源,但直接加热系统仍多采用天然气。

7.6.13  关于热干化设备安全的规定。

    污水污泥产生的粉尘是St1级的爆炸粉尘,具有潜在的粉尘爆炸的危险,干化设施和贮料仓内的干化产品也可能会自燃。在欧美已经发生了多起干化器爆炸、着火和附属设施着火的事件。因此,应高度重视污泥干化设备的安全性。

7.6.14  规定优先考虑污泥与垃圾或燃料煤同时焚烧。

    由于污泥的热值偏低,单独焚烧具有一定难度,故宜考虑与热值较高的垃圾或燃料煤同时焚烧。

7.6.15  关于污泥焚烧工艺的规定。

    初沉污泥的有机物含量一般在55%~70%之间,剩余污泥的有机物含量一般在70%~85%之间,污泥经厌氧消化处理后,其中40%的有机物已经转化为污泥气,有机物含量降低。

    污泥具有一定的热值,但仅为标准煤的30%~60%,低于木材,与泥煤、煤矸石接近,见表30。

    由于污泥的热值与煤矸石接近,故污泥焚烧工艺可以在一定程度上借鉴煤矸石焚烧工艺。

表30污泥和燃料的热值

    早期建设的煤矸石电厂基本以鼓泡型流化床锅炉为主,这种锅炉热效率低,不利于消烟脱硫。20世纪90年代以来,循环流化床锅炉逐步取代了鼓泡型流化床锅炉,成为煤矸石电厂的首选锅炉,逐步从35t/h发展到70t/h,合资生产的已达到240t/h,热效率提高5%~15%。现在由于采取了防磨措施,循环流化床锅炉连续运行小时普遍超过2000h。“九五”期间,国家通过国债、技改等渠道,对大型煤矸石电厂,尤其是220t/h以上的燃煤矸石循环流化床锅炉,给予了重点倾斜。

    1998年2月12日,国家经贸委、煤炭部、财政部、电力部、建设部、国家税务总局、国家土地管理局、国家建材局八部委以国经贸资[1998]80号文件印发了《煤矸石综合利用管理办法》,其中第十四条要求,新建煤矸石电厂应采用循环流化床锅炉。

    国内污泥焚烧工程较少,仅收集到上海市石洞口污水厂的情况,也采用流化床焚烧炉工艺,见表31。

表31国内污泥焚烧情况

7.6.16  关于污泥热干化产品和污泥焚烧灰处置的规定。

    部分污泥热干化产品遇水将再次成为含水污泥,污泥焚烧灰含有较多的重金属和放射性物质,处置不当会造成二次污染,所以都必须妥善保存、利用或最终处置。

7.6.17  规定污泥热干化尾气和焚烧烟气必须达标排放。

    污泥热干化的尾气,含有臭气和其他污染物质;污泥焚烧的烟气,含有危害人民身体健康的污染物质。二者如不处理或处理不当,可能对大气产生严重污染,故规定应达标排放。

7.6.18  关于污泥干化场、污泥热干化厂和污泥焚烧厂环境监测的规定。

    污泥干化场可能污染地下水,污泥热干化厂和焚烧厂可能污染大气,故规定应设置相应的长期环境监测设施。