火力發電廠污泥改造方案探索

來源:《電力科技與環保》

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關鍵詞:污泥處理處置 污泥干化 污泥處理系統

    為了實現污泥處理處置無害化、減量化、穩定化和資源化,誕生了多種污泥處理處置技術路線,其中利用電廠煙氣余熱將污泥干化后與電廠配煤焚燒相結合是比較經濟且簡單易行的技術路線。針對污泥處理處置的技術路線進行分析和總結,為污泥處理、處置技術的應用提供參考。進而以肇慶2×350MW電廠工程為例,介紹火力發電廠廢水污泥處理系統的改造設計,提出污泥系統改造設計的方法,提出了相對安全的污泥系統改造方案。


    關鍵詞:減量化;資源化;燃煤電廠;廢水;污泥脫水;離心脫水機;污泥濃縮池;


    1 污泥處理概述


    污泥是污水處理后的必然產物,污泥是一種高水分的多孔介質物質,含水量高,未經處理的污泥含水率高達75%~99%,主要由吸附水、內部水、毛細水和間隙水組成。污泥中并含有潛在利用價值的有機質、氮、磷、鉀和各種微量元素,但也含有寄生蟲卵、病原微生物等致病物質,以及重金屬銅、鋅、鉻等。同時還含有難降解有毒有害物質多氯聯苯、二噁英等。由于污泥的這種特殊結構和組成成分不同,導致污泥處理處置的方法因此不同,甚至有的處理比較困難,如果不妥善處理,將會會對環境造成二次污染。


    大連夏家河污泥處理廠于2009年建成運行,是我國第一個采用BOT方式建設的城市污泥集中處理廠;該項目采用德國利浦公司(LIPP)厭氧發酵/工業化制氣技術,通過污泥厭氧罐對污泥厭氧消化分解,實現污泥減量化、穩定化、無害化;將系統產生的沼氣進行脫硫、脫碳處理后,供給城市燃氣管網,首次實現了污泥資源化綜合利用。


    2 污泥處理方法


    污水處理產生的污泥一般首先采用重力、氣浮或機械等方法對污泥進行預處理,同時根據不同成分污泥,加入PAM、石灰等,以便污泥進行沉降,然后送入壓濾機。常見的壓濾機為離心脫水機、板框壓濾機、箱式壓濾機、帶式壓濾機,經壓濾后的污泥含水率為60%~85%,體積可減少到原來的1/10,便于后續的處理。


    2.1 污泥農用


    污泥農用能耗低,運行費用低,其中有機部分可轉化成土壤改良劑成分,有利于恢復生態環境,但是重金屬等有害物質卻不能夠消除,將對土壤形成污染,而且植物吸收后的重金屬影響人體健康。


    2.2 污泥填埋、海洋傾倒


    污泥填埋、傾倒操作簡單,處理費用低,但是,隨著生態環境意識的加強,土地資源日益緊張,這種方式受到了各方面的批評和抵制。


    2.3 污泥焚燒


    污泥焚燒是最徹底的處理方法,它能使有機物全部炭化,殺死病原體,可最大限度地減少污泥體積,缺點在于處理設施投資大,處理費用相對較高。


    3 污泥處理在燃煤電廠的應用分析


    由于土地資源緊張以及環境污染等其它問題,特別是在大城市,污泥土地利用和填埋比例逐漸下降,而焚燒比例不斷上升,并逐漸成為主要的污泥處理手段之一。由于經過預處理的污泥含水量仍然很高,不能夠直接焚燒,必須進行深入干化。利用燃煤電廠排放的煙氣余熱進行污泥干化,既解決了污泥干燥的能源消耗問題,又提高了電廠的效率。


    燃煤電廠排放的煙氣余熱屬于低品位熱量,煙氣排放量大、溫度低,很難進行回收,大部分熱量排放到大氣環境中了。但此部分煙氣中含有的熱量卻是污泥干化的理想熱源,將廢棄的煙氣余熱再利用,經過對污泥干活,排放煙氣溫度降低,對煙霧消白起到了良好的效果。經干化處理后的污泥熱值低,一般需要添加輔助燃料協同焚燒,燃煤電廠本身需要燃燒大量的煤炭,將污泥和原煤混合摻燒用來發電,焚燒后的灰渣通過電廠原有的灰渣系統排放。即增加了熱值,又解決了輔助燃料問題。此方案將大大降低了污泥處理的運營成本,是能源循環再利用的典型應用,既解決了污泥干燥的能源消耗問題,又提高了電廠的效率。污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術工藝流程見圖1。



    利用燃煤電廠煙氣余熱進行污泥熱干化焚燒技術具有以下特點和優點:


    (1) 污泥無害化、穩定化。燃煤電廠煙氣除塵后煙氣溫度一般在120~200℃,利用煙氣余熱干化污泥,屬于低溫熱化干燥污泥,污泥的有害氣體釋放量少,降低了污泥干化過程中產生的污染物,干化過程中濕污泥可以吸附煙氣中的PM2.5、PM10;濕污泥在干化過程中可以吸收煙氣中20%~25%的SO2;大量的煙氣對污泥干化過程中釋放的少量氣體有稀釋和化學作用,不僅確保煙囪排放的氣體達標,而且使煙囪排放的氣體更加干凈。所以利用煙氣余熱干化污泥技術實現了污泥無害化、污泥穩定化處理,同時也把污泥對環境影響程度降到最低。


    (2) 污泥減量化。污泥干化使污泥含水率由80%降至30%,體積可以減少4~5倍。實現了污泥減量化。


    (3) 污泥資源化。污泥干化、協同焚燒處理處置后,污泥的原始熱值得到充分利用,焚燒后的灰渣可以作為建筑材料、路基材料等加以利用,實現了污泥處理處置的資源化利用價值。


    (4) 工藝簡單。污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術工藝,需要增加污泥存儲系統、輸送系統、干化系統、釋放氣體控制系統和儲熱系統。整個工藝結構簡單,系統穩定,不影響鍋爐的正常運行。


    (5) 處理成本低。燃煤電廠的煙氣排量很大,煙氣蘊含著巨大的熱能。利用煙氣余熱干化污泥,污泥的有機質不被破壞、保存了95%以上的原始污泥熱值。這樣將大大降低了污泥處理處置的投資成本和運營成本。


    依據上述因素污泥利用煙氣余熱干化協同燃煤焚燒技術,從根本上實現了污泥處理處置的無害化、減量化、穩定化和資源化目標。


    4 肇慶市大旺高新區及肇慶電廠污泥處理


    4.1 肇慶市大旺高新區情況介紹


    近年來,肇慶積極引入市場化手段,加強環境保護,大力謀劃,推進環保產業發展。為解決污泥處理問題,環保企業運用新技術,以污泥制磚,每年可處理30萬t污泥。肇慶電廠所在的大旺鎮,常住人口15萬,污水廠日處理量25000t/d,實際處理水量大約為10000t/d,污泥產量少,有機成分含量小,采用煙氣干化焚燒方案并不經濟,所以采用簡單填埋處置。待污泥量增加到一定量,可以考慮采用電廠熱煙氣來進行污泥干化焚燒方式來處理。


    4.2 肇慶電廠污泥處理現狀


    肇慶電廠2×350MW機組正常運行時產生的廢水量約23m3/h,24h連續運行,平污泥產生量約為50kg/t,含水率70%~80%。廢水經過處理后產生的污泥主要含有石灰石、金屬氫氧化物沉淀物、鈣鹽沉淀物,污泥具有鹽分高,有機物含量低,不易脫水等特性。


    (1) 目前,電廠污泥處理系統是將水質凈化系統污泥、工業廢水系統污泥、脫硫廢水系統污泥、生活廢水污泥匯總后集中脫水處理,污泥處理的量大,現場配置的兩臺國產板框壓濾機的處理能力不足,無法及時處理全部污泥,導致絮凝沉淀池和污泥濃縮池內污泥淤積,嚴重影響系統的正常運行,給企業安全生產帶來較大壓力。更重要的是凈化系統污泥和其他污泥混合,后續的污泥的后續處理成本提高。


    (2) 由于水質凈化系統的污泥主要是來自北江水中泥沙的沉積,且泥量較大,脫水后可直接填埋。而工業廢水系統、脫硫廢水系統、生活廢水系統的污泥量較少,但與水質凈化系統污泥的性質不同,其污染離子含量高,均為有害污泥,需進行深度處理。如將水質凈化處理系統污泥分開脫水處理,將大大減少有害污泥的處理量,從而降低污泥處理成本,減少環境污染。


    (3) 現有污泥濃縮池的上清液自流進入工業廢水處理系統,處理后的廢水少量回用生產現場,大部分廢水排往市政污水處理廠,增大了廢水的排放量。如果將水質凈化處理系統污泥分開脫水處理,則該系統析出的水可返回水質凈化處理回收水池再利用,提高污水回用率,降低生產成本。


    4.3 改造方案簡介


    采用水質凈化系統污泥和其他污泥分開的方案,將凈化系統污泥單獨處理。


    (1) 實施方案及設備參數


    新增1臺出力為15m3/h 的離心脫水機處理凈化系統污泥,同時預留1套脫水機的場地。脫水機安裝在二樓,標高為7.85m,下部設置泥斗,泥斗采用液壓系統控制,泥斗容積8m3,PLC系統控制箱1套、污泥進料泵2臺、PAM加藥裝置1套、沖洗水泵1臺及其配套管路等。新增1臺污泥濃縮池,容積100m3,用于濃縮工業污泥。


    (2) 建筑物參數


    安裝離心脫水機的建筑物(脫水車間)設計為兩層,單層建筑面積為86.7m2,二層為全封閉形式,配套安裝電動起重機1臺(2T)。建筑物采用現澆鋼筋混凝土結構方式。


    (3) 實施效果


    項目改造完成后經調試試運,系統能夠達到額定出力,將對電廠安全、節能、環保等方面起到重要的作用。


    5 結語


    經過初步分析,進行電廠污泥處理的合理方案應該將凈化系統的污泥和其他污泥分開,能夠減少污泥排放,降低生產成本,提高資源綜合利用率。同時具有以下優勢:


    (1) 可以改善電廠化學污泥系統的運行狀況,提高全廠污泥處理系統的出力,增強系統運行的可靠性和靈活性,有利于安全生產。


    (2) 有利于降低有害污泥處理量,減少環境污染,從而降低污泥處理成本和電廠環保投入。有利于污水回收再利用,減少全廠耗水量,有良好的經濟效益。

    (審核編輯: Doris)

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