市政污泥與生活垃圾摻燒工藝探討
在城市化過程中，伴隨著環(huán)境壓力的增加，生活垃圾和市政污水已成為當(dāng)今城市發(fā)展過程中面臨的兩大難題。對于生活垃圾的處理，我國經(jīng)歷了從普通填埋到衛(wèi)生填埋再到焚燒處理的發(fā)展過程。并且垃圾焚燒技術(shù)在國內(nèi)經(jīng)過近20年的實踐，現(xiàn)在已進(jìn)入快速發(fā)展期。對于污水處理，根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)總局2005年全國509個城市的“城考”結(jié)果：城市生活污水集中處理率大于60%的城市有201個，比2004年提高了11.4%。隨著污水處理量的增加，污水處理廠每天產(chǎn)生的大量污泥也逐漸引起重視，如北京高碑店污水處理廠，處理規(guī)模為100萬噸/日，其污泥（含水率為80％的脫水污泥）年產(chǎn)量約為16萬噸；2003年，深圳特區(qū)全年處理污水量約305萬m3，年產(chǎn)生含水率75%～85%的濕污泥約126萬噸，且每年以10％的速度增長。事實上，污泥最終處置已經(jīng)成為一些大城市污水處理的瓶頸。
1 市政污泥的處理與處置方式
市政污泥的成分十分復(fù)雜，其中含有大量的微生物、有機(jī)質(zhì)及豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，同時，污泥具有含水量高、易腐爛、有惡臭等特點，部分污水處理廠的污泥還含有超標(biāo)重金屬、病原微生物等。污泥的復(fù)雜性及其特點對環(huán)境構(gòu)成了較大的威脅，如不妥善處理將會再次污染城市水體和水環(huán)境，造成嚴(yán)重的二次污染。因此，在對污水進(jìn)行處理的同時，也必須對污泥進(jìn)行無害化處理處置。
污泥處理一般有堆肥、堿性穩(wěn)定、建材利用、土地利用、衛(wèi)生填埋、焚燒等方式。對111個污水處理廠污泥處置方法的調(diào)查統(tǒng)計情況見表1。
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污泥堆肥產(chǎn)品的銷路極其有限，不能形成循環(huán)可持續(xù)發(fā)展；污泥堿性穩(wěn)定會增加污泥產(chǎn)量，不符合減量化原則；污泥建材利用因煙氣處理的成本較高，一般建材廠無法保證，因此存在環(huán)境風(fēng)險和投資風(fēng)險；污泥土地利用需要與其他處理手段組合運(yùn)用，受場地和市場等限制較大；污泥衛(wèi)生填埋雖是目前國內(nèi)普遍采用的污泥處置方式，但衛(wèi)生填埋并不能實現(xiàn)污泥無害化、減量化和資源化，而且還存在諸多問題，如增加了填埋作業(yè)難度、易堵塞沼氣收集孔和影響滲濾液的溢出，因而其并不是污泥的根本出路；新建的污泥焚燒廠將污泥集中處置，雖能夠?qū)崿F(xiàn)無害化、減量化和資源化，對環(huán)保而言是最佳選擇，但需要較大的資金投入，如新建1個日處理800噸的污泥焚燒廠，總投資約需2億元。
國內(nèi)目前的污泥處理技術(shù)滯后于污水處理的發(fā)展，對于污泥的處理處置技術(shù)和工藝的研究最近已成為相關(guān)行業(yè)關(guān)注的熱點。近幾年國內(nèi)出現(xiàn)了一些新興的市政污泥與生活垃圾處理方式的應(yīng)用實踐，比如上海的干化焚燒工程，無錫、常州熱電廠的摻燒工程，國內(nèi)少數(shù)幾家污水處理廠的污泥烘干處置工程以及2006年深圳鹽田垃圾焚燒廠的垃圾與污泥混燒工程（該工程已投入運(yùn)行，日焚燒處理市政污泥約40噸，焚燒后煙塵排放量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)）等等。
2 國內(nèi)外的市政污泥處理及污泥與垃圾摻燒
目前，國外普遍的污泥處置方式是對濕污泥干燥后采用流化床焚燒處理。據(jù)統(tǒng)計，美國1998年用于土地利用的污泥約占污泥總量的41%，填埋處置的占17%，焚燒處置的占22%，其他占20%。此后焚燒份額逐年增加。奧地利目前90%以上的污泥都付費外運(yùn)焚燒。比利時污泥的主要出路是作為燃料焚燒。荷蘭的污泥主要采用焚燒技術(shù)進(jìn)行處理。日本由于土地資源十分緊張，污泥處理處置的主要方式是干化焚燒，據(jù)不完全統(tǒng)計，日本約有70%以上的污泥是采用與生活垃圾一起焚燒的方式處理的。
早期歐洲、日本等國處理市政污泥的方式是把市政污泥運(yùn)到垃圾焚燒廠按10％左右的比例與垃圾直接摻燒（德國早期的市政污泥在垃圾焚燒廠的摻燒量為20%～30%），可以解決一定量的市政污泥。
據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在日本含水率80%的市政污泥依舊是分散到各垃圾焚燒廠摻燒處置，爐型包括機(jī)械爐排爐和流化床爐。以爐排爐摻燒污泥的企業(yè)有日立造船和三菱等垃圾焚燒廠，如日本長野縣垃圾焚燒廠，處理量為180噸/日，摻燒脫水污泥量為5％～10％；日本山行縣西山村垃圾焚燒廠，處理量為100噸/日，摻燒脫水污泥量為5％～10％。
我國垃圾焚燒行業(yè)經(jīng)多年發(fā)展，以機(jī)械爐排爐為主的垃圾焚燒工藝已相對完善，并且具有一定規(guī)模，如深圳現(xiàn)已有6座垃圾焚燒發(fā)電廠，總處理規(guī)模為3875噸/日，另外在建的有3座，這種局面與日本早期的垃圾焚燒狀況類似。
3 市政污泥與生活垃圾的摻燒試驗
國內(nèi)外的市政污泥在性質(zhì)上沒有本質(zhì)的區(qū)別，均為活性污泥法的產(chǎn)物，只是由于各地生活水平和飲食習(xí)慣的不同導(dǎo)致了污泥熱值的不同。國內(nèi)外干污泥熱值的比較見表2。
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深圳某垃圾焚燒廠做過兩階段摻燒試驗。
3.1 試驗條件
試驗設(shè)備為該廠一臺已使用18年、處理能力為150噸/日的三菱垃圾焚燒爐，爐排為三菱馬丁式爐排；深圳城市生活垃圾的低位熱值在5100kJ/kg左右，試驗污泥為深圳某采用活性污泥法的污水處理廠的市政污泥，含水率為80％，低位熱值在1500kJ/kg左右。
3.2 混燒試驗
混燒試驗分兩階段進(jìn)行。
（1）第一階段是每小時將0.6～0.65t（焚燒爐處理能力的10％）的污泥加入垃圾中進(jìn)行摻燒。共進(jìn)行兩次，試驗結(jié)果見圖1。
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投料Ⅰ試驗開始時爐內(nèi)溫度為750℃，焚燒工況一般，投料1小時后因大量污泥進(jìn)入燃燒段，爐膛溫度明顯下降，隨著爐膛溫度的下降焚燒過程逐步惡化。2小時內(nèi)污泥投入完畢，4小時后污泥全部排出爐外，此時爐溫已降至400℃以下。投料Ⅱ試驗開始時爐內(nèi)焚燒溫度約為900℃，垃圾干燥，焚燒工況良好。整個試驗過程雖然溫度有所下降，但可正常焚燒。
（2）第二階段試驗是在第一階段的基礎(chǔ)上，加大了污泥的投入量并延長了試驗時間。試驗結(jié)果見圖2。
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第二階段試驗也進(jìn)行了兩次，第一次是將污泥（含水率82%）投入焚燒爐料斗中，前4個小時內(nèi)污泥投放速度控制在1.75t/h（焚燒爐處理能力的23%），該過程為投料Ⅰ，4小時之內(nèi)爐內(nèi)焚燒狀況良好，遂增加污泥投放速度至2.5t/h（焚燒爐處理能力的33%），該過程為投料Ⅱ，5小時后溫度下降，需要噴油助燃。第二次是將污泥（含水率79%）投放速度控制在2.25t/h（焚燒爐處理能力的30%），該過程為投料Ⅲ，2小時后需要噴油助燃。
以上試驗爐爐排漏灰現(xiàn)象輕微，不影響運(yùn)行。
3.3 試驗分析
（1）高含水率的市政污泥與生活垃圾摻燒降低了燃
圖2 第二階段試驗料的低位熱值，焚燒工況正常時，污泥可以10％～20％的量進(jìn)行摻燒，可以保證焚燒正常進(jìn)行；
（2）市政污泥與生活垃圾在爐排上的混合程度不理想時，會引起焚燒波動，嚴(yán)重時需噴油助燃，推薦采用分散喂料機(jī)將污泥直接均勻噴灑到爐排上；
（3）污泥的焚燒減少了鍋爐的蒸汽產(chǎn)量，對垃圾焚燒廠發(fā)電等效益有影響。
4 結(jié)語
（1）污泥的低位熱值和與垃圾的混合狀態(tài)是影響摻燒效果的兩個關(guān)鍵因素，因此，應(yīng)采用各種方法提高污泥的低位熱值（如降低含水率）和改進(jìn)污泥與垃圾的混合工藝以提高摻燒比；
（2）對于發(fā)電量和煙氣凈化系統(tǒng)的影響等其它問題尚待探討。
參考文獻(xiàn)：
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2005.
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