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污水厂污泥快速干化焚烧及制肥新工艺 罗柏华 深圳市龙岗区环保科技服务中心, 深圳 518172 高广忠 深圳市先科环保有限公司, 深圳 518033 摘要 为解决污水处理厂污泥成灾的问题, 本文阐述了一种将城市污水厂的有机生污泥与干化污泥、辅料一次混拌配 料, 再经过特制的螺杆挤压造粒机造粒, 经过烘干机快速烘干制肥的工艺。 该工艺可生产出符合国家标准的颗粒状有 机复合肥, 该肥料已在公园、草坪绿化中获得应用, 具备产业化推广前景。 关键词 污泥 复合肥 污泥焚烧 污水处理厂 二次污染 干燥 0 概述 在污水处理过程中, 产生大量污泥 ,一般的二次 污水处理厂产生的污泥量约占总处理污水量体积的 0. 3～ 0. 5。以深圳市为例 ,特区内罗芳 、 盐田 、 滨 河、 南山 4个污水处理厂每天共产生污泥1 000多 t , 并且将随着污水处理能力的提高而递增 ; 其含水量高 约 80 、易腐烂发臭, 不便处置利用, 除含有大量 有机质 、 植物养分和一定量的微量元素外 ,同时也含 有重金属 、 病原菌、 寄生虫 卵 等有害物质,如不加以 妥善处理和处置 ,将造成堆放区周围环境严重的二次 污染 。传统的污泥处理工艺处理费用昂贵,约占污水 处理厂总运行费用的 20～ 50。目前 , 对污泥的 最终处置与利用的主要方法有 作为农肥利用 、 建筑 材料利用 、 焚烧 、 填埋与填海造地利用以及投海等多 种形式。但是, 由于污泥含水率高 ,不易填埋 ; 又由于 污泥含水率高和含有重金属, 污泥制肥成本高 、 销路 有限; 污泥投海会污染海洋 ,对海洋生态系统和人类 食物链会造成威胁 ,国际公约已明令禁止 ; 而污泥的 土地利用在国内外已普遍受到重视 。 深圳市在污泥处理的方法上, 目前主要采用填埋 形式 ,其中最大的一个填埋场在清水河的下坪 。填埋 法在国际上已逐渐成为被淘汰的污泥处理方法,主要 是因为填埋费用高, 深圳市目前每年因城市污泥填埋 而支出的费用就高达2 000余万元 ; 其次, 污泥填埋占 用宝贵的土地资源, 深圳市污泥填埋每年占用的土地 面积达 2. 8 万 m 2 。这对于寸土寸金的深圳来讲, 显 得尤为可惜; 第三,由于污泥中含有大量有害物质 ,如 果不进行任何处理就进行填埋将造成填埋区的二次 污染 ; 第四 ,资源不能再生利用 ,不符合当今人们追求 环保和生态平衡的理念。 所以, 城市污水处理厂污泥的根本出路应该是资 源化和能源化。 1 污泥快速干化焚烧及制肥新工艺 在深圳已建成的日处理湿污泥 20 t 的中型污泥 快速干化焚烧炉及制肥中试厂工艺有如下创新点 ① 无发酵快速制肥技术 ; ②一次配料混拌、造粒、烘干、 筛分制肥技术; ③螺杆挤压造粒技术。干化后的污 泥,如园林绿化需要 ,一部分可以制成肥料出售,剩余 下的则可全部投入焚烧, 产热自用, 实现彻底的减量 化、 稳定化 、 无害化。 1 污泥干化焚烧及制肥工艺流程见图1 。 图 1 污泥干化焚烧及制肥工艺流程图 2 本工艺摒弃了传统的污泥经厌氧发酵工序, 直接将生污泥与干化污泥、辅料一次混拌配料, 在经 过特制的螺杆挤压造粒机造粒 , 肥料的比表面积增 大,这样就能保证均匀的烘干效果, 烘干效率也大大 提高。然后投入烘干机烘干, 经过筛分 , 可即时将污 泥快速制成颗粒燃料 或有机复合肥 。而以往的污 泥制肥工艺第一道烘干工序都是将原污泥直接投入 烘干机烘干 ,其缺点是由于污泥粒度较大且不均匀, 导致干燥效率不高 ,往往是外部已经干了 ,内部却没 有干透,无害化也不彻底 。 3 污水厂污泥干化焚烧是近年来国内外研究的 重要课题, 热干化按加热方式可分为直接和间接加 热,直接加热方式热效率较高, 其干化过程一般通过 回转圆筒式干燥机 、 带式流化床, 亦有采用燃气红外 辐射器来实现。本方案的干化采用回转圆筒式干燥 64 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 机与国内外技术是吻合的 ,且是广泛应用于诸多行业 的成熟技术。 热干化是利用热能将污泥烘干 ,干化后的污泥成 颗粒或粉末状, 体积仅为原来的 1 5 ～ 1 4, 而且由于 含水率在 10 以下微生物活性完全受到抑制而避免 了产品发霉发臭 , 其高温灭菌较为彻底 。20 世纪 90 年代热干化技术得到迅速发展 、全球干污泥产量 已是 1990 年的 10 倍 。奥地利、比利时 、美国等均有 处理湿污泥50～ 300 t d 的工程实例 。 4 通过焚烧可利用污泥中丰富的生物能将其作 为干化污泥的燃料热源, 甚为便简 。焚烧过程中所有 的病菌 、 病原体均被彻底杀灭, 有毒有害的有机残余 物被氧化分解。当污泥的含水量38时 ,理论上即 可不需要辅助燃料直接燃烧。本设计中将含水率 10的污泥投入焚烧炉中作为燃料已在工程实践中 证明是可行的。 燃料费 以处理每吨原污泥计算 处理每吨原污泥需蒸发水分 含水率由 80降 为0 0. 8 t ,可得到干污泥 含水率为 0 0. 2 t 。 ① 将 0. 8 t 水由室温 20 ℃加热成 100 ℃的水蒸 汽需耗费的热能为 { 80 4. 18 kJ kg 显热619 4. 18 kJ kg 潜 热 } 800 kg559 200 4. 18 kJ 2 337 456 kJ ② 干污泥 含水率为 0 的燃烧热值按保守考虑 为4 000 4. 18 kJ kg , 将干 0. 2 t 干污泥 含水率为 0 焚烧可产热为 4 0004. 18 kJ kg 200 kg 3 344 000 kJ ③ 热效率按 70考虑 ,则需补充热量为 2 337 456 kJ- 3 344 000 kJ 70- 3 344 kJ 由上可知 , 干燥污泥可作为本工艺焚烧炉的燃 料,燃烧状况良好。 5 焚烧中有可能产生二恶英等重污染物 ,本设 计中设计了二燃室 ,利用燃气或燃油作为热源 ,使焚 烧炉产出的烟气彻底燃烧 ,确保去除二恶英等污染物 和臭味。 焚烧废弃物最令人担心的就是烟气污染的问题, 在焚烧炉后设有二燃室, 其中设有温控自动燃油或燃 气燃烧器和二次风系统 , 当炉出口温度低于850 ℃ 时,燃烧器自动点燃, 使烟气在二燃室内保持850 ℃ 以上并停留 2 s 以上 , 同时保持一定的空气过量系 数,这样就可保证烟气的彻底燃烧, 不会产生二恶英 等污染问题,也不会产生黑烟 。 6 对于干化后尾气的处理, 设计中引入国内外 均较成熟的烟气净化技术 ,采用机械 、 湿法洗涤、 生物 除臭几级净化方式 ,对烟气进行多元净化 ,确保烟气 达标排放。 综上所述, 本工艺吸收了国内外的最新技术的长 处并加以改进, 是较为简捷可行的, 具有如下特点 ① 快速烘干 、不用堆肥发酵、占地面积小、污 染少 ; ② 工艺简捷 ,直接将焚烧炉的烟气加热污泥, 热 效率高; ③ 造粒提前在焚烧炉投料前段进行 ,免去了后段 造粒的繁杂工序 ; ④ 设有二燃室和烟气净化装置 ,烟气达标排放 ; ⑤ 自动加料 、 连续加料,全工序自动连续运行 ; ⑥ 设备全部采用国产设备 。 基于以上特点, 本方案具有占地面积小、投资少、 运行费用低等特点 。在肥料用量大的季节可通过辅 量调整配方制成花卉或农用肥 视污泥中重金属离子 超标情况而定 ,在肥料用量小的淡季可制成颗粒燃 料用于焚烧炉燃烧, 干化污泥 。 2 污泥中重金属离子问题的解决 城市污水处理厂污泥中不同程度地含有一定量 的重金属, 这是由于生活污水中混入了部分未经处理 的工业废水的缘故, 其含量因地区而异差别很大 见 表1 ;“珠三角”地区由于政府对环保工作抓得很严, 工业废水都得到较好的治理, 污泥中的重金属含量大 都低于国家污泥农用污染物控制标准 GB4284 -84 见表 3 , 只有铜和锌有一定程度超标 见表 2 。 表 1 城市污水处理厂污泥中重金属含量mg kg干重 CdHgPbCrAsCuZnNi 1 . 9～ 54 17～ 90. 2 136 ～ 260 4. 3 ～ 448 7. 75～ 11. 0 351～ 525 605～ 1 250 100 注 摘自固体废物堆肥化与有机复混肥生产 。 据几年来滨河污水处理厂 、 罗芳污水处理厂检测 的大量数据表明 ,其污泥中重金属含量均低于国家农 用控制标准 ,近期送检样品的数据见表 2。 表 2 深圳地区城市污水处理厂污泥主要成分mg kg干重 产地TNTPTKCuZn 平湖5. 511043 . 11035. 801031. 93 1033. 23 103 滨河 4. 211041. 411034. 321032. 08 1021. 51 103 65 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 表 3 GB4284-84 农用污泥中污染物控制标准mg kg 干污泥 项 目 最高容许含量 在碱性和中性土壤上 pH≥6. 5 在酸性土壤上 pH6 . 5 镉及其化合物 以Cd 计 205 汞及其化合物 以Hg 计 155 铅及其化合物 以 Pb 计 1 000300 铬及其化合物 以 Cr计 1 000600 砷及其化合物 以 As 计 7575 硼及其化合物 以水溶性 B计 150150 矿物油3 0003 000 苯并 a 芘33 铜及其化合物 以Cu 计 500250 锌及其化合物 以 Zn 计 1 000500 镍及其化合物 以 Ni 计 200100 注 ①铬标准适用于一般含六价铬极少的具有农用价值的各种污 泥, 不适用于含有大量六价铬的工业废渣或某些化工厂的沉积物; ② 污染物监测依据农用污泥监测分析方法 。 一般每年每亩施用污泥量不超过2 000 kg 以干 污泥计 。污泥中任何一项无机物含量接近于标准值 时,连续在同一块土壤上施用 , 不得超过 20 a。含无 机物较少的石油化工污泥 ,连续施用可超过 20 a。在 隔年施用时 ,矿物油和苯并 a 芘的标准可适当放宽。 对于同时含有多种有害物质而含量都接近标准值的 污泥 ,施用量应酌情减少 。在沙质土壤和地下水位较 高的农田、蔬菜地和当年放牧的草地上不宜施用; 在 饮用水源保护区不得施用 。生污泥须经高温堆腐或 消化处理后才能施农田。 面对全国各地不同的污泥情况 ,本项目采取了相 应不同的处理办法 ; 本工艺在污泥中加入生石灰, 提 高了污泥的 pH 值 , 可降低金属的溶解度 , 也能增加 有机金属络合物的比例, 减少植物对重金属的吸收, 而且, 生石灰中的 Ca 2与 Pb 有拮抗作用, 可减少植 物对 Pb 的吸收 。本工艺在将污泥制成有机复合肥的 过程中,在污泥中加入了调理剂、 膨胀剂 、 无机肥等辅 料,对重金属起到稀释作用 ,也可减少单位面积污泥 的施用量。对于重金属含量不超标的污泥,可制成农 用复合肥; 对于重金属含量稍微超标的污泥 ,在加入 辅料稀释达标后 ,可制成园林 、 花卉肥料 。 污泥复合肥应优先用于园林绿化、 花卉等非食用 植物产业, 这方面市场需求很大; 当用于农田时,应按 国家标准施用。 对于重金属含量严重超标的污泥,已不能作为肥 料使用,经干燥后,可作为烘干污泥的补充燃料自用; 污泥焚烧灰性质稳定 、 数量少 ,可填埋处理,无二次污 染,比污泥直接填埋节省大量空间和费用 ,最终达到 污泥的无害化和减量化; 干污泥的发热量一般相当于 煤的 25～ 50,与煤混烧是完全可以的 ,可以节省 一部分燃料 。当肥料销售淡季时,可以将剩余的干污 泥作为燃料自用 。这样就可以做到无论什么季节 、 什 么情况 ,都可将当天产生的污泥全部处理 ,做到无积 压,彻底解决了污水处理厂污泥成灾的问题。 3 结论 1 采用本工艺的中试线已建成投产 ,可生产出 符合国家标准的颗粒状有机复合肥, 该肥料已在公 园、 草坪绿化中获得应用 。 2 本工艺产出的干化颗粒状污泥 不复配 P 、 N 等元素 ,可作为焚烧炉的燃料 , 直接使用 ,燃烧状况 良好 ,相当于劣质煤的热值。 3 本工艺所用设备全部为国产设备 ,运转正常, 作为污泥干化、焚烧和制肥多用途新工艺是成功的、 可行的 ,同时可大幅降低污泥的处理成本 ,具有较好 的社会效益和经济效益。 参考文献 [ 1] 徐强. 污泥处理处置技术及装置. 北京 化学工业出版社, 2003, 7. [ 2] 李国学, 张福锁. 固体废物堆肥化与有机复混肥生产. 北京 化学 工业出版社, 1999. [ 3] 杨国清. 固体废物处理工程. 北京 科学出版社, 2000. 作者通讯处 罗柏华 518172 深圳市龙岗区中心城海关大厦西座 16 楼1626 室 电话 0755 28948109 E -mail lbh1626 163. com 2006- 03-21 收稿 66 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 Keywords wet crushing, discarded printed circuit boards, application, reuse of resources and secondary pollution NEW PROCESS OF MAKING FERTILIZER BY FAST DRYING AND INCINERATING OF SLUDGE FROM A SEWAGE TREATMENT PLANTLuo Baihua Gao Guangzhong 64 Abstract In order to solve the sludge risk by sewage treatment plants, it is expounded a process of making a fertilizer, by which the organic sludge from urban sewage treatment plant can be mixedwith dried sludge and aided materials, and then pelletized by a special pelleter, and finally is dried by a drier. A composite fertilizer meeting national standard can be produced, which can be used for parks and grassplots. Keywords sludge, composite fertilizer, incineration of sludge, sewage treatment plant, secondary pollution and dry DEVELOPMENT AND USE OF SAMPLER FOR RESUSPENDED PARTICULATES Chen Kui Bai Zhipeng 67 Abstract A sampler for resuspended particulates has been developed. The working principle and structure of the sampler are described. PM10and PM2, 5-collecting efficiency and sampling time of the sampler are studied, finally the suitable sampling time of the sampler is also selected. Keywords open source, sampler for resuspended particulates, collection efficiency and sampling time APPLICATION OFATTRIBUTE RECOGNITION MODELBASED ON COEFFICIENTOF ENTROPY TO UATING EUTROPHICATION OF WATER IN A LAKEWang Liqiong 69 Abstract Considering the difficulties of calculation using fuzzy synthetic uation and the relationship among uators being ignored, a new weight uation process using entropy was established. Aiming at the water quality assessment on Shanzi Reservoir, the differences of entropy and the traditional were compared in the weight calculation of uating indicators using the fuzzy mathematics. This model provides a simple and pracical for uating eutrophication of water in lakes. Keywords attribute recognition model,water quality uation, entropy and weight of uating indicator THE INITIAL STUDY ON ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT ON PAPER MAKING FACTORIES BASED UPON GISFeng Jiangfan Teng Xuewei Wu Yaodong et al 72 Abstract The ecological risk of paper making factories is the hot issue of the state and local environmental department, ecological risk assessment is one of the toolsfor helping the decision -making process. In order to analyze and uate the ecological risk in Jiangsu Province, this research used the combination of geographical ination system GISwith AHP, and the result of uation should reflect the spatial pattern of regional ecological risk. The proposed for risk assessment isone of the important s to reflect the condition of ecological risk, optimize recovery measure, and control measures. Keywords GIS, ecological risk assessment and AHP RESEARCH ON SIMULATION AND ANALOGY OF INVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT ON TRANSMISSION LINEWu Gaoqiang Cheng Shenggao Wu Xiong et al 74 Abstract According to the instruction of “ Technical Code” to the simulation and analogy of environmental impact assessment on transmission line engineering, integrating the theoretical calculation of the power -frequency electromagnetic field intensity and radio interference intensity under transmission line and analyzing the factorswhich influence the value and distribution of the electromagnetic field, radio interference under transmission line, it has been summarized some experience in the selection of analogy line, which can provide a basis and reference for the selection of analogy line of other environmental assessment on electromagnetism in the future. Keywords environmental assessment, transmission line, simulation andanalogy, power -frequency electromagnetic field and radio interference IDENTIFICATION OF WEIGHTING PARAMETERS FOR WATER QUALITY FUZZY NEARNESS MODEL BY GENETIC ALGORITHMMa Tailing Chaolunbagen Gao Ruizhong et al 77 Abstract According to the principle of minimizing nearness, genetic algorithm GAis employed to optimise the weighting parameters for water quality fuzzy model. A case study is carried out and its results are compared with those from other models. The results show that fuzzy nearness based on GA to optimise the weighting parameters could get better agreement with practical water environmental quality. Keywords genetic algorithm, weighting parameters and fuzzy nearness PRACTICE OF TREATING WASTEWATER CONTAINING ARSINE Luo Guogen Xu Shiguo Weng Huili 80 Abstract It was introduced the practice of treating wastewater containing arsine using Fenton reagent oxidation and ferric salt neutralization deposition by lime, which has a certain practical value. Keywords arsine, Fenton reagent, neutralization and deposition 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 5,Oct. , 2006