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案例:上海市石洞口污水处理厂污泥干化焚烧

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石洞口区域作为上海市中心城区三大污水处理片区之一,始终致力于片区集中式污泥干化焚烧处理模式的实践与探索,片区内建设有全国第一座污泥干化焚烧厂,运行至今已有十几年历史,为上海市乃至全国的污泥处理处置提供了宝贵的经验。
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通过回顾石洞口片区污泥处理工程的发展历程,阐述了片区污泥处理处置技术路线的选择,介绍了集约化污水、污泥处理厂厂平布置和污泥处理系统的协同设计。同时,提出了污泥干化焚烧工程设计中的一些注意点,包括污泥量和工程规模确定时的注意事项、污泥杂质的去除和污泥的均质调节,着重探讨了污泥含水率和热值对工艺设计的影响。
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01
石洞口片区污泥处理的历史沿革

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© 环保之家[2tech.cn]$ P4 `+ G' {3 B4 W" \1.1石洞口污水处理片区概况1 v# ]* p4 o5 L7 R© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]7 L0 N, z* K0 ?7 U上海市中心城区三大污水处理片区污泥处理均采用集中式独立焚烧处理模式,分别设置一处焚烧处理中心,如图1所示。三大片区污泥处理系统布局体现了污泥处理集约高效的理念,同时焚烧工艺路线的采用体现了污泥处理处置减量化、无害化和资源化的目标追求。8 i2 R& }- W* b/ W- U5 D7 \' D© 2tech.cn
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当然,这一集中式的污泥焚烧处理模式的形成绝不是一蹴而就的,而是经过十几年的摸索,吸取经验教训,不断总结得出的。其中,石洞口片区在全国首先进行了污泥焚烧的实践,其在污泥干化焚烧集中处理模式上的不懈探索和成功经验为上海市污泥处理行业的发展起到了至关重要的作用。1 K% J- G$ _( I5 v© 2tech.cn
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© 环保之家[2tech.cn]1 t" U+ d" x3 ?! c石洞口片区内主要有石洞口、吴淞、桃浦和泰和4座污水处理厂,如表1所示。区域内污水处理厂污泥规划采用集中式独立焚烧处理,污泥处理厂址位于石洞口污水处理厂内。. j% y) D8 U! l© 2tech.cn

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1.2石洞口污水处理厂污泥处理工程的历史沿革% V6 n9 d9 w" R. \! N, i© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]( \2 C; y# t1 a# \5 i' y石洞口污水处理厂污泥处理工程发展历史如图2所示。2003年7月,全国第一座污水污泥干化焚烧项目——石洞口污水处理厂污泥处理工程(一期工程)动工兴建,并于2004年11月建成投运。工程采用“机械浓缩+脱水+干化+焚烧”处理工艺,焚烧后灰渣外运至老港综合填埋场填埋,处理对象为石洞口污水处理厂本厂污泥,设计处理规模64tDS/d。
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© 环保之家[2tech.cn]' M+ i2 [- o" ?. A/ Z! z一期工程在国内首先采用干化焚烧工艺处理污水处理厂污泥,具有一定的先进性和前瞻性,通过引进、消化、吸收国外先进技术和设备,逐步掌握了污泥干化焚烧的运行技术,同时积累了宝贵的经验,并形成一套技术规程——《城镇污水污泥流化床干化焚烧技术规程》,可指导全国类似工程的设计、建设和运行。
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© 环保之家[2tech.cn]: G. ~: v4 b' o2 }$ P- W( h一期干化焚烧工程在后期运行的过程中遇到了诸多问题,根据工程的后评估结论,主要有以下两点:其一,由于污泥泥质特性及设备实际运行性能偏差的因素,造成实际脱水污泥含水率远大于设计值,导致后端干化焚烧装置的规格偏小,部分污泥得不到处理而需外运填埋;其次,因干化系统导热油盘管磨损等原因造成设备故障,项目起初,系统运行的连续性、稳定性较差。
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为解决一期工程中面临的问题,同时按照《上海市城镇排水污泥处理处置规划》的要求,石洞口污水处理厂的污泥处理设施除满足本厂污泥处理需求外,还需处理片区内其他污水处理厂(吴淞、桃浦)的污泥,在此背景下,组织实施了石洞口污水处理厂污泥处理完善工程。
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© 环保之家[2tech.cn]2 V* T: p* q8 _6 [完善工程主要针对一期工程干化系统和相关配套设施存在的问题进行改进,同时通过新建污泥处理线消纳片区吴淞、桃浦两座污水处理厂污泥。工程采用“机械浓缩+机械脱水+干化+焚烧”处理工艺,设计规模72tDS/d。项目于2010年6月立项,2016年8月开工建设,其中新建污泥处理线已经投入运行,现状污泥处理线改造线预计于2019年投入运行。) N5 H5 Y% ^, n0 \: L% F6 v- N© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]) I' [# p& L% o1 y" W0 Q: `+ B按照上海市关于城镇污水处理厂提标改造工作的相关要求,2014年6月,石洞口污水处理厂提标改造工程立项建设,并于2017年底成功实现出水水质一级A提标。与此同时,泰和污水处理厂已经开工建设,石洞口片区污泥量将显著增加。" s" A9 w) d! s- Q! q4 C5 m© 2tech.cn
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为解决片区增量污泥的出路问题,石洞口污水处理厂污泥处理二期工程应运而生。二期工程处理对象为石洞口污水处理厂提标增量污泥和泰和污水处理厂污泥,处理规模128tDs/d。石洞口本厂的提标增量污泥从现状污泥调蓄池泵送至新建储泥池,经脱水后至干化焚烧单元处理;. x7 _8 o& X9 x( T& e" D© 2tech.cn
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泰和污水处理厂污泥在其厂内进行浓缩脱水干化处理,含水率降至约40%后车运至二期工程半干污泥接收坑,通过半干污泥输送设备输送至焚烧单元处理。焚烧产生的高温烟气进入余热锅炉,将热能转移到蒸汽中用于污泥的干化,烟气经处理后达标排放。
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石洞口片区污泥处理工程的建设体现了污泥处理系统布局上的集约化,工艺上的减量化、无害化、稳定化和最终处置上的资源化特点,解决了石洞口片区污水处理厂污泥的消纳出路,实现了片区污泥的“全规划、全泥量、全系统、全过程和全循环”的处理,是具有较高水准的污泥综合处理中心。
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对于提高上海市污泥处理率,优化污泥处理设施布局,完善污泥处理处置体系有着十分重要的意义。同样,石洞口片区污泥的集中式干化焚烧处理模式也为全国其他城市污泥的处理处置提供了借鉴参考。- A. ^# W& s/ W© 2tech.cn
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02
片区污泥处理工艺路线和厂址选择

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© 环保之家[2tech.cn]4 Y3 r0 @% v  [- n: n2.1污泥处理处置工艺路线选择
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© 环保之家[2tech.cn]7 k4 p3 i& C) Y+ n6 i) q, |) o应用于工程层面的污泥处理工艺必须具有稳定化的特点,包括两个方面:一是污泥处理产物有稳定的最终处置出路;二是污泥处理工艺能稳定运行。这就要求首先因地制宜地选择确定污泥的最终出路,其次根据确定的出路选择当前业界公认的、且有工程实例的成熟工艺。目前可大规模工程化应用的污泥处置出路有三条:一是填埋,二是土地利用,三是制成建材后利用。. c8 o! ?: V' E2 G$ j, k, B9 O© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]/ |1 }# l3 }' g. |/ P(1)填埋:目前,上海市污水处理厂污泥处理处置仍以脱水后填埋为主,污泥直接填埋会给填埋场造成种种危害,包括缩短填埋场使用年限、填埋作业困难、堵塞渗滤液收集管道以及造成安全隐患等。
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(2)土地利用:污泥经稳定化和无害化处理后,可作为农田、森林及园艺等介质土,因为污泥富含大量的N、P、K等营养元素和有机质,一方面可提供作物生长所需的营养元素,另一方面可作为土壤结构改良剂。然而,制约污泥土地利用的两大因素是病原菌和重金属含量。根据对上海市中心城区污水处理厂污泥特性的相关研究显示,上海中心城区污水处理厂污泥中8项重金属(分别是镍、铜、锌、铬、镉、铅、汞、砷)含量平均值基本符合各类土地利用标准,仅汞含量超过污泥农用标准A级。但从最高值来看,除了铬、铅两项指标含量符合各标准要求以外,其余各项重金属指标普遍难以达到各类标准。
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© 环保之家[2tech.cn]* O* q  ^0 |* y; j: t(3)建材利用:污泥的建材利用是将污泥作为制作建筑材料部分原料进行处置,这是污泥资源化利用较好的方式,体现了循环可持续的理念。但建材利用的首要条件是对污泥进行无机稳定化处理,且须以建材生产安全、环保、节能为前提。
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2.1.2污泥处理
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© 环保之家[2tech.cn]7 S( c5 g. T" o7 m实际中污泥处置方式的选择,需要根据地区污泥的性质、成分、污泥处理的技术水平等多种因素决定。处置决定处理,处理满足处置。但无论何种处置方式,减量、稳定和无害是满足任何处置要求的最基本要求。在众多的污泥处理工艺中,焚烧技术展现出独特的优点:
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可破坏全部有机质,杀死一切病原体,并最大限度地减少污泥体积,焚烧后污泥体积可缩小至原来的10%左右,迅速和较大程度地实现污泥减量化和无害化。污泥焚烧本身就是直接的利用污泥有机热值的方式,利用自身热值对自身进行处理,体现了能源的循环利用和可持续的发展理念,燃烧后放出的热量可以以尾气显热的形式被锅炉回收利用。同时,由于焚烧残渣在性质上发生了根本改变,其最终处置也相对容易,例如,用于制作建材,以实现污泥资源化利用的目的。
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© 环保之家[2tech.cn], O: c6 P: E8 l/ y1 m污泥焚烧有单独焚烧和掺烧两个方向,根据相关研究结果和实际运行的经验,污泥电厂掺烧处置方案存在诸多弊端,不能稳定保证污泥的全量处置,污泥的含水率和掺混率对焚烧锅炉的安全可靠运行造成了一定的影响,也不利于电厂粉煤灰的利用和烟气处理的稳定达标;
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© 环保之家[2tech.cn], i* h5 H0 O9 G% I) |8 @同样,利用水泥窑协同处置污泥作为跨行业的协同处置方式,存在诸多的前提条件,有较大风险。而单独干化焚烧不存在上述弊端,一次性投资,效益永久,通过选择合适的焚烧炉炉型、污泥干化预处理工艺和烟气净化处理工艺,污泥单独焚烧工艺能够彻底地实现污泥的减量化、无害化、稳定化处理。9 V2 N' g6 D7 K+ s2 e/ a© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]% E: W2 J* x! `/ K# a' i0 e" j& n综合考虑石洞口片区污水处理厂污泥泥质特点,同时按照上海市污泥处理处置规划对上海市污泥处理系统的整体布局要求,石洞口片区的污泥处理处置技术路线为“浓缩脱水+干化+焚烧+建材利用”,在建材利用形成稳定的出路之前,污泥焚烧后的灰渣可外运至老港填埋场填埋。' G6 }2 D. p! l/ y& n7 \1 I9 p3 ?© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]5 ~) h4 [0 `) H% {) K7 D0 P6 y2.2集约化污泥处理厂平布置# W# V- U  {0 m4 p3 v7 [5 l© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]) r% o- u! w$ d" |% ?7 C. R石洞口片区污泥处理工程选址于石洞口污水处理厂内,污水及污泥处理工程总平面布置详见图3。
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总结石洞口片区污泥处理厂址选择与厂平布置,体现如下几方面的优势:7 `- Y) w& {5 Y* h2 D8 \- U© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]8 Z) E6 o" S' E! i3 g(1)集约化污水、污泥厂区的布置方式真正体现了“泥水同步”的理念,方便污水、污泥处理系统的集中调度管理,实现污水、污泥处理的整体协同,值得大力推广。将片区污泥处理工程集中设置于污水处理厂内,一方面污泥的运输距离短,污泥处理系统产生的大量废水能就近得到及时处理;其次,污水、污泥处理系统的集中布置可以形成规模效应,降低占地面积,节约土地。另一方面,采用集约化处理,便于对噪音、臭气等进行更集中、有效的处理,最大程度地减少对环境的负面影响。* T7 Y* N5 Q8 R1 N6 \% G& O7 f; H© 2tech.cn
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(2)整个污水、污泥处理工程用地范围内具有良好的交通、运输、供水、供电条件。, T! f) T. Z+ A: c& _, S; k© 2tech.cn
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(3)污泥干化焚烧工程厂址选择的另一个重要考量因素是外加热源供给,当工程本身焚烧余热不能满足干化系统能量需求时,从循环经济、节约能源和低碳的角度出发,利用其他行业提供的余热是理想的选择。石洞口污水处理厂紧邻石洞口发电厂,污泥处理工程干化系统的补充热源可就近利用电厂提供的蒸汽,蒸汽管道敷设方便,材料省、成本低。" l% T, V6 t' E$ E9 O2 ~  H) o% S© 2tech.cn

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03
片区污泥处理的协同设计
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3.1检修及应急工况下的协同设计
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© 环保之家[2tech.cn]1 `/ T5 F" d1 I# s根据石洞口污水处理厂污泥处理工程(一期工程)及竹园污泥干化焚烧工程等的运行经验,干化焚烧设备在运行过程中要定期进行维护检修。为应对设备故障及检修,首先,立足本厂,应有足够的储存空间缓存因设备检修及故障而无法得到及时处理的污泥,可通过“适当增加装置处理能力+料仓储存调节”进行解决。3 D" ~- W3 c6 ^. m  k© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]5 M" C# \8 a* Z2 s% {7 _其次,片区各污泥处理工程之间应考虑应急工况下的统一调配,实现区域污泥整体协同处理。石洞口污泥处理完善工程设置2条新建扩容线和1条现有改造线,并未设置应急工况下污泥处理设施,在应急工况下只能通过板框压滤机脱水后外运填埋场处置,而近年老港基地综合填埋场污泥填埋库区将耗尽库容。" N( E( E2 v, n/ z" ?© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]3 {- A$ Z6 q) X二期工程作为石洞口片区污泥处理的最终托底工程,统筹考虑石洞口片区污泥的全量、可靠处理,结合石洞口污泥处理完善工程的污泥干化线的设置情况,设置2条污泥干化处理线,单线蒸发量5t/h,污泥处理工程干化线设置情况详见表2。
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当完善工程现有改造线污泥干化系统应急故障时,污泥干化系统蒸发量缺口为4.7t/h,二期工程备用干化线蒸发能力为5t/h,将可以用来处理完善工程现有改造线应急故障工况下的脱水污泥。当完善工程扩容新建线中1条污泥干化线应急故障,污泥干化系统蒸发量缺口为5t/h,二期工程备用干化线可以用来处理完善工程扩容新建线应急故障下的脱水污泥。
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© 环保之家[2tech.cn]5 t1 F6 _  `1 W/ G" [  x应急工况下污泥处理完善工程的脱水污泥可以通过车运的方式运输至二期工程湿污泥接收间,经污泥干化系统干化后送至焚烧炉焚烧处理。另外,若泰和污水处理厂来泥为含水率80%的脱水污泥,可通过脱水污泥接收储运系统输送至污泥干化系统,按污泥干化系统设备配置能处理约20tDs/d的泰和污水处理厂含水率80%的脱水污泥。- B5 E1 {1 G$ G1 Y$ |- ~© 2tech.cn
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3.2片区污泥处理系统的集中控制9 w( U' g/ N* F7 g) d© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]* ^# ]1 R& O' U: ^6 L2 J0 r8 ?石洞口污水处理厂污泥完善工程设置有区域集中调度,位于中央控制室内,负责对包含扩容新建线及现有改造线的整个完善工程的运行情况进行统一分析及调度管理。) ?# w! [- y( W3 B; O  n© 2tech.cn
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污泥二期工程设计时,考虑到片区污泥处理系统统一运行管理的需要,对一期工程的区域集中调度进行改造,同时在二期工程综合楼内设置污泥区总中央控制室,从而形成整个石洞口污水处理厂污泥处理工程统一的区域集中调度,确保各条污泥处理线均能够处于最佳运行工况,使石洞口片区的污泥得到更加科学、高效、经济的处理。, B9 C& ~! C6 C2 X: l* ^9 W) B© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]) C+ v. q/ q. c, J原文标题:上海市石洞口片区污泥干化焚烧处理工程设计总结与分析,作者:胡维杰、周友飞等,刊登在《给水排水》2018年第9期。
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精彩评论2

 楼主| 生物质能  莫问四书意  发表于 2021-4-3 16:29:22 | 显示全部楼层
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污泥干化焚烧工程设计中的一些注意点
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© 环保之家[2tech.cn]5 X7 X' w# @2 e3 |4.1污泥量与工程规模
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对于片区集中式的污泥处理工程,应在统一规划布局的基础上,结合区域污泥量增长和分期建设情况,分步实现区域污泥处理处置的目标。污泥量的确定要结合片区现状污水处理厂产泥量,同时考虑污水处理厂进水水质变化、污水处理工艺特点及污水处理厂提标改造等因素。+ p  g3 r# l8 O+ Q$ q© 2tech.cn
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4.1.1污泥量的波动0 l3 Q: W7 O5 h1 q$ ~3 V; \, G© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]: O- i4 w9 v4 [1 O/ l* j' _现状污泥产量可根据污水处理厂规模按工艺设计进行理论计算得出,同时必须考虑污水处理厂实际运行数据统计结果,对于建成运行的的污水处理厂而言,至少应有几年的统计数据。污泥量统计必须考虑进水水质的季节性变化,这种变化有时候非常显著。0 T- E, c) m% D: k" W6 |- F© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]$ b4 o! a9 C5 h, D$ ~5 [例如,北京高碑店污水处理厂2007年和2008年脱水污泥(含水率80%)月平均产量分别为381~679t/d和395~960t/d,最高月是最低月的两倍多,污泥产量呈现大幅度波动。同样,根据石洞口污水处理厂污泥处理工程5年期间实际运行数据显示,石洞口污水处理厂产生的剩余污泥量约为37.4~53.2tDS/d,泥量波动也较大。
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污泥干化焚烧工程设计,必须考虑进泥量波动,否则将导致实际进泥量与设备额定处理能力存在较大差异,影响设备的稳定运行。总结石洞口片区污泥干化焚烧工程设计,针对进泥量的波动,采取的具体措施主要有三点:第一,在工艺系统设计时按平均、高峰和低峰泥量进行物料、能量平衡的计算。
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以平均污泥量为基准,考虑设备检修因素,按设备年实际运行天数(约300天,7200h)计算出的日处理污泥量作为额定运行工况,并以额定运行负荷75%、100%等多种工况对污泥干化、焚烧、烟气处理工艺段进行了计算,保证污泥量在较大范围内变化时整个系统的正常运转。第二,采用的干化焚烧设备应注意具有一定的抗泥量波动能力。
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© 环保之家[2tech.cn]' }3 o2 ~: ~. u3 \5 X" r' A例如,常见的流化床焚烧炉,其腔体内始终保持有数十倍于燃料的高温炉料,热容量大,能够适应污泥含水率和污泥量的变化,并保持较稳定的燃烧工况。第三,通过设置污泥储存设施缓冲泥量的波动。常见的污泥缓冲设施包括污泥料仓、污泥储存坑等。
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© 环保之家[2tech.cn]# K% K1 W, t3 X) e4.1.2污水处理厂提标改造增量污泥
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© 环保之家[2tech.cn]: G& p( @! ~8 ]随着各大城市纷纷开展污水处理厂出水的提标改造,随之而来的污泥量也必然增加。污泥处理工程规模的确定必须将污水处理厂提标改造增量污泥考虑进去。当然,由于项目建设时序性原因,新建污泥工程也难以兼顾片区所有污水处理厂的提标改造,但对于整个区域的污泥处理,应统一规划,结合污泥工程的近远期建设消纳提标改造增量污泥。
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© 环保之家[2tech.cn]0 w2 f- h: @' M6 `9 Q$ w就石洞口片区而言,污泥完善工程将石洞口本厂和吴淞、桃浦三座污水处理厂现状污泥量全部纳入其中。但在完善工程建设的同时,石洞口污水处理厂完成了出水一级A提标,污泥量有增加,这部分提标增量污泥的出路将是十分棘手的问题。基于片区污泥处理的统一规划布局,污泥完善工程设计时未将石洞口污水处理厂提标改造增量污泥纳入其中。
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一方面,在完善工程设计阶段,石洞口污水处理厂提标项目处于前期预可审批阶段,工程出水水质标准、工艺流程等尚未完全确定,因而提标改造污泥量也不能准确预估;另一方面,结合拟建设的泰和污水处理厂,可通过扩建污泥处理设施将片区增量污泥一并进行集中处理。污泥处理二期工程作为片区污泥处理的托底工程,着眼整个片区,在消纳片区增量污泥的同时,考虑了各种不利情况下区域污泥的整体协同处理。
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© 环保之家[2tech.cn]% T/ J; W! y# A# ^4.1.3面源污染治理引起的增量污泥! Z* C: |6 V3 ^. C' {4 j7 h© 2tech.cn
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随着面源污染治理的加强,因初期雨水截流,导致污水处理厂雨季产泥量增加,在污泥量计算时必须考虑初期雨水截流处理引起的增量污泥。石洞口片区泰和污水处理厂针对雨污混接问题及雨季的溢流调蓄,新建15万m3调蓄池,在近期40万m3/d污水处理规模污泥量计算时,除考虑污水处理厂80tDs/d(按干基污泥计)旱季污泥外,还考虑了16tDs/d因面源污染引起的增量污泥。9 F- D8 k3 M0 H8 y% U( q© 2tech.cn
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污泥处理二期工程设计中,将泰和污水处理厂16tDs/d的面源污染增量污泥纳入处理规模中。( a. {' M4 P1 {. `' i: d© 2tech.cn
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4.2污泥杂质
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© 环保之家[2tech.cn]; E" _3 y6 s. ]% G$ O污水中呈现各种形态的有机、无机杂质,其中砂粒等小颗粒杂质难以通过传统的预处理段得到有效去除而进入后续污泥处理系统,给污泥处理设备运行带来了非常不利的影响。例如,在上海市白龙港污泥厌氧消化工程中,进入消化系统的污泥中含有大量浮渣,严重干扰了消化系统的正常运行,在对其处理的过程中又伴随有严重的安全隐患,污泥中的高含渣量对污泥管道、污泥处理设备的正常运行产生了严重威胁。
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© 环保之家[2tech.cn]$ R- X0 D/ S  {, U3 }" ~0 V同样,石洞口污水处理厂进水杂质及砂含量较大,而现有预处理工艺为常规机械粗、细格栅和水力旋流沉砂池,除渣、除砂作用有限,导致剩余污泥中含砂量较大。这对后续干化焚烧设备的运行造成了很大的负面影响。一期工程自2006年10月起,因含砂量多致磨损严重,干化系统换热器导热油管出现了多次泄漏,系统各部件因磨损致停机修理较频繁,影响系统初期运行的连续性、稳定性和安全性。" k) w% ?- G/ H/ D© 2tech.cn
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污泥处理段进泥含砂量的高低取决于污水处理系统中砂粒的去除率。首先,在污水处理中必须兼顾后端污泥处理的需求,采取必要的工程措施降低污泥杂质的含量。在石洞口污水处理厂提标改造工程中,针对剩余污泥杂质含量较高的问题,通过在现状污泥调蓄池前增设污泥杂质分离设备,对剩余污泥进行杂质分离,降低进入后续污泥完善工程和污泥二期工程干化焚烧设备的污泥杂质含量。& ^3 `* R+ I/ I2 j9 B# U2 ~! w© 2tech.cn
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另一方面,在污泥处理段,应注重对干化设备、螺杆泵、螺旋输送机、输送管道等进行专门的防磨设计,降低砂粒对设备的磨损破坏。
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© 环保之家[2tech.cn]# g5 |$ |# F! _5 I# v4.3污泥含水率及热值# e" q; k$ j6 S1 o( z$ D© 2tech.cn
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干化焚烧工程设计常用的污泥泥质指标主要有含水率、有机质含量、热值、重金属含量等,其中污泥含水率和热值是干化焚烧工艺设计最主要的参数。/ M3 b3 Z  G) J" u© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]+ r( u) Q. \* N! X' i; I4.3.1脱水污泥含水率+ k. j- ]0 d& F9 o2 c6 f. q© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]! l3 i+ R! e% t& d: x蒸发水量是衡量干化设备处理能力的一个主要指标,也是干化设备选型的主要参数。进入干化设备的脱水污泥含水率越低,在相同蒸发量的情况下,处理的污泥量就越高。反之,当进入干化设备的脱水污泥含水率高于原设计值,污泥干化焚烧设备实际处理能力将达不到设计处理量。
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另一方面,脱水污泥含水率增高时,其体积也将大大增加,造成污泥输送、处理设备的处理能力偏小。石洞口污水处理厂污泥处理一期工程多年的运营经验表明,因石洞口污水处理厂的污泥中含有较难去除的毛细管结合水、表面附着水及微生物细胞内部水,在实际运行中板框压滤机及后继增设的带式压滤机和离心脱水机均无法达到原设计的70%含水率。
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由于进入干化焚烧装置的脱水污泥含水率远大于原设计值,造成干化焚烧装置的规格偏小,部分剩余污泥只能经浓缩、脱水后直接外运填埋处置。可见,脱水污泥含水率是干化焚烧工程设计中相当重要的参数,必须高度重视脱水污泥含水率的可达性。
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© 环保之家[2tech.cn]* N+ F% \' ?' I- Y, U4.3.2入炉污泥含水率及污泥热值
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© 环保之家[2tech.cn]1 j8 P$ T" {% k! M1 i2 y; W如果污泥过度干化,即入炉污泥含水率较低,干化系统能耗大,高干度污泥在焚烧炉中燃烧生成高温烟气,经余热利用系统将余热回用于污泥的干化,干化过程不足能量还需要补充大量外加辅助能量。同时,由于高干度污泥的热值高,造成焚烧炉超温,对设备材质、系统安装、运行管理等都提出了更高的要求。3 S. \/ ]! o8 ^© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]! x8 i& _/ u  R0 M6 o如果污泥干化不足,焚烧炉的稳定运行需通过增加大量辅助燃料才能保证,供热越多损失也越多,总能耗较高。因此,污泥干化焚烧设计追求的核心目标是以最少的能量消耗实现污泥的彻底减量化和无害化处理。换句话说,在工艺设计时,应通过能量平衡计算,确定最佳入炉污泥含水率,以求在污泥焚烧产生的余热蒸汽量的基础上,补充最少的外来热量来满足污泥干化所需的能量,同时保证焚烧炉的稳定运行。& }* w* u* A- q% [- ]© 2tech.cn
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实际工程中,污泥热值一般会呈现较大的季节性变化,2016年1月~2017年8月石洞口污水处理厂脱水污泥干燥基热值统计数据显示,污泥干基高峰热值为19.9MJ/kg,谷值为10.8MJ/kg,峰谷值相差近一倍;同时,2017年污泥的热值与2016年相比有所下降,污泥热值数据统计详见图4。
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为应对污泥干基热值的波动,一方面,应对高、低热值的不同工况进行科学的物料、能量平衡计算,保证系统在不同工况下的稳定运行。另一方面,应采取相应的技术措施缓冲热值的波动。当污泥干基热值较低时,可以通过降低干化段出泥含水率来提高焚烧炉进泥热值;
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© 环保之家[2tech.cn]) p  r  z0 x5 H9 y6 N7 H% T当污泥干基热值较高时,可通过提高干化出泥含水率来降低焚烧炉进泥热值。因此,在选择污泥干化设备时,一方面要能够抵御前端脱水设备运行波动造成的进料污泥含水率的变化;另一方面要能根据污泥干基热值的波动进行出泥含水率的调节。3 `3 m0 w; s5 e* y: D$ r& D© 2tech.cn
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但是,当污泥热值变化范围较大时,干化设备出泥含水率的调节作用是有限的,另一种行之有效的措施是调配焚烧炉进泥种类及比例。当焚烧炉进泥热值较高时,将部分脱水污泥在焚烧炉进料螺旋输送机前段压入,与半干污泥混合送入焚烧炉,通过调控脱水污泥与半干污泥的比例,可起到调节焚烧炉进泥热值的目的;
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© 环保之家[2tech.cn]' l+ I& B; c) ]) a当焚烧炉进泥出现短时高峰极热值时,可将稀污泥通过焚烧炉的温控喷嘴直接喷入焚烧炉内,当然,对于湿污泥直接入炉的形式,应根据具体的设计工况和焚烧炉炉型进行科学的方案论证;当进泥热值较低时,采用干化污泥直接入炉。另外,在焚烧炉选择时应注意设备能够适应污泥量和污泥热值的变化,保持较稳定的燃烧工况。! v4 s7 z) Y, J© 2tech.cn
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4.4污泥的均质调节
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© 环保之家[2tech.cn]! L4 B! X. ?& a0 C. w$ S% {( b( h" N此外,对于集中式污泥处理工程,污泥来自于片区不同的污水处理厂,因各厂进出水水质及处理工艺的不同,会使污泥泥质有较大的差别。对于进入干化焚烧设备的不同污水处理厂污泥应进行均质调节,避免污泥泥质不均对干化焚烧设备运行产生的不利影响。) ?( k! U- l" ]5 b3 D1 |© 2tech.cn
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目前最主要的污泥均质调节手段主要是储坑或料仓混合和螺旋输送机在线混合。同时,对于片区规划新建的污水处理厂,应进行科学合理的泥质预测,较为准确可靠的方法是取同片区临近污水厂进水水样进行中试研究,检测产泥泥质。5 D! r( f' U, E! h) l© 2tech.cn

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 楼主| 生物质能  莫问四书意  发表于 2021-4-3 16:30:21 | 显示全部楼层
05
总结
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上海市中心城区石洞口污水处理片区建设有全国第一座污泥干化焚烧处理厂,后期又进行了污泥完善工程和污泥二期工程建设,片区始终致力于污泥独立焚烧技术路线的实践与探索,积累了丰富的污泥干化焚烧工程设计、运行经验,为上海市乃至全国污泥处理处置提供了参考借鉴。
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(1)片区污泥采用“浓缩脱水+干化+焚烧+建材利用”处理处置技术路线,最大程度地实现污泥减量化、稳定化和无害化处理,同时可实现能量循环和污泥资源化利用,体现可持续的污水污泥处理理念。# |! U$ l: a1 g4 O; c/ a© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]& e$ T6 C! ]6 @/ g7 Y. R; M( b, j(2)片区污水处理厂污泥采用集中处理模式,厂址位于石洞口污水处理厂内。集约化污水、污泥厂区的布置方式真正体现了“泥水同步”的理念,方便污水、污泥处理系统的集中调度管理。! E1 c5 d) L$ `* I5 ~1 d' H5 d© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]. L4 L$ |. `( z! Q! V(3)片区污泥处理工程考虑污泥处理的整体协同,有效应对各种不利工况,保证污泥的全量有效处理;同时实行统一的区域集中调度,使得污泥处理更加科学、高效、经济运行。: X3 [) L. u# v0 t/ _0 X© 2tech.cn
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(4)片区集中式的污泥处理工程,统一规划布局,分期实现区域污泥处理处置的目标。污泥量的确定要结合片区现状污水处理厂产泥量,同时考虑泥量的波动、污水处理厂提标改造及面源污染治理增量污泥等因素。
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© 环保之家[2tech.cn]# i/ `6 s- B$ D/ V(5)干化焚烧工程设计,应注重对进泥杂质及砂粒的去除,减小对设备的磨损破坏。同时对于不同污水处理厂的进泥应进行均质调节。
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(6)含水率和污泥热值是污泥干化焚烧工程设计最重要的参数。设计中,必须高度重视脱水污泥含水率的可达性,避免脱水后含水率过高引起后段处理设置能力不足。同时,应通过详细的物料、能量平衡计算,采取相应的技术措施调节入炉污泥含水率,调控入炉污泥热值,实现污泥干化焚烧系统的最低能耗运行。' L6 C5 i- b: T! r( k& m) W. ]© 2tech.cn

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