【摘要】：污泥的處理處置應(yīng)首先遵循處置決定處理、處理適合處置的原則,在確定處置方法時(shí)應(yīng)綜合考慮污泥的泥質(zhì)、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件、環(huán)境容量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素,因地制宜,尋找一種安全穩(wěn)妥、經(jīng)濟(jì)合理的處置方法,以此來(lái)確定整個(gè)處理、處置的技術(shù)路徑。本文以杭州市七格污水處理廠為例,分析表明:其產(chǎn)生的污泥化學(xué)成分波動(dòng)不大,重金屬含量基本滿足規(guī)范要求,干化協(xié)同焚燒(水泥或煤)不失為一種比較好的選擇。為了探明污泥的干化特性,分別使用圓盤式與槳葉式這兩種小型間壁式污泥攪拌干化機(jī),對(duì)七格污水廠污泥進(jìn)行干化試驗(yàn)研究。在高溫工況(180℃)下,污泥干化速率較快,干化粘滯區(qū)較短,能維持在高蒸發(fā)速率下較長(zhǎng)時(shí)間,而且干化機(jī)功率輸出較穩(wěn)定,沒有很大波動(dòng)。在低溫工況(160℃及140℃)下,污泥干化速率明顯減緩,污泥進(jìn)入結(jié)團(tuán)粘滯區(qū)后,較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)均保持這一狀態(tài),使得干化速率受到到明顯影響,在干化末期結(jié)團(tuán)破碎,干化速率出現(xiàn)跳躍上升,但很快下降趨近于零。同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同類型的干化設(shè)備,干化過程也不相同;在槳葉式干化機(jī)中,污泥干化的粘滯區(qū)與結(jié)團(tuán)區(qū)的區(qū)分,相對(duì)于圓盤式干化機(jī)而言,顯得更加明顯。在同一干化機(jī)同一溫度下,不同的轉(zhuǎn)速對(duì)于污泥干化的過程也有一定的影響,隨著轉(zhuǎn)速的升高,干化速率有適當(dāng)提高。但隨著轉(zhuǎn)速越來(lái)越大,對(duì)干化速率的影響逐漸減小;綜合分析表明七格污水廠污泥粘滯區(qū)的位置是含水率40%～70%這一區(qū)間。在污泥干化過程中干化的尾氣成分較復(fù)雜,不僅含有氨氣、甲烷、有機(jī)酸等常見氣體,還含有HCN、HF、HCl等其他對(duì)人體有害的氣體,而且含量較高。HCN與氨氣的析出含量隨時(shí)間變化的曲線呈現(xiàn)很好的正相關(guān)性,兩者在各自的產(chǎn)生與析出過程中相互影響。干化冷凝液檢測(cè)結(jié)果表明,污泥干化冷凝液的COD、BOD5濃度均較高,冷凝液的pH值偏堿性,需進(jìn)一步處理后才能排放。通過熱重試驗(yàn)對(duì)污泥和煤摻燒的燃燒特性進(jìn)行了研究。從熱重曲線上看,污泥和煤的燃燒特性完全不同,污泥的燃燒過程中有兩類不同的物質(zhì)在不同溫度段進(jìn)行反應(yīng),燃燒緩慢,煤的燃燒過程中揮發(fā)分析出和固定碳燃燒同時(shí)進(jìn)行且反應(yīng)迅速劇烈。采用Coats-Redfern積分法對(duì)污泥和摻煤污泥的燃燒動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,煤及混合燃料與一級(jí)反應(yīng)擬合最好,隨著污泥摻混量的增大,反應(yīng)活化能逐漸降低。在垂直三段電加熱小型流化床上進(jìn)行了污泥單獨(dú)焚燒試驗(yàn)和污泥和煤摻燒試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)污泥的揮發(fā)分成分主要由甲烷、氫氣、一氧化碳組成,爐膛溫度越高,污泥在爐膛內(nèi)燃燒得越完全,保證污泥充分燃燒的爐膛溫度在800℃以上。污泥的各種重金屬含量較低,在單獨(dú)焚燒設(shè)備的設(shè)計(jì)上需考慮銅、鋅、鉛等半揮發(fā)分性金屬元素的控制,在與煤進(jìn)行摻燒時(shí)對(duì)重金屬釋放的影響并不大。氯元素在殘?jiān)�中的殘留量很�?常以氣態(tài)或小顆粒吸附的形式排入大氣,在焚燒設(shè)備的設(shè)計(jì)上需要考慮尾部煙道及除塵設(shè)備的防腐蝕措施。在煤粉鍋爐里摻燒污泥對(duì)二氧化硫和氮氧化物等常規(guī)污染物的影響不大,原有的控制措施足以滿足設(shè)備達(dá)到國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn),隨著污泥摻燒量的增大,二噁英的排放逐漸增加,考慮到實(shí)際工業(yè)過程中尾部煙氣處理設(shè)施還有90%以上的脫除效率,最終排放的二噁英的濃度會(huì)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。研究了干化污泥在水泥窯的協(xié)同焚燒。外摻試驗(yàn)表明污泥的最大摻入量應(yīng)控制在基準(zhǔn)配合比生料總量的1%。內(nèi)摻試驗(yàn)表明:全部用污泥替代頁(yè)巖參與生料配料技術(shù)上是不可行的;而采用污泥和頁(yè)巖混合物替代頁(yè)巖參與生料配方計(jì)算,同時(shí)微調(diào)砂巖和石灰石以及銅渣的量,污泥內(nèi)摻的最大摻量可達(dá)到應(yīng)用基配合比的12%。詳細(xì)比較了適合于七格污水處理廠污泥處理處置的不同設(shè)計(jì)方案,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)現(xiàn)在七格污水處理廠內(nèi)進(jìn)行熱干化后送水泥廠、熱電廠焚燒摻燒方案為最佳推薦方案,在此基礎(chǔ)上對(duì)污泥的熱干化協(xié)同焚燒工程作了較為深入的工程設(shè)計(jì)。污泥干化和協(xié)同焚燒技術(shù)成果在富陽(yáng)板橋紙業(yè)污泥焚燒工程和富陽(yáng)南方水泥有限公司進(jìn)行了工業(yè)性實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)試結(jié)果表明,污泥干化和協(xié)同焚燒是可行的,達(dá)到了環(huán)保要求,具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703