西南院副總工劉波——成都中心城區(qū)污泥處理處置實例分析

叁 成都中心城區(qū)污泥處理現(xiàn)狀及規(guī)劃

現(xiàn)狀污泥量及污泥產(chǎn)率（2018年）

中心城區(qū)實測污水量已達到178.9 萬m³/d；總泥量約1412 t/d（20% DS）；2018年由于污水水質(zhì)較淡，平均產(chǎn)泥率約1.58 tDS/萬m³，而2016年和2017平均分別為1.61和1.69 t/萬m³；最高月平均產(chǎn)泥率約1.8 tDS/萬m³（2016年和2017最高月分別為1.85和1.96 t/萬m³）。慮到今后各污水廠均由一級A標提升到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》DB51/2311-2016（簡稱兩江標準），污泥量在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上有增加的趨勢。在污泥處理設(shè)施的規(guī)模確定基礎(chǔ)上，按最高月污泥產(chǎn)率進行設(shè)計，預(yù)計產(chǎn)泥率約2.0 tDS/萬m³（上海按照1.2倍）。

污泥處理處置現(xiàn)狀

2012年以前，成都市中心城區(qū)第一~第八污水廠的污泥，按設(shè)計和環(huán)評的要求送成都市固體廢棄物處置場進行衛(wèi)生填埋。

2013年，第一城市污水污泥處理廠一期工程建成投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模400 t/d（20%DS）），采用“污泥半干化+焚燒”工藝；其中污泥半干化采用薄層干化機（設(shè)計進/出泥20%/35%），污泥焚燒采用鼓泡式流化床焚燒爐，污泥焚燒減量后的收塵灰和飛灰送成都市固體廢棄物衛(wèi)生處置場衛(wèi)生填埋。該污泥處理廠自2013年投入運行以來，已正常運行5年以上，日處理污泥在400 t/d以上，并已通過環(huán)保驗收。

2015年至今，又開始進行成都市第一城市污水污泥處理廠二期工程的建設(shè)，仍采用“污泥半干化+焚燒”工藝，設(shè)計規(guī)模為200 t/d（20%DS），目前該項目正在實施過程中，預(yù)計2019年年底建成投產(chǎn)。

另外，成都市排水公司會同設(shè)計單位還對“好氧發(fā)酵+養(yǎng)殖蚯蚓”處理工藝（200 t/d（20%DS））、“水泥窯協(xié)同處置污泥”（300 t/d（20%DS））、“熱電廠摻燒工藝”（400 t/d（20%DS））等工藝進行了研究，但這些工藝到目前為止或由于不成熟、或可持續(xù)性較差等各種原因均難以實施。目前污泥一期、二期工程的處理能力僅為600 t/d(20%DS)，還遠遠不能滿足中心城區(qū)各污水處理廠污泥處理需求。為解決污泥處置的問題，各污水廠污泥處置還有2種途徑：外運至污泥處理公司進行制磚等建材利用；送某污泥處理公司進行生物制肥（好氧發(fā)酵+養(yǎng)殖蚯蚓）；但是目前上述處置方式仍存在一定問題，亟待需求更加可靠的處置途徑。

污泥處理廠現(xiàn)狀及規(guī)劃

為解決當前中心城區(qū)污水廠的污泥處理問題，擬采用多模式協(xié)同處理污泥，具體如下表。

污泥處理廠現(xiàn)狀及規(guī)劃表

肆 第一污泥處理廠一期

第一污泥處理廠一期采用半干化+焚燒工藝，目前污泥廠主要接收的是成都市第九凈水廠凈化污水產(chǎn)生的污泥。第九凈水廠目前每天大約會處理一百萬噸污水，大概會產(chǎn)生600 t污泥。污泥廠主要包括接收儲運、干化、焚燒、余熱回收、煙氣處理五大系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的880℃的煙氣，會通過余熱回收系統(tǒng)，再次進入系統(tǒng)。而400 t的污泥經(jīng)過處理，會減量為40 t的粉狀灰渣。

工程服務(wù)范圍

原計劃是接納成都市中心城區(qū)已建的9座污水處理廠的污泥處理，實際是僅處理第九污水處理廠的污泥。

污泥廠廠址及占地面積

原規(guī)劃廠址位于成都第六污水處理廠南側(cè)的預(yù)留地上，后來按環(huán)保的意見，進行了調(diào)整：

調(diào)整后的位置位于：成都市錦江區(qū)大安橋村4組，位于成都市第九污水處理廠東北面的地塊上。

占地面積約3.53 ha（52.95畝），并預(yù)留了發(fā)展用地3.73 ha（55.95畝）。

設(shè)計規(guī)模

400 t/d（20% DS）

污泥泥質(zhì)

根據(jù)2007~2009年成都市第一~四污水處理廠的實測數(shù)據(jù)：污泥含水率為68%~83%，大部分在80%以下；污泥有機份在20.7%~77.1%，大部分在60%以上，且有逐年提高的趨勢；污泥絕干低位熱值在7.94~14.43 MJ/kg，加權(quán)平均絕干基低位發(fā)熱值為10.88 MJ/kg（2601.48 kcal/kg）；加權(quán)平均揮發(fā)份為44.71%；污泥含砂量高；重金屬離子含量較高，尤其是汞等重金屬離子。

對中心城區(qū)污泥廠污泥的評價

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置（焚燒用泥質(zhì)）標準》的要求，主要從外觀、理化指標、污染物指標分析：

• 外觀

污泥用于單獨干燥焚燒或單獨不經(jīng)干燥直接焚燒時，其外觀呈泥餅狀，本工程接納的污泥滿足要求。

• 理化指標及監(jiān)測結(jié)果

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• 污染物指標

• 結(jié)論

本污泥廠所接納的污泥含水率符合干燥焚燒或直接助燃焚燒的要求，可以用于焚燒，但低位熱值、揮發(fā)成份偏低，不能滿足自持燃燒的條件。因此，在采用焚燒處理需添加輔助燃料，並注意對煙氣中重金屬元素的處理。

污泥處理工藝流程

污泥處理采用“半干化+焚燒處理工藝”，煙氣處理采用“濕法脫酸”工藝；臭氣處理采用“一體化生物除臭裝置+活性碳吸附裝置”工藝。共分2條生產(chǎn)線，各設(shè)干化機、焚燒爐、煙氣處理系統(tǒng)1套。

• 污泥接收料倉接收400 t/d含固率20%的機械脫水污泥，通過螺桿泵送入高位料倉；

• 高位料倉的污泥通過螺桿泵將其送入薄層干化系統(tǒng)進行半干化，污泥含固率從20%提升至30～38%；

• 干化后的污泥通過柱塞泵將其送入流化床焚燒爐進行焚燒；

• 焚燒產(chǎn)生的熱煙氣，首先進入高溫空預(yù)器將焚燒爐所需的流化空氣加熱至400℃，然后煙氣進入余熱鍋爐繼續(xù)回收其熱量，所產(chǎn)生的蒸汽作為干化機的熱媒。

• 從余熱鍋爐排出的煙氣進入煙氣處理系統(tǒng)，煙氣經(jīng)“濕法脫酸，預(yù)留干法脫酸接口”凈化處理后達標排放。

• 焚燒產(chǎn)生的收塵灰和飛灰儲存在收塵灰倉、灰倉中定期外運。

• 臥式薄層干化機屬間接加熱的形式，采用蒸汽為熱媒，其干化所需蒸汽一部份由余熱鍋爐供給，不足部份由補充熱源的燃氣鍋爐供給。

• 臭氣處理采用“一體化生物除臭裝置+活性碳吸附裝置”工藝。

  

主要設(shè)計要點：

• 設(shè)計進泥含固率17~27%，低位熱值12.13 MJ/kg，設(shè)計范圍7.9~13.8 MJ/kg。

• 干化機選用薄層干化機，適應(yīng)范圍50~110%。出泥含固率35%，適應(yīng)范圍：28~39%。

• 焚燒爐采用鼓泡式流化床焚燒爐，適應(yīng)范圍70~110%，采用布風管形式。燃燒區(qū)溫度850~870℃，停留時間大于2 S。

• 空氣預(yù)熱器煙氣進出口溫度：850/662 ℃；流化風的溫度20/425 ℃。

• 余熱鍋爐進出口溫度：662/220 ℃。

• 靜電除塵器效率大于98%；布袋除塵器大于99.9%。

• 煙氣排放量：27611 Nm³/單條線。

• 臭氣處理量：86200m³/d。

• 設(shè)計天然氣耗量34.32 Nm³/t。

實際運行情況

自2013年開始運行以來，已正常運行5年以上，平均日處理污泥量均在400 t/d以上（實際415 t/d左右），煙氣排放標準滿足國家的相關(guān)要求（特別是NO化合物基本在30 mg/l以下，遠低于國家及歐盟標準），在2016年已通過環(huán)保驗收。主要特點：

• 原計劃處理來自各廠的污泥，實際處理的僅為九廠的污泥。

• 污泥熱值得到了大幅度提高，平均低位熱值從10.88 MJ/kg提升到13 MJ/kg以上，最高達到16 MJ/kg。

• 根據(jù)運行情況，對部分工藝流程進行了技改優(yōu)化，如增設(shè)濕法脫硫塔；煙煙換熱器更換為蒸汽換熱器；高位儲存料倉設(shè)備漏泥整改等措施。

• 燃氣、水、電、藥的耗量均低于設(shè)計值，特別是2018年平均耗氣量僅為14.33 Nm3/t濕泥，電耗為76.67 kw·h/t濕泥；冬季基本可以不添加天然氣。

• 每日收塵灰和飛灰的產(chǎn)生量約41 t/d（54.74m3/d），污泥焚燒減量率均在90%以上。

• 污泥廠正聯(lián)合高校展開灰渣的后續(xù)利用開發(fā)，包括制磚、鋪路等建材利用和灰渣中磷回收的前沿技術(shù)。

伍 第一污泥處理廠二期介紹

工程服務(wù)范圍

仍處理第九污水處理廠的污泥。

污泥廠廠址及占地面積

成都市錦江區(qū)大安橋村4組，位于成都市第九污水處理廠東北面的地塊上。位于現(xiàn)有污泥一期南側(cè)預(yù)留的地塊上。占地面積約1.90 ha（28.50畝）。

設(shè)計規(guī)模

200 t/d（20% DS）

污泥泥質(zhì)

根據(jù)2015~2018年成都市第九污水處理廠的實測數(shù)據(jù)：污泥含水率75 .71%~84.85%，大部分在80%以下；污泥有機份在44.58%~74.15%，大部分在60%以上；污泥絕干低位熱值在8~15.9 MJ/kg左右，加權(quán)平均絕干基低位發(fā)熱值為13.08 MJ/kg，設(shè)計絕干基低位發(fā)熱值確定為15.0 MJ/kg；其他如含砂量、重金屬和一期差不多。因此，污泥也適合采用干化焚燒工藝進行處理處置。

污泥處理工藝流程

污泥處理采用“半干化+焚燒處理工藝”，煙氣處理采用“濕法脫酸，預(yù)留干法接口”工藝；臭氣處理采用“一體化生物除臭裝置+活性碳吸附裝置”工藝。共設(shè)1條生產(chǎn)線，設(shè)干化機、焚燒爐、煙氣處理系統(tǒng)1套。

優(yōu)化設(shè)計方案

• 由于僅處理九廠的污泥，且污泥處理規(guī)模較小，取消了污泥高位儲存?zhèn)}，直接將污泥接收倉存儲容積加大由原來的50m3提高到150m3。

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  由于熱值提高，通過熱平衡計算，在設(shè)計熱值情況下，干化機出泥含固率由一期的35%降低到33.2%，并在30~38%可調(diào)。

• 由于薄層干化機停留時間較短，為保證焚燒爐的穩(wěn)定運行，為調(diào)節(jié)進爐含水率，在接收料倉底部增設(shè)了濕污泥泵，在爐前增加了混合料倉，調(diào)節(jié)能力5%左右。

• 一期煙煙換熱器運行中容易出現(xiàn)腐蝕、堵塞問題，后改為蒸汽換熱器，運行良好。故二期直接采用蒸汽換熱器。

• 干化機冷凝氣直接送焚燒爐焚燒。

建設(shè)情況

2016年年底污泥廠二期工程有望完工。另外設(shè)計處理規(guī)模為800噸/日的三期工程，項目已經(jīng)過核準。三期工程建好后，成都市中心城區(qū)的8座凈水廠產(chǎn)生的污泥，都可以得到有效處理。

陸 問題及建議

• 污泥廠廠址的選擇（特別是干化焚燒廠）應(yīng)盡量靠近大型污水處理廠，便于廢水的排放處理。

• 在有條件的情況下，污泥盡可能采用摻燒的模式，當采用單獨焚燒時，應(yīng)落實是否有更經(jīng)濟熱源的途徑，以節(jié)約運行成本。

• 污泥熱值是能否采用干化焚燒處理的重要參數(shù)，建議污水廠運營部門應(yīng)對污泥進行長期檢測。

• 對于干化焚燒項目而言，脫水污泥含固率的高低，會影響污泥處理廠污泥處理輔助燃料的耗量，適當提高脫水污泥含固率，會降低污泥處理系統(tǒng)的運行成本，建議污水廠嘗試調(diào)整污泥脫水藥劑品種和投量，力求提高脫水污泥含固率，綜合考慮污泥處理總成本，尋求較經(jīng)濟的模式。

• 目前干化焚燒工藝在國內(nèi)仍處于起步階段，經(jīng)驗不多，今后還需對其設(shè)備選型、運行進行進一步研究。

原標題:凈水技術(shù)| 西南院副總工劉波—成都中心城區(qū)污泥處理處置實例分析