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污泥焚燒工藝的興起與發展

更新時間:2009-09-02 14:22 來源: 作者: 閱讀:115435 網友評論0

污泥焚燒(熱分解)是指在高溫(500-1000℃)下,污泥固形物在無氧氣或者低氧氣氛中分解成氣體、焦油以及灰等殘渣這3部分的過程。污泥焚燒的處理對象主要是脫水泥餅,脫水泥餅含水率仍達45%~86%,含水率高,體積大,可將其進行干燥處理或焚燒。干燥處理后,污泥含水率可降至20%~40%。焚燒處理,含水率可降至0,體積很小,便于運輸與處置。

污泥焚燒的初期研究是1959年美國的諾亞克(Noack)、1960年施萊辛格(Schlesinger)等人在彼得堡能源中心(Pittsburg Energy Center)開始的,其共同的特點是以回收能源為目的。脫水污泥(水分65%~85%,其固體熱值為7500~15000kJ/kg)的熱值低,因此,焚燒過程中必須添加輔助燃料,所以應該設計輔助燃料最少的流程。世界上第1臺焚燒污泥的流化床鍋爐在1962年建于美國Lynnword Washington,至今仍在運行。1970年以后,從日本研究者平岡等人1973年所進行的基礎研究開始,美國的奧利克塞(Olexsey)于 1974年、卡林斯克(Kalinske)于1975年都指出了焚燒工藝的優越性。1976年10月在悉尼舉行的第8屆國際水質污染研究會議上由馬吉瑪 (Majima)等人發表了多段爐分解的應用性研究報告。1977年4月在日本東京舉行的日美下水道技術會議上,由卡希娃亞(Kashiwaya)發表了大阪府川俁處理場的多段爐應用研究的成果報告,報告中證實了多段爐焚燒工藝的實用性,之后在川俁處理場及其他多處都建起了剩余污泥焚燒裝置,至今運行良好。

韓國正在Kyungki省的Kwangdong-Li污水處理廠試運行由Samsung建筑公司最近開發的污泥焚燒新工藝。泰國的Samutprakam 正在建設東南亞規模最大的污水處理廠,其污泥處理單元將采用焚燒工藝。在我國的城市污水廠中,只有深圳特區污水處理廠用于焚燒。對工業廢水污泥的焚燒,國內應用的也很少,由化工部第三設計院設計的齊魯20萬t乙烯污水處理廠,污泥量為2100kg/h,采用二段串聯的臥式灰磚焚燒爐焚燒。北京燕山石油化工總廠自行設計的活性污泥沸騰焚燒爐,熱載體采用粉狀砂針,污泥用壓力式噴嘴噴入爐內,燃燒燃料要與空氣混合造成熱風。但此爐現未能連續運行。香港政府決定修建2組日處理量為6000t的焚燒爐和能源回收設備。預計將在2007年。第1組設備將投入使用。

焚燒爐型有回轉型如回轉式焚燒爐、多段型如立式多段爐(多段豎爐)及流化床型等。流化床焚燒爐有如下特點:①由于流化層內粒子處于激烈運動狀態,粒子與氣體之間的傳質與傳熱速度很快,單位面積的處理能力很大;②由于流化床層內處于完全混合狀態。所以加到流化床的固體廢物,除特別粗大的塊體之外,都可以瞬間分散均勻;③由于載體本身可以蓄存大量熱量,并且處于流動狀態,所以床層反應溫度均勻,很少發生局部過熱現象,床內溫度容易控制。即使一次投入較多量的可燃性廢棄物,也不會產生急冷或急熱現象;④在處理含有大量易揮發性物質時(如含油污泥),也不會像多段爐那樣有引起爆炸的危險;⑤流化床的結構簡單,設有機械傳動部件,故障少,建造費用低;⑥空氣過剩系數可以較少;⑦特別是流化床焚燒爐還具有其本身獨特的優點,如燃料適應性廣、易于實現對有害氣體SO2和 NOx等的控制、還可獲得較高的燃燒效率、污泥焚燒的灰份有多種用途等等。因此,流化床焚燒爐得到了較好的應用,其型式有道爾-奧利弗(Dorr- Oliver)流化床焚燒爐、考可蘭(Copeland)式流化床焚燒爐、回旋型流化床焚燒爐、帶干燥段的流化床焚燒爐等。

目前,污泥焚燒是日本、奧地利、丹麥、法國、瑞士、德國等國污泥處置的主要方法,近幾年來污泥焚燒技術已經逐步成為處理污泥的主流,愈來愈受到世界各國的青睞。這是由于焚燒法與其它方法相比具有突出的優點:①焚燒可以使剩余污泥的體積減少到最小化,它可以解決其他方法中污泥要占用大量空間的缺陷,這對于日益緊張的土地資源來說是很重要的;②焚燒后剩余污泥中的水分、有機物等都被分解,只剩下很少量的無機物成為焚燒灰,因而最終需要處置的物質很少,不存在重金屬離子的問題,焚燒灰可制成建筑材料等有用的產品,是相對比較安全的一種污泥處置方式;③污泥處理速度快,不需要長期儲存;④污泥可就地焚燒,不需要長距離運輸;⑤可以回收能量用于發電和供熱。

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