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2.2.4.污泥焚烧技术
焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应,废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏。焚烧处置的特点是可以实现污泥的无害化、减量化(减容70%,最大可到90%)和资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物,并将被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容,尽量减少新的污染物产生,以避免二次污染。
近年来由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的自足,并能满足越来越严格的环境要求。以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济的方法。
按照焚烧方式不同分为直接焚烧和干燥焚烧两种。其中直接焚烧是指将高温污泥(含水率85%以上)在辅助燃料的作为热源的情况下直接在焚烧炉内焚烧。由于污泥含水量大、热值低,需要消耗大量的辅助燃料。直接焚烧下,污泥含水量大,焚烧后的尾气量较大,后续尾气处理需要庞大的设备,操作控制难度大。
无论从运行成本和设备投资等方面,污泥的直接焚烧正逐渐被干燥焚烧所代替。干燥焚烧是指将污泥通过干化处理后再进行焚烧的技术手段。
当前焚烧工艺包括单独焚烧、热点厂协同处置、水泥窑协同处臵。根据住房和建设部在2009年11月15日颁布的《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》的要求,单独焚烧包括污泥单一的自持焚烧、助燃焚烧和干化焚烧。前两者根据是否需要辅助燃料区分,后者指需要进行干化处理的焚烧。单独焚烧用泥质外观需呈泥饼状。
表5:污泥焚烧指标要求
资料来源:住建部,安信证券研究中心
单独焚烧处理方式相对简单,成本较低。但是焚烧过程中会产生飞灰、炉渣和部分难以消除的有害重金属。对于飞灰、炉渣等需要分别收集、贮存、运输和处臵,这进一步加大焚烧成本。
热电厂协同处置污泥,将干化后的污泥输送到煤场与煤均匀混合后,通过电厂输煤系统进入锅炉焚烧。根据要求,在具备条件的情况下,污泥在热电厂锅炉中与煤混合后焚烧,入炉污泥的掺入量不宜超过燃煤量的8%;而对于考虑污泥掺烧的新建锅炉,污泥掺烧量不受限制。
热电厂协同处置污泥,既可以利用热电厂发电做功后的蒸汽作为干化热源,又借助已有的焚烧设备和尾气处理设备焚烧污泥,达到提高利用率、节省投资和运行成本的目的。
水泥协同焚烧,是指是利用水泥窑的余热,对污泥进行干化,然后将干化后的污泥作为生料加入到水泥的生产过程中,最终制得产品,完成处置。
协同焚烧是替代污泥自持焚烧的一种路径,具有:1)处理速度最快;2)减量最彻底,使有机物全部碳化;3)杀死病原体;4)还能发电、供热;5)提供生料也是资源化的优点。
同时,协同焚烧存在处理设施投资大,处理费用高等缺点。水泥协同焚烧提供的污泥生料的质量也备受争议。但是考虑到焚烧具有处置效率高、运输成本低、回收能量多和技术成熟等优点,且目前国际焚烧技术成熟,我国污泥处理缺口大,焚烧技术是一项可以大力推广的处置手段。
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