污水处理技术工艺

污水处理中污泥焚烧处理工艺的兴起与发展

污泥焚化(热分解)是指污泥固体在无氧或低氧的大气中,在高温(500-1000°c)下分解成气体、焦油和灰烬残渣的过程。污泥焚烧的处理对象主要是清除水泥蛋糕。水泥蛋糕的含水量仍然是45到86英寸。含水量高,体积大,可干燥或焚烧。干燥后,污泥含水量可降低到20%~40%。焚烧处理,水含量可降至0,体积小,易于运输和处置。

污泥焚烧的初步研究始于1959年,由美国的诺亚(Noack)和施莱辛格(施莱辛格)分别于1959年和1960年在彼得堡能源中心(匹兹堡能源中心)进行。污泥焚烧的共同特点是能量的循环利用。脱水污泥(65-85%的水和7500-15000 kJ/kg的固体热值)热值较低。因此,在焚烧过程中必须添加辅助燃料,因此应设计最小流量的辅助燃料。世界上第一台燃烧污泥的流化床锅炉于1962年在美国华盛顿州林沃德建成,至今仍在运行。1970年后,日本研究人员Hiraoka等人进行了基础研究。1973年,美国的Olexsey指出了1974年焚烧技术和1975年Kalinske技术的优势。1976年10月在悉尼举行的第八届国际水污染研究会议上,马吉玛(Majima)等人发表了关于多段炉分解应用的研究报告。1977年4月在日本东京举行的日美污水处理技术会议上,卡希娃亚(Kashiwaya)发表了大阪川端处理厂多级焚烧炉应用研究的结果,证实了多级焚烧炉工艺的可行性。此后,川端处理厂等地相继建成了剩余污泥焚烧炉,至今运行状况良好。

韩国Kyungki省宽多里污水处理厂正在调试三星建筑公司(Samsung Construction Company)最近开发的一种新的污泥焚化工艺。泰国的Samupakam正在建设东南亚最大的污水处理厂,其污泥处理单元将采用焚化工艺。在我国的城市污水处理厂中,只有深圳特区的污水处理厂用于焚烧。对于工业废水污泥的焚烧,国内应用甚少。化学部第三设计院设计的齐鲁20万t乙烯污水处理厂污泥量为2100 kg/h,采用二级水平灰砖焚烧炉焚烧。活性污泥流化床焚烧炉是由北京燕山石化总厂设计的。热载体是粉状沙针。通过压力式喷嘴将污泥注入炉内。燃烧燃料与空气混合,产生热风。但炉子没有连续运行。香港政府已决定兴建2套每日处理能力6000吨的焚化炉和能源回收设备。预计将在2007年举行。第一套设备将投入使用。

焚烧炉类型有旋转式焚烧炉、立式多级炉(多级竖炉)、流化床等多级焚烧炉。流化床焚烧炉具有以下特点:(1)由于流化床内颗粒的剧烈运动,颗粒与气体之间的传质换热非常快,单位面积处理能力很大;(2)由于流化床处于完全混合状态。因此,除超大块料外,添加到流化床中的固体废物可以在瞬间均匀分散;(3)由于载体本身可以储存大量热量,处于流动状态,床层反应温度均匀,局部过热现象少发生,床层温度易于控制。即使一次投入大量的可燃废物,也不会产生快速冷却或快速加热的现象:(4)在处理大量挥发性物质(如含油污泥)时,不存在多级炉子爆炸的危险;(5)流化床具有结构简单、机械传动部件少、故障少、施工成本低等优点;6过量空气系数较小;流化床具有结构简单、机械传动部件多、造价低等优点。特别是流化床焚烧炉还具有自身独特的优点,如燃料适应性广,易于实现对SO2、NOx等有害气体的控制,还可以获得较高的燃烧效率,污泥焚烧灰渣具有多种用途等。因此,流化床焚烧炉得到了很好的应用,如有道尔-奥利弗(Dorr-Oliver)流化床焚烧炉、科克兰(Copeland)流化床焚烧炉、旋转流化床焚烧炉、带干燥段的流化床焚烧炉等。

目前,在日本、奥地利、丹麦、法国、瑞士、德国等国家,污泥焚烧是污泥处理的主要方式。近年来,污泥焚烧技术逐渐成为污泥处理的主流,越来越受到世界各国的青睐。这是因为与其他方法相比,焚烧具有突出的优势:1)焚烧可以将剩余污泥量减至最小,它可以解决污泥占用大量空间的其他方法的缺点,这对于日益紧张的土地资源非常重要;2)焚烧后,水和或剩余污泥中的有机物被分解,只留下少量无机物。焚烧灰是一种相对安全的污泥处理方法,因为需要处理的物质很少,而且不存在重金属离子问题。焚烧灰烬可以制成有用的产品,如建筑材料。这是一种相对安全的污泥处理方法。第三,污泥处理速度快,不需要长期储存;第四,污泥可以就地焚烧,无需长途运输;第四,可以回收能源发电、供热。。

污水处理中污泥焚烧处理工艺的兴起与发展

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