净水技术|上海污泥干化焚烧工艺的实践与应用体会
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上海污泥干化焚烧工艺的实践与应用体会
（本文素材主要来自“2019西南地区污泥处理处置创新技术及资源化利用技术论坛上”的发言，已经专家授权。为方便阅读，编辑进行整理加工并补充部分内容）
蒋锐 上海城投污水处理有限公司竹园污泥处理厂厂长助理
基本情况
一
上海污泥现状
01
2018年，上海日均污水量约748.93万m3/d，产生污泥量约968.6 t Ds/d。
至2035年，上海市预计服务人口3 000万人，日均污水量约1 150万m3/d，产生污泥量约2 250 t Ds/d。考虑到污水处理厂出水水质标准提升、初期雨水处理、污泥峰值产量等因素，在日均污水产泥量基础上考虑1.2倍系数，预测2035年本市污水处理厂规划污泥量约2 700 t Ds/d。
上海产业结构中农业不发达、林地绿地用地少，好氧堆肥和厌氧消化处理后污泥剩余产物的去向将成为难题。因此，上海污泥处理处置方式以独立干化焚烧或协同焚烧为主，兼顾好氧发酵后土地利用，以深度脱水后卫生填埋作为污泥应急保障。主城区及周边地区三大污水区域（分别为石洞口、竹园和白龙港）的污泥处置方式以独立焚烧为主、协同焚烧为辅，处理量约占上海市污泥处置总量的55.18%。污泥焚烧技术可以最大化地实现减量化，体积减少为原来脱水污泥的10%以下；焚烧产物为稳定的惰性灰渣，真正意义上实现了稳定化和无害化；同时，进一步建材利用可实现污泥资源化，而污泥焚烧产生的热量回用于湿污泥的干化，可以实现污泥生物质能源的循环利用和节能减排。
上海污泥干化工艺选型
02
污泥干化工艺主要采用流化床干化、桨叶干化和薄层干化，其优缺点和在上海的应用情况如下表。
上海竹园污泥处理厂情况
二
概况
01
竹园污泥处理厂位于浦东新区外高桥保税区东北角，北邻长江，与竹园第一污水处理厂和竹园第二污水处理厂相邻，占地面积约5.83万m2，服务对象主要为竹园片区产生的污泥。
竹园一期
02
竹园污泥处理厂一期工程，主体污泥处理工艺采用了“圆盘式桨叶干化+流化床焚烧”工艺，烟气余热回收利用，同时引入外高桥电厂废热饱和蒸汽作为补充热源，焚烧后灰渣外运填埋处置。总投资约5.0亿元，核定处理规模为131 t DS/d。于2011年11月开工建设，2014年7月进入工程调试阶段，2015年9月正式移交运行。
竹园二期
03
竹园污泥处理厂二期工程，采用“薄层干化+线性干化”两段法工艺进行污泥干化，干化至平均含水率30%后外运电厂掺烧，利用外高桥电厂废热、饱和蒸汽作为干化热源。项目总投资9.6亿，设计规模223 t DS/d，主要服务竹园片区污水厂提标改造后产生的新增脱水污泥。项目于2018年4月开工建设，工程计划2019年月12月底前建成。干化尾气设计标准为上海地方标《生活垃圾焚烧污染控制标准》（DB 31/768—2013）(下图)，厂界臭气治理采用以新带老模式，将全厂臭气污染物排放标准提升至上海最新地方标准《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》（DB 31/982—2016）。
上海地方标《生活垃圾焚烧污染控制标准》（DB 31/768—2013）指标图
工艺流程
04
下图为竹园污泥一期工程的工艺流程图，由脱水污泥接收储存、污泥干化、污泥焚烧、余热利用和烟气利用等部分组成。
污泥接收储存系统：80%脱水污泥称重后经输送泵进入污泥接收仓，污泥接收仓2座，单座容积为60 m3，可以满足4批不超过20 t的污泥同时卸货；再输送至污泥储存仓4座，单座储存仓容积为375 m3，可以储存污泥2 d的脱水污泥。
污泥干化系统：一部分脱水污泥进入干化机，污泥干燥机采用进口四轴式桨叶干化机，间接加热，导热介质为余热锅炉的饱和蒸汽及外高桥的废热（废热以242元/t购入）；6台干化机蒸发面积为200 m3，蒸发量为4 t/h；干化机将含水率80%的脱水污泥干化至30%；干化后的载气通过干化洗涤塔洗涤后循环利用污泥干燥后含水率为30%左右。
污泥焚烧系统：干化后污泥在污泥缓存仓缓存，通过污泥给料螺旋与一部分含水率80%的脱水污泥形成含水率60%~70%的混合污泥进入焚烧炉，焚烧炉采用鼓泡式流化床，2台全部投入使用；污泥料仓、接收仓和干化机产生的臭气经过收集后通过空气一次风一级预热器由干化机前的冷凝水将臭气加热至100℃，再通过一次风二次空预器加热到300℃后送至焚烧炉焚烧，既达到节能效果又达到除臭目的；焚烧炉的正常运行温度＞850℃。
余热锅炉：污泥焚烧炉产生的高温烟气通过高温空预器回收部分热量，而余热锅炉回收大部分热量；余热锅炉的额定蒸发量为8 t/h，产生的饱和蒸汽为15.6 t/h，可提供干化所需热量的2/3；余热锅炉的烟气通过静电除尘除去99%的烟尘，再通过烟气再热器进入布袋除尘器。进入布袋除尘器后同用活性炭和生石灰吸附烟气中的重金属和二噁英；通过烟气洗涤塔除去烟气中的酸性气体，再次经过烟气再热器加热至110℃后送入烟气排放；排放的烟气满足上海地方标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》（DB 31/768—2013）标准的规定。
余热锅炉静电除尘后产生的飞灰为一般飞灰，一般送往老港垃圾填埋场进行填埋处理；布袋除尘产生的飞灰属于危废，送往嘉定祝桥危废厂进行处置。
上海竹园污泥处理厂运行状况
三
干化机工艺调整
01
季节因素：经过三年的运行发现，进入冬天后整个干化机的湿污泥处理量下降20.4%左右。主要是由于污泥热值增加、黏性增大，使污泥在干化过程中热效率降低。并且环境温度变冷，影响了载气温度、蒸汽温度，加重了干化机的加热负荷。
调整措施：（1）蒸汽压力从0.62Mpa调至0.7Mpa，换热效率提高了8.1%；（2）挡板高度由450 mm升至350 mm，单个桨叶端面可提高换热面积17.4%，提高整体换热面积14.89 m2，提高换热能力7.4%；（3）按理论计算调整了循环风量，减少了130 MJ能量的损失。通过以上措施提高冬季干化机处理量。
提升焚烧炉运行温度
02
通过对能量平衡和质能方程的深入研究，我们发现将焚烧炉的运行温度由原来的850℃提高至900℃，可以提高焚烧炉的产量。
提高焚烧效率
03
经过理论研究，建立了热值与临界入炉含水率之间的变化图，并以此为据改进湿污泥输送量，根据不同时期的污泥热值调整湿污泥和干污泥的配比以接近临界入炉含水率，使得整个干化焚烧处理工艺更加经济和高效。
1
2
调整后焚烧炉效率和焚烧量有一定的提升。
设备技术改造
04
接管运行以来，为了提升处理能力与运行稳定性，我们边运行边摸索，3年内对全厂的各个工艺环节进行了许多技术改造，主要在于输送设备上的改造。同时设立科创室，对污泥黏度进行了深入研究，发现污泥温度每提高1 ℃，污泥在管道内的流动阻力就可以下降1.74%。因此，建立以水为中间传热介质的干化尾气余热利用系统，首先通过尾气换热器将干化机载气中没用的废热加热中间水，由于载气中含有大量的气化潜热，仅需将载气温度由85 ℃降低至83.5 ℃，就可以将中间水由64 ℃逐步升高至70℃。然后中间水通过污泥加热器将污泥由20 ℃加热至47 ℃，并通过载气加热器将循环载气由40 ℃加热至59 ℃。随后水温降低至64 ℃，回到载气加热器中加热至73 ℃，提升干化机的产量。
智能化运行
05
围绕智慧水务的建设应用，我们专门搭建了智能化运行平台。
通过云端将日常的运行数据快捷方便地传输至管理人员，对非正常的运行情况能够及时修正；
设立智能巡检系统，加强巡检人员现场与中控的快速沟通，提高现场发现问题紧急处置的反应速度。
通过收集运行大数据分析判断目前运行情况，对一些工艺拐点提前预警并提供调整方案。
污泥厂自2016年投入运行后，处理量稳步提升，2016年平均处理量为121.8 t DS/d ，2017年平均处理量为126.7 t DS/d。2018年累计处理量达4.17万t DS污泥，累计运行时间320.7 d，日均处理量130.4 t DS/d，比2017年处理污泥量提升10.6%。运行时间逐年增长，2016年折合双线运行289.44 d，2017年折合双线运行297.31 d，2018年折合双线运行320.70 d。
截止2019年4月，竹园污泥厂一期累计处理80%脱水污泥67.6万t，折合干基约15.1万t，基本解决了竹园片区的污泥稳定化处理问题。
难点分析
四
目前污泥干化焚烧遇到的最大问题是没有专门针对污泥干化焚烧的排放标准，依然参照的是垃圾焚烧排放的标准。
污泥运输车辆明显会引起周边市民的反感，导致污泥运输困难。
原文：蒋锐
编辑：Eva
（本文观点和素材均采自于2019年6月27日蒋锐专家在“2019西南地区污泥处理处置创新技术及资源化利用技术论坛”上的主旨报告，如有表述谬误或不当，还望见谅。）
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