解決污泥問題應(yīng)“以處置定處理”，只有實(shí)現(xiàn)污泥處置的閉環(huán)，才能徹底解決污泥問題。目前，污泥的處置方式主要有衛(wèi)生填埋、土地利用、生產(chǎn)建材和焚燒等。衛(wèi)生填埋受制于土地有限和存在對(duì)土壤以及地下水造成污染的隱患等問題應(yīng)用日益減少。土地利用則受制于追溯管理難度大、工業(yè)化利用產(chǎn)業(yè)鏈難以打通等問題捉肘見襟。建材利用和污泥焚燒是適合的可行性強(qiáng)的污泥處置方式。
污泥熱解氣化，采用缺氧的還原性氣氛對(duì)污泥進(jìn)行熱化學(xué)處置，其NOx、SOx和重金屬等污染物的排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于焚燒過程中的排放量，作為傳統(tǒng)焚燒的升級(jí)工藝是未來發(fā)展的重要方向之一。
一、國(guó)內(nèi)外污泥熱解氣化應(yīng)用情況
及面臨的問題日本的東京都下水道局污泥氣化示范項(xiàng)目建立了一套污泥處理量15t/d的示范裝置，將脫水污泥放于蒸汽干化機(jī)中干化至含水率30%左右后，在循環(huán)流化床氣化爐進(jìn)行氣化。衛(wèi)輝市50t/d污泥(含水率80%)綜合處置工程采取深度脫水處理工藝干化至含水率60%以下，然后經(jīng)過造粒，輸送至固定床熱解氣化裝置，經(jīng)一系列反應(yīng)后污泥有機(jī)質(zhì)被熱解氣化成可燃?xì)?，剩余物質(zhì)形成熔渣，可燃?xì)饨?jīng)發(fā)電裝置余熱用于污泥烘干系統(tǒng)。
示范工程采用氣化發(fā)電余熱預(yù)干燥污泥，存在干化污泥造粒、氣化氣發(fā)電致使系統(tǒng)較為復(fù)雜，運(yùn)行能耗較高等問題。根據(jù)我國(guó)城市污泥干燥后的粒度、熱值等特點(diǎn)，本文提出一種污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝。
二、污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝設(shè)計(jì)
1、工藝流程概述
由污泥運(yùn)輸車將含水率為80%的濕污泥運(yùn)送至污泥儲(chǔ)倉(cāng)，污泥儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)的污泥經(jīng)濕污泥輸送系統(tǒng)將濕污泥輸送到污泥干燥系統(tǒng)入口內(nèi)，濕污泥在間接干燥機(jī)內(nèi)將含水率80%的濕污泥干燥到含水率30%-40%，再由送入氣化機(jī)內(nèi)與生物質(zhì)熱解氣化產(chǎn)生的熱解氣供干燥系統(tǒng)使用，熱解氣化廢渣可用于土壤改良和建材利用。
2、工藝設(shè)計(jì)
污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝由濕污泥儲(chǔ)存系統(tǒng)、污泥干燥系統(tǒng)、熱解氣化系統(tǒng)、熱能利用系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)和灰渣系統(tǒng)六大系統(tǒng)構(gòu)成。
2.1 濕污泥儲(chǔ)存系統(tǒng)
由污泥運(yùn)輸車將含水率為80%的濕污泥卸入濕污泥存儲(chǔ)系統(tǒng)，然后用泵或刮板輸送輸送至污泥中轉(zhuǎn)倉(cāng)，中轉(zhuǎn)倉(cāng)為污泥干燥給料計(jì)量裝置。
2.2 污泥干燥系統(tǒng)
污泥中轉(zhuǎn)倉(cāng)內(nèi)的污泥經(jīng)螺旋輸送機(jī)定量將濕污泥輸送到閃蒸干燥機(jī)內(nèi);濕污泥在干燥機(jī)內(nèi)被高速氣流流化后，由來自熱風(fēng)爐提供的熱煙氣進(jìn)行干燥，可將污泥的含水率由80%干化到30%-40%;流化干燥后的污泥隨氣體進(jìn)入具有污泥專用布袋除塵器內(nèi)除塵實(shí)現(xiàn)泥氣分離。
2.3 熱解氣化系統(tǒng)
除塵器收集的泥粉再由氣力輸送至氣化機(jī)內(nèi)與生物質(zhì)燃料一起在缺氧條件下送入流化床氣化爐中進(jìn)行熱解氣化，借助于部分空氣(或氧氣)作用，使污泥和生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原、重整反應(yīng)，熱解伴生的焦油進(jìn)一步熱裂化或催化裂化為小分子碳?xì)浠衔?，獲得含CO、H2和CH4的可燃?xì)怏w。氣化機(jī)產(chǎn)生的可燃?xì)鈩t作為熱風(fēng)爐的燃?xì)膺M(jìn)入熱風(fēng)爐燃燒。
2.4 熱能系統(tǒng)
可燃?xì)怏w在熱風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行完全燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)釤煔?溫度為800-1000℃)通入干燥進(jìn)用于污泥干燥，來自換熱器加熱后的空氣作為助燃空氣進(jìn)入熱風(fēng)爐，進(jìn)一步提高熱能利用效率。
2.5 尾氣處理系統(tǒng)
干燥后污泥經(jīng)污泥專用布袋除塵器進(jìn)行固氣分離，再通過空氣換熱器回收余熱用于氣化系統(tǒng)和熱能系統(tǒng)空氣預(yù)熱，然后后進(jìn)入洗滌塔進(jìn)二次除塵、急冷，送入生物除臭系統(tǒng)進(jìn)行除臭處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
2.6 灰渣系統(tǒng)
經(jīng)氣化爐熱解氣化后廢渣經(jīng)冷卻螺旋冷卻至200℃以下，經(jīng)倉(cāng)泵輸灰系統(tǒng)送入灰渣倉(cāng)，然后由汽車運(yùn)輸出廠，該灰渣可用于土壤改良和建材原料。
三、處理效果
系統(tǒng)廢氣經(jīng)尾氣凈化系統(tǒng)處理后達(dá)到《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2014)中表4生活垃圾焚燒爐排放煙氣中污染物限值、表5生活污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥、一般工業(yè)固體廢物專用焚燒爐排放煙氣中二噁英類限值執(zhí)行。廢氣處理后NH3和H2S排放速率達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，廠界惡臭污染物應(yīng)滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水經(jīng)簡(jiǎn)單處理后達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB31962-2015-T)表1中B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
污泥熱解氣化殘?jiān)峭耆栊?，疏松和干燥的物質(zhì)，富含鉀和磷，因此具有極多的利用可能。殘?jiān)饕煞譃镾iO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等無機(jī)氧化物，與電廠粉煤灰成分類似，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置制磚用泥質(zhì)》GB/T25031-2010)標(biāo)準(zhǔn)要求，目前主要應(yīng)用于制磚添加料，實(shí)現(xiàn)了最終處置。
四、結(jié)語(yǔ)
污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化技術(shù)將兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，形成獨(dú)具特色的污泥處理工藝，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量的自身循環(huán)利用，氣化后灰渣可作為建材原料，污泥得到了最大減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化處置。在選址方面不受束縛，是一種先進(jìn)的污泥處置技術(shù)。
污泥熱解氣化將本是廢棄物的污泥轉(zhuǎn)化可燃?xì)夂投栊曰以?，是一種清潔、高效的污泥治理技術(shù)，具有很好的市場(chǎng)前景。本文提出一種污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝并成功用于工程實(shí)踐中，后續(xù)可在項(xiàng)目運(yùn)行中進(jìn)一步優(yōu)化各系統(tǒng)之間的物流、能量流、信息流，強(qiáng)化耦合效應(yīng)、提升可靠性，為污泥污泥熱解氣化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。( >
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