6.3.3土壤修复及改良
土壤修复及改良是指将污泥用作受到严重扰动土地的修复和改良土,从而恢复废弃土地或保护土壤免受侵蚀。污泥可用在采煤场、取土坑、露天矿坑和垃圾填埋场等。
该方法的具体操作方式和环境影响取决于所施用场地的原有用途。
当目标是改善土壤质量时,可采用污泥直接施用或与其它肥料混合施用的方式。
6.4消耗及污染物排放
6.4.1土地利用物料消耗
污泥运输车辆和施用机械消耗燃料或电能,其消耗水平与施用量以及施用场地位置、大小和利用情况等有关。
6.4.2土地利用污染物排放
6.4.2.1大气污染物
污泥贮存、运输及施用到土壤中后,污泥中的有机组分会持续挥发或降解,产生恶臭物质,以氨、硫化氢和烷烃类气体等形式排放。
污泥原料的贮存、运输、装卸以及污泥土地利用等过程会排放粉尘。
6.4.2.2水污染物
污泥土地利用时的运输和存储过程有滤液产生。
6.4.2.3有机污染物
经稳定化工艺(厌氧消化和好氧发酵等)处理后的污泥中仍含有未降解有机物,且含有少量难降解有机化合物,如苯并(a)芘、二噁英、可吸附有机卤化物和多氯联苯等。
6.4.2.4重金属及其化合物
污泥中主要含有铜、锌、镍、铬、镉、汞和铅等重金属,多以离子化合物形态存在,在土地利用过程中,应特别关注铜、锌和镉造成的环境问题。
6.4.2.5病原菌
经无害化处理后的污泥中蠕虫卵死亡率通常大于95%,粪大肠菌群菌值大于0.01。
6.4.2.6营养元素(氮、磷、钾等)
土地利用过程中,污泥中的氮、磷、钾等营养元素会随径流以淋失的方式进入地表水,以渗透的方式进入地下水体。
7 污泥焚烧技术
7.1工艺原理
污泥焚烧是指在一定温度和有氧条件下,污泥分别经蒸发、热解、气化和燃烧等阶段,其有机组分发生氧化(燃烧)反应生成CO2和H2O等气相物质,无机组分形成炉灰/渣等固相惰性物质的过程。
7.2工艺流程及产污环节
污泥焚烧系统主要由污泥接收、贮存及给料系统、热干化系统、焚烧系统(包括辅助燃料添加系统)、热能回收和利用系统、烟气净化系统、灰/渣收集和处理系统、自动监测和控制系统及其他公共系统等组成。污泥干化焚烧工艺流程及产污环节见图5。
图5 污泥干化焚烧工艺流程及产污环节(略)
7.3污泥焚烧工艺类型
7.3.1前处理技术
污泥焚烧前处理技术通常指脱水或热干化等工艺,以提高污泥热值,降低运输和贮存成本,减少燃料和其他物料的消耗。
热干化工艺有半干化(含固率达到60%~80%)和全干化(含固率达到80%~90%)两种。热干化工艺一般仅用于处理脱水污泥,主要技术性能指标(以单机升水蒸发量计)为:热能消耗 2940~4200KJ/kgH2O;电能消耗 0.04~0.90kW/kgH2O。
污泥含固率在35%~45%时,热值为4.8~6.5MJ/kg,可自持燃烧,通常后面直接接焚烧工艺。用作土壤改良剂、肥料,或作为水泥窑、发电厂和焚烧炉燃料时,须将污泥含固率提高至80%~95%。
7.3.2单独焚烧
单独焚烧是指在专用污泥焚烧炉内单独处置污泥。
流化床焚烧炉是目前单独焚烧技术中应用最多的焚烧装置,主要有鼓泡式和循环式两种,其中尤以鼓泡流化床焚烧炉应用较多。
污泥单独焚烧时,在焚烧炉启动阶段,可通过安装启动燃烧器或向焚烧炉膛内添加辅助燃料等方式将炉膛温度预热至850°C以上,然后向焚烧炉炉膛内供给污泥。
7.3.3混合焚烧技术
7.3.3.1污泥与生活垃圾混烧
在生活垃圾焚烧厂的机械炉排炉、流化床炉、回转窑等焚烧设备中,污泥可以以直接进料或混合进料的方式与生活垃圾混合焚烧。
污泥与生活垃圾直接混合焚烧时会增加烟气和飞灰产生量,降低灰渣燃烬率,增加烟气净化系统的投资和运行成本,降低生活垃圾发电厂的发电效率和垃圾处理能力。
7.3.3.2污泥的水泥窑协同处置
经水泥窑产生的高温烟气干化后的污泥进入水泥窑煅烧可替代部分黏土作为水泥原料,达到协同处置污泥的目的。干化后的污泥可在窑尾烟室(块状燃料)或上升烟道、预分解炉、分解炉喂料管(适用于块状燃料)等处喂料。
利用水泥窑系统处置污泥时须控制污泥中硫、氯和碱等有害元素含量,折合入窑生料其硫碱元素的当量比S/R应控制为0.6~1.0,氯元素应控制为0.03~0.04%。
利用水泥窑焚烧污泥的直接运行成本为60~100元/t(80%湿污泥)。
7.3.3.3污泥的燃煤电厂协同处置
可利用燃煤电厂的循环流化床锅炉、煤粉锅炉和链条炉等焚烧炉将污泥与煤混合焚烧。为提高污泥处置的经济性,优先考虑利用电厂余热干化污泥后进行混烧。
直接掺烧污泥会降低焚烧炉内温度和焚烧灰的软化点,增加飞灰产生量,增加除尘和烟气净化负荷,降低系统热效率3%~4%,并引起低温腐蚀等问题。