解決污泥問題應(yīng)“以處置定處理”，只有實現(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)焚燒的升級工藝是未來發(fā)展的重要方向之一。
一、國內(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)猓Ｓ辔镔|(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
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)送至污泥儲倉，污泥儲倉內(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
污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化工藝由濕污泥儲存系統(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系統(tǒng)，然后用泵或刮板輸送輸送至污泥中轉(zhuǎn)倉，中轉(zhuǎn)倉為污泥干燥給料計量裝置。
2.2 污泥干燥系統(tǒng)
污泥中轉(zhuǎn)倉內(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)倉泵輸灰系統(tǒng)送入灰渣倉，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)中二級標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水經(jīng)簡單處理后達(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級標(biāo)準(zhǔn)。
污泥熱解氣化殘渣是完全惰性，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。殘渣主要成分為SiO2、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，實現(xiàn)了最終處置。
四、結(jié)語
污泥耦合生物質(zhì)流化床熱解氣化技術(shù)將兩個獨(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)夂投栊曰以且环N清潔、高效的污泥治理技術(shù)，具有很好的市場前景。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踐中，后續(xù)可在項目運(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)用夯實基礎(chǔ)。( >
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