污泥焚燒是將污泥中的有機(jī)物全部轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸a(chǎn)物的過(guò)程，主要產(chǎn)物為二氧化碳、水和灰分。焚燒的主要優(yōu)點(diǎn)包括：①最大程度的降低污泥體積，從而降低后續(xù)處置要求；②破壞病原體和有毒有害化合物；③回收潛在的熱能。缺點(diǎn)包括：①投資和運(yùn)行費(fèi)用高；②操作維護(hù)水平要求高；③排放產(chǎn)物如灰分和煙氣可能存在潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；④處置殘余物質(zhì)如灰分時(shí)，如超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)被列為危險(xiǎn)廢棄物，從而進(jìn)一步提高污泥處理處置的成本。⑤CO2排放量呈現(xiàn)較高水平。用作焚燒的污泥通常為污水處理廠脫水的未處理的污泥。通過(guò)好氧或厭氧消化后的污泥由于降低了污泥中的揮發(fā)性固體有機(jī)物的含量，對(duì)焚燒而言是極其不利。鑒于上述特點(diǎn)，焚燒工藝僅限于在大型污水處理廠或大型污泥集中處理處置項(xiàng)目中使用。

 

　　近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)建設(shè)了少量的污泥干化焚燒項(xiàng)目，如上海石洞口、上海竹園、深圳老虎坑、深圳上洋、杭州七格污水處理廠、成都第一城市污水污泥處理廠等，總體處理能力占污泥產(chǎn)量的比例仍然極低。污泥焚燒在我國(guó)應(yīng)用受限的原因主要包括用地限制、投資大、運(yùn)行成本高等，其中經(jīng)濟(jì)因素為主要原因，本文重點(diǎn)討論污泥焚燒的運(yùn)行成本。

　　我國(guó)污泥焚燒處理成本較高的根本原因是污泥熱值較低。污水收集系統(tǒng)不完善，雨污分流不徹底、污水有機(jī)物濃度低，泥砂含量高等都會(huì)造成這一結(jié)果。本文以深圳市上洋污泥處理廠為分析對(duì)象，結(jié)合項(xiàng)目未來(lái)運(yùn)行外部條件，對(duì)污泥的直接運(yùn)行成本進(jìn)行探討，為國(guó)內(nèi)同類(lèi)項(xiàng)目的建設(shè)決策提供參考。

 

　　1 上洋污泥焚燒廠基本情況

 

　　1.1 工藝流程

 

　　深圳上洋污泥焚燒廠日處理規(guī)模為800t脫水污泥(80％含水率)，污泥設(shè)計(jì)熱值為2500kcal/kg，波動(dòng)范圍為2000～2750kcal/kg，主要污泥設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

 

    （1）運(yùn)載污泥的運(yùn)輸車(chē)經(jīng)地磅稱(chēng)重后進(jìn)入污泥卸料區(qū)，首先進(jìn)入污泥卸料間將污泥傾倒于污泥接收倉(cāng)中，然后污泥通過(guò)安裝于接收倉(cāng)底部的破拱滑架及卸料螺旋將污泥送入污泥柱塞泵喂料螺旋，柱塞泵將污泥泵至濕泥儲(chǔ)倉(cāng)。濕泥儲(chǔ)倉(cāng)底部安裝有破拱滑架及卸料螺旋，將污泥送入污泥螺桿泵，由其泵送至污泥干燥機(jī)。

 

    （2）干燥機(jī)采用薄層干燥機(jī)。干燥機(jī)采用間接加熱形式，加熱工質(zhì)為0.9Mpa，175℃的飽和蒸汽。蒸汽源自余熱鍋爐，不足部分由燃?xì)廨o助鍋爐補(bǔ)充。污泥干燥機(jī)將濕污泥干燥至一定含固率后，半干污泥由柱塞泵輸送至污泥焚燒爐焚燒處理。

 

　�。�3）焚燒爐采用鼓泡床焚燒爐，較之多膛爐熱效率更高。供風(fēng)來(lái)自流化風(fēng)機(jī)、除臭風(fēng)機(jī)在污泥接收倉(cāng)及濕泥儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)抽取的空氣。空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器，可被焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾罡呒訜嶂?50℃，接至焚燒爐內(nèi)參與燃燒。焚燒爐配套SNCR尿素投加系統(tǒng)，控制焚燒過(guò)程N(yùn)OX的產(chǎn)生。

 

　�。�4）經(jīng)空氣預(yù)熱器與空氣換熱后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱效率最大化。余熱鍋爐采用立式火管鍋爐，每臺(tái)鍋爐蒸發(fā)量為5t/h，蒸汽參數(shù)0.9Mpa，175℃。余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽作為加熱工質(zhì)進(jìn)入干燥機(jī)。鍋爐補(bǔ)水由軟水系統(tǒng)供應(yīng)。干化系統(tǒng)不足的蒸汽量由燃?xì)廨o助鍋爐補(bǔ)充。

 

　�。�5）余熱被回收后的煙氣采用：旋風(fēng)除塵＋急冷器＋布袋除塵器＋濕式洗滌塔的工藝處理達(dá)標(biāo)后排放。

 

　　1.2 系統(tǒng)組成

 

　　本項(xiàng)目的主要系統(tǒng)是圍繞污泥處理的主體工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善，因此工藝流程從主次上分類(lèi)可以將各個(gè)系統(tǒng)分為主體工藝系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及廠區(qū)給排水系統(tǒng)。主體工藝系統(tǒng)主要包括：污泥接收及儲(chǔ)存系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)、污泥焚燒系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)等。輔助生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括：輔助鍋爐系統(tǒng)、生產(chǎn)加藥系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、起吊設(shè)備等。廠區(qū)給排水系統(tǒng)主要包括：給水系統(tǒng)（含生產(chǎn)給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)）及排水系統(tǒng)等。

 

　　2 污泥焚燒運(yùn)行消耗

 

　　干化焚燒工藝的運(yùn)行消耗主要包括：電耗、水耗、輔助燃料消耗、藥耗、灰渣處理及運(yùn)輸填埋等。其中對(duì)總處理成本影響最大的是輔助燃料費(fèi)用，而決定燃料費(fèi)高低的是燃料類(lèi)型和污泥熱值，上洋項(xiàng)目輔助燃料采用天然氣。

 

　　2.1 天然氣消耗

 

　　圖2所示為上洋項(xiàng)目系統(tǒng)熱平衡計(jì)算后得出的污泥熱值與天然氣消耗量的關(guān)系。

 

　當(dāng)污泥熱值為2000kcal/kg時(shí)，噸濕泥（80%含水率）的天然氣消耗量為46Nm3。系統(tǒng)不需添加任何輔助燃料的污泥干基熱值約為4000kcal/kgDS，其有機(jī)分含量需達(dá)到77.5％，這一熱值條件對(duì)于我國(guó)大多數(shù)污水處理廠來(lái)說(shuō)都是較難達(dá)到的。根據(jù)國(guó)內(nèi)同類(lèi)研究，37個(gè)城市污泥樣品的干基熱值的變化范圍為1398~4617 kcal /kg，均值為2834 kcal /kg。因此污泥焚燒通常都需添加輔助燃料。

　　2.2 電耗

 

　　全廠用電負(fù)荷計(jì)算如表2所示，全廠設(shè)備中用電負(fù)荷較大的設(shè)備主要有：污泥給料系統(tǒng)液壓站、污泥干化系統(tǒng)干燥機(jī)、焚燒爐流化風(fēng)機(jī)、煙氣處理系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)以及冷卻水系統(tǒng)的再生水泵等。

 

　　2.3 藥耗

 

　　污泥焚燒需要使用藥劑的工藝單元主要包括輔助鍋爐系統(tǒng)及煙氣處理系統(tǒng)。鍋爐系統(tǒng)投加除氧劑、阻垢劑和緩蝕劑等。煙氣處理系統(tǒng)投加粉末活性炭吸附重金屬及二惡英，投加NaOH脫硫，投加尿素控制NOX的產(chǎn)生。其中NaOH的藥劑費(fèi)用占整體藥耗的比重最大，其用量由污泥的含硫量和含氯量決定。

 

　　3 運(yùn)行成本分析

 

　　深圳市上洋污泥焚燒項(xiàng)目工程建設(shè)費(fèi)用約為人民幣48000萬(wàn)元， 其各項(xiàng)成本構(gòu)成如表3所示： 從表3可以看出，成本構(gòu)成中能源消耗（電力、天然氣）占總成本的54％～62％，其次為修理維護(hù)費(fèi)用占比10％～15%，煙氣處理費(fèi)用占5％～10%，灰渣處置費(fèi)用占10％（灰按照危廢處理），廢水處理費(fèi)用占4％～5%。