在充分調(diào)研重慶市現(xiàn)狀污水廠污泥處理的實(shí)際情況基礎(chǔ)上，針對(duì)重慶污泥處置缺口及規(guī)劃期限內(nèi)污泥增量，經(jīng)多方案論證，確定污泥熱干化廠建于重慶華能珞璜電廠預(yù)留用地內(nèi)，工程建設(shè)分三期建設(shè)。一期規(guī)模為600 t/d(含水率80%)，考慮到污泥含水率波動(dòng)范圍為(75%～82%)，最大處理固體通量為150 t DS/d。遠(yuǎn)期規(guī)模為600 t/d，建設(shè)時(shí)間根據(jù)相關(guān)環(huán)保規(guī)劃、污泥處置設(shè)施變化及污泥產(chǎn)量實(shí)際情況確定，遠(yuǎn)景規(guī)模為600 t/d，建設(shè)時(shí)間根據(jù)重慶相關(guān)環(huán)保規(guī)劃發(fā)展，污泥遠(yuǎn)景增量情況確定。

1 污泥泥質(zhì)

污水處理廠的產(chǎn)泥與污水的性質(zhì)有著密切的關(guān)系，在進(jìn)行污泥處理后，需針對(duì)污泥的泥質(zhì)特性作出有效的處置，解決污泥的最終出路，避免對(duì)環(huán)境造成二次污染。

表1中為主城主要污水廠的平均泥質(zhì)分析成果，其中重金屬含量存在一定波動(dòng)，少部分天數(shù)重金屬指標(biāo)超過(guò)了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》(GB/T 24600—2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T 23486—2009)，同時(shí)，除雞冠石污水廠外，其他污水廠污泥有機(jī)質(zhì)在50%左右變化。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的理化指標(biāo)、重金屬指標(biāo)、有機(jī)成分指標(biāo)，結(jié)合相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，污泥處置方式可采用污泥協(xié)同焚燒或建材制作等處置途徑，同時(shí)，由于焚燒和建材制作均對(duì)大氣有一定程度污染，根據(jù)重慶市大氣污染防治規(guī)劃——《重慶市“藍(lán)天行動(dòng)”實(shí)施方案》，新建此類設(shè)施有一定困難，故建議盡量利用熱電廠現(xiàn)有設(shè)施處置污泥。污水廠脫水污泥干燥基的高位熱值為6.5～11.2 MJ/kg，經(jīng)獨(dú)立熱干化處理后，可采用電廠摻燒的方式進(jìn)行處置，并能替代一部分的燃煤，回收利用熱能。

2 華能珞璜熱電廠介紹

目前，重慶主城區(qū)常備火電廠為華能珞璜電廠，位于重慶市江津珞璜鎮(zhèn)，北臨長(zhǎng)江、西靠渝黔鐵路，距市中心35公里。華能珞璜電廠是國(guó)家“七五”重點(diǎn)能源建設(shè)項(xiàng)目，屬火力發(fā)電，電廠一、二期工程先后成套引進(jìn)法國(guó)阿爾斯通公司4臺(tái)單機(jī)容量36萬(wàn)kW亞臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐型式為W型火焰、亞臨界參數(shù)、中間再熱、強(qiáng)制循環(huán)、雙拱爐膛、固態(tài)排渣、燃煤汽包爐，三期建設(shè)2臺(tái)單機(jī)容量60萬(wàn)kW亞臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，至此，珞璜電廠總裝機(jī)容量達(dá)到了264萬(wàn)千瓦，每小時(shí)持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)7 700噸蒸汽。一、二期機(jī)組單套高峰無(wú)煙煤耗量約170 t/h，三期機(jī)組單套高峰無(wú)煙煤量耗約300 t/h。一、二期冷卻水系統(tǒng)采用直接冷卻水系統(tǒng)，三期冷卻水系統(tǒng)采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻塔為自然通風(fēng)冷卻塔，共兩座，單座冷卻水量為74 200 m3/h。

華能珞璜電廠作為重慶最大的主力發(fā)電廠，可考慮作為污泥協(xié)同焚燒重要處置點(diǎn)。

3 處理工藝及能量物料平衡

本工程所處理的脫水污泥含水率為80%左右，含水率高，需要將污泥先干化處理后再進(jìn)入熱電廠焚燒爐與煤按照一定的比例摻燒。運(yùn)行工況取決于干化和焚燒系統(tǒng)的能量平衡。珞璜熱電廠采用煤粉爐，耗煤量為600-1 000萬(wàn)t/年，污泥與煤的摻燒比約為0.9%，根據(jù)國(guó)內(nèi)外類似工程的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究表明，污泥與煤的摻燒比在10%以下時(shí)，粉煤爐摻燒污泥基本不影響其正常運(yùn)行，考慮本工程污泥與煤摻燒比例極低(1%以下)，而干化到含固率為90%所需的熱耗非常高，并且粉塵防爆的安全投入較大，因此，本工程設(shè)計(jì)污泥干化程度為含水率30%。污泥干化需要熱源，使用何種熱源，需要根據(jù)工藝的需求量以及經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性進(jìn)行綜合權(quán)衡，根據(jù)本項(xiàng)目周邊條件，毗鄰珞璜熱電廠，在該電廠供熱范圍內(nèi)，具有地理優(yōu)勢(shì)。該電廠在發(fā)電同時(shí)可釋放大量低溫、低壓蒸汽，這些蒸汽正適合作為污泥干化的熱源，可將蒸汽作為該工程的干化能源。工藝流程為熱干化+熱電廠摻燒工藝，即：利用熱電廠蒸汽對(duì)脫水污泥進(jìn)行干化，干化后的污泥作為燃料與煤混燒后用于發(fā)電供熱。濕污泥進(jìn)廠過(guò)地磅后倒入濕污泥接收儲(chǔ)存料倉(cāng)，由污泥泵送至圓盤干燥機(jī)內(nèi)，利用飽和蒸汽作加熱介質(zhì)，間接加熱污泥。污泥干化過(guò)程產(chǎn)生廢氣(蒸汽和空氣混合物)經(jīng)除塵和冷凝兩級(jí)處理，廢氣經(jīng)冷凝后產(chǎn)生的廢水排入污水管道，經(jīng)本工程污水處理設(shè)施預(yù)處理后外排，最終進(jìn)入珞璜工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理。不凝尾氣經(jīng)尾氣冷凝器降溫后由尾氣引風(fēng)機(jī)抽引至珞璜電廠鍋爐焚燒處理后達(dá)標(biāo)排放。維持干燥機(jī)及輔助設(shè)備、系統(tǒng)管路微負(fù)壓運(yùn)行，防止高濃度的臭氣外溢。

本工程規(guī)模為600 t/d(含水率為80%)，共6條線，每條線規(guī)模為100 t/d。工藝流程共包括7個(gè)部分，分別為濕污泥接收、儲(chǔ)存與輸送系統(tǒng)；干化主系統(tǒng)(含干燥機(jī)、尾氣處理系統(tǒng))；干污泥輸送及儲(chǔ)存系統(tǒng)；蒸汽與凝結(jié)水回用系統(tǒng)；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；除臭系統(tǒng)；電氣、儀表及其控制系統(tǒng)。

單套系統(tǒng)工藝流程及能量物料平衡如圖1所示。

4 摻燒污泥對(duì)機(jī)組鍋爐煤耗影響

根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，燃煤熱值每降低0.42 MJ/kg，對(duì)于1 000 MW等級(jí)機(jī)組而言，鍋爐熱效率降低約0.10%，供電煤耗增加約0.33 g/(kW·h)；600 MW等級(jí)機(jī)組鍋爐熱效率降低約0.10%～0.18%，供電煤耗增加0.55～0.58 g/(kW·h)；300 MW等級(jí)機(jī)組鍋爐熱效率降低約0.16%～0.20%，供電煤耗增加約0.6～0.79 g/(kW·h)。

本工程摻燒1%質(zhì)量比的污泥后，混煤熱發(fā)熱量從20 315 kJ/kg降低至20 107 kJ/kg，降低了208 kJ/kg，以300 MW等級(jí)機(jī)組燃料熱值每降低0.42 MJ/kg增加供電煤耗0.695 g/(kW·h)計(jì)算，約影響供電煤耗0.343 g/(kW·h)。

根據(jù)以上分析，增加污泥摻燒量降低了燃料成本，對(duì)煤耗存在一定影響，但影響程度很小。

5 環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益

本工程第一部分投資為14 008.86 萬(wàn)元，總投資為17 300.13萬(wàn)元，處理成本為244.60元/t，單位經(jīng)營(yíng)成本為165.51元/t。本項(xiàng)目實(shí)施后，按污泥處理第一年收費(fèi)單價(jià)為238元/t計(jì)算，并考慮3年調(diào)價(jià)因素，項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為6.92%，大于行業(yè)基準(zhǔn)收益率(5%)。項(xiàng)目稅前投資回收期為10.43年，小于行業(yè)基準(zhǔn)投資回收期(18年)。本工程雖然未能進(jìn)行國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的具體指標(biāo)計(jì)算，但從工程本身特點(diǎn)來(lái)看，國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益也是好的。

本工程更重要的是環(huán)境效益和社會(huì)效益，污泥處理工程為城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，服務(wù)社會(huì)為主要目的，是改善環(huán)境的必要條件，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)為外部效果。通過(guò)本工程與電廠協(xié)同處置，解決了污泥的最終出路，將進(jìn)一步改善重慶市主城區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，改善重慶的水環(huán)境和空氣環(huán)境，其受益者是重慶市全體市民。投資效益基本上是間接的經(jīng)濟(jì)效果，污泥處置工程的實(shí)施改善周邊生態(tài)環(huán)境，使地價(jià)增值，減少細(xì)菌的滋生，減少疾病，從而降低醫(yī)藥費(fèi)開支，提高城市衛(wèi)生及人民健康水平，有利于改善重慶市的投資環(huán)境，對(duì)重慶市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有積極意義。

6 結(jié)論

(1)按照《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》的規(guī)定，污水廠產(chǎn)生的污泥應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化、無(wú)害化及資源化處理處置，由于污水廠污泥普遍存在有機(jī)物含量低，不能實(shí)現(xiàn)能量自平衡，需要補(bǔ)充外部能源，以及污泥項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中存在廢水廢氣對(duì)周邊環(huán)境有較大影響的問(wèn)題，目前此類項(xiàng)目實(shí)施難度較大。本項(xiàng)目選址在華能珞璜發(fā)電廠預(yù)留用地內(nèi)建設(shè)，系統(tǒng)解決了污泥干化廠能源需求問(wèn)題，同時(shí)解決了運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的水、泥、氣對(duì)環(huán)境污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了污泥處理處置的目的，符合國(guó)家環(huán)保政策。

(2)污泥經(jīng)獨(dú)立干化后，干污泥最終處置由熱電廠負(fù)責(zé)，干污泥可作為燃料以較小比例與煤混合，進(jìn)入熱電廠焚燒爐與煤摻燒，用于摻燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了污泥資源化，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。

(3)污泥干化需要熱源，本干化廠毗鄰珞璜熱電廠，電廠在發(fā)電同時(shí)釋放大量低溫、低壓蒸汽，這些蒸汽正適合作為污泥干化的熱源，可將蒸汽作為該工程的干化能源，并且電廠的蒸汽價(jià)格與其它熱源價(jià)格具有較大的優(yōu)勢(shì)。

(4)干化廠運(yùn)行過(guò)程中干燥機(jī)產(chǎn)生的高濃度廢氣，由于濃度高單獨(dú)處理，投資及運(yùn)行費(fèi)用較高，本工程采用引風(fēng)機(jī)抽送到電廠焚燒爐內(nèi)燃燒去除，節(jié)省投資和運(yùn)行成本。

原標(biāo)題:設(shè)計(jì)案例 | 重慶市珞璜污泥熱干化工程案例