基于污泥干化焚燒運行研究的若干建議

水處理網(wǎng)訊:導(dǎo)讀

2014年，上海啟動了中心城區(qū)污泥項目前期研究，因“水十條”及《上海市水污染防治行動計劃實施方案》，污泥項目獲得巨大的推動力，白龍港、竹園和石洞口三大片區(qū)污泥項目建設(shè)加快步伐，到2018年4月，三大項目已先后開工，正在全力向著既定目標而奮進。對上海市中心城區(qū)三大片區(qū)城鎮(zhèn)污水污泥處理工程總體情況進行了介紹，基于上海市三大片區(qū)污泥干化焚燒處理工程運行情況，結(jié)合上海市新一輪的城鎮(zhèn)污水廠污泥干化焚燒工程前期研究過程中存在的主要問題，討論了上海市城鎮(zhèn)污水廠污泥干化焚燒工程主要建設(shè)特點，給出了城鎮(zhèn)污水廠污泥干化焚燒工程建設(shè)若干建議，同時提出了城鎮(zhèn)污水污泥干化焚燒工程建成運行后需要持續(xù)關(guān)注的問題。

作者簡介：周驊(1966－)，男，河北武安人，學(xué)士，高級工程師，從事污水處理、污泥處理工程建設(shè)及研究工作。

1工程概述

按照上海市污水處理戰(zhàn)略規(guī)劃和污水、污泥專業(yè)規(guī)劃，中心城區(qū)劃分為石洞口、竹園、白龍港三大片區(qū)，各片區(qū)內(nèi)的污水處理實施“集中為主、分散為輔”的處理格局。經(jīng)多年建設(shè)，已經(jīng)形成以合流污水一期工程等大型污水輸送干線為骨架，以白龍港、竹園、石洞口污水廠等終點廠集中處理為支撐的污水處理總體格局，為城市安全運行和城市水環(huán)境治理，提供了必要的基礎(chǔ)條件，也在近些年為城市污水治理作出了較大貢獻。隨著水環(huán)境要求的日益提高，大型污水處理廠陸續(xù)實施提標改造工程，隨之也就產(chǎn)生了污泥處理處置的迫切需要。為此，上海從2014年起開展了針對三大污水片區(qū)的污泥處理工程的前期研究。到2018年4月，三大污泥項目已開工建設(shè)。上海市中心城區(qū)三大片區(qū)污泥工程布置見圖1。

圖1上海市中心城區(qū)三大片區(qū)污泥工程布置

1.1白龍港片區(qū)污泥處理工程

白龍港片區(qū)內(nèi)有亞洲規(guī)模最大的污水處理廠白龍港污水廠，設(shè)計處理能力為280×104m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級A標準（以下簡稱“一級A標準”）。白龍港片區(qū)目前正在新建虹橋污水廠，設(shè)計處理能力為20×104m3/d，出水執(zhí)行“一級A標準”。

白龍港污水廠內(nèi)已建204tDS/d的厭氧消化污泥處理設(shè)施，采用污泥濃縮、厭氧消化、脫水、干化工藝。該工程利用污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣作為污泥中溫消化及污泥干化處理的熱源，消化后部分污泥進行干化處理，該工程于2011年投運。

白龍港污泥處理二期工程設(shè)計規(guī)模為486tDS/d（2430t/d，含水率80%），包括白龍港污水處理廠448tDS/d污泥量和虹橋污水處理廠38tDS/d污泥量，該工程采用“干化+焚燒”工藝，設(shè)6條干化焚燒線，主要建設(shè)內(nèi)容有干化、焚燒、煙氣處理設(shè)施、除臭設(shè)施及相關(guān)配套設(shè)施。

白龍港污泥處理二期工程焚燒產(chǎn)生的煙氣排放執(zhí)行上海市地方標準《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標準》（DB31/768—2013）；廠界同時滿足上海市地方標準《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標準》（DB31/982—2016）和國家標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）及《惡臭污染物排放標準》（GB14554—1993）。區(qū)域邊界噪聲執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12348-2008）II類標準。該工程已于2018年3月開工建設(shè)。

1.2竹園片區(qū)污泥處理工程

竹園片區(qū)有竹園一廠、竹園二廠和升級補量工程（曲陽污水處理廠、泗塘污水處理進行功能調(diào)整，規(guī)劃上將不再運營），設(shè)計處理能力為220×104m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行“一級A標準”。

竹園片區(qū)已建成竹園污泥干化焚燒廠，建設(shè)規(guī)模為150tDS/d（750t/d，含水率為80%）。采用“干化＋焚燒”處理工藝，共設(shè)置2條焚燒線，該項目已于2015年實現(xiàn)投產(chǎn)運行。

竹園污泥擴建工程，建設(shè)規(guī)模為223tDS/d（1115t/d，含水率為80%)，采用“干化+電廠協(xié)同焚燒”的工藝路線，該工程進廠脫水污泥含水率為80%左右，經(jīng)干化處理后，平均含水率降至30%左右，由密閉式卡車將干污泥運輸至外高橋第二電廠或第三電廠協(xié)同焚燒。

該工程臭氣排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標準》（DB31/982—2016）；噪聲防治執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12348—2008）II類標準。該工程已于2018年3月開工建設(shè)。

1.3石洞口片區(qū)污泥處理工程

石洞口片區(qū)有石洞口污水處理廠、泰和污水處理廠、吳淞污水處理廠共3座污水處理廠。石洞口污水廠是上海第一座大型生物處理的污水廠，設(shè)計處理能力為40×104m3/d，目前出水水質(zhì)執(zhí)行“一級A標準”。石洞口片區(qū)內(nèi)，正在建設(shè)的全地下式污水處理廠泰和污水處理廠，設(shè)計處理能力為40×104m3/d，出水水質(zhì)在“一級A標準”的基礎(chǔ)上，氨氮和總磷指標進一步提升至地表水IV類水標準。石洞口片區(qū)內(nèi)還有正在運行的吳淞污水處理廠，設(shè)計處理能力為4×104m3/d。

目前，石洞口污水處理廠內(nèi)正在建設(shè)的污泥干化焚燒設(shè)施“石洞口污泥完善工程”規(guī)模共計72tDS/d（360t/d，含水率為80%)，包括石洞口污水處理廠現(xiàn)有污泥干化焚燒處理設(shè)施和新建的污泥干化焚燒處理設(shè)施。石洞口污水處理廠現(xiàn)有污泥干化焚燒處理設(shè)施建成于2004年，采用“干化+焚燒”工藝，是國內(nèi)首座城鎮(zhèn)污水污泥大型干化焚燒設(shè)施，運行至今積累了寶貴的經(jīng)驗。由于近年來煙氣排放標準的提高，對現(xiàn)有污泥干化焚燒設(shè)施提出了改造需求。“石洞口污泥完善工程”新線采用“干化+焚燒”工藝，設(shè)2條干化焚燒線，于2018年建成投產(chǎn)。

石洞口污泥處理二期工程設(shè)計規(guī)模128tDS/d，采用獨立焚燒工藝。泰和污水處理廠污泥干化后車載運輸至本工程進行焚燒。該工程已于2018年4月開工建設(shè)。

石洞口污泥處理二期工程焚燒產(chǎn)生的煙氣排放標準、臭氣控制標準與白龍港污泥處理二期工程一致。

2項目建設(shè)特點

2.1“集約化”建設(shè)

以往的污泥處理以實現(xiàn)污水廠內(nèi)污泥含水率達80%為目標，主要實現(xiàn)方式是機械脫水。隨著污泥填埋要求的提出，后又陸續(xù)建設(shè)了就地或集中的深度脫水設(shè)施，白龍港污水廠還建設(shè)了干化設(shè)施，使之滿足污泥填埋的要求。在這一階段，盡管也實施了局部的集中處理，但受場地、設(shè)施、環(huán)境等方面的約束，是“被動式”而非“主動式”的集中。

在本輪三大污泥處理項目前期研究起步時，按照專業(yè)規(guī)劃的要求，從片區(qū)內(nèi)集中處理處置的原則出發(fā)，開展前期研究。“集約化”建設(shè)主要體現(xiàn)在：三大片區(qū)內(nèi)污水廠進行“集約化”調(diào)整；在三大片區(qū)內(nèi)建設(shè)三大污泥集中處理中心，并充分利用已有設(shè)施，統(tǒng)籌兼顧、因地制宜，從而實現(xiàn)污水污泥的“集約化”建設(shè)。

2.2“設(shè)計能力”與“規(guī)劃規(guī)模”

在以往設(shè)計中，污泥干化焚燒項目往往與污水廠設(shè)計思路類似，采用年日均的概念，但在實際運行中，會因為年度檢修而停產(chǎn)，或者由于污水廠季節(jié)性水量增長而出現(xiàn)泥量增長，這種情況下，往往會因為受限于設(shè)計處理能力而帶來生產(chǎn)上的被動。

鑒于此，項目前期研究中，對污泥干化焚燒設(shè)施的處理能力的確定時，考慮了年度檢修時間（年運行時間按照7200h考慮），同時還考慮了污水季節(jié)性波動等因素造成的泥量的增加，給出了一定的余量。因此污泥干化焚燒設(shè)施的設(shè)計處理能力大于規(guī)劃規(guī)模。

2.3煙氣和除臭冗余設(shè)計

污泥干化焚燒項目由于處理對象的特殊性，煙氣排放、除臭對整個項目而言非常重要，從某種意義上說它的重要性并不亞于主體工藝本身。

在污泥干化焚燒項目中，煙氣處理系統(tǒng)采用“SNCR（爐內(nèi)）＋靜電預(yù)除塵＋干式反應(yīng)器＋布袋除塵器＋濕式脫酸塔＋煙氣再熱”，排入煙囪前還設(shè)置了“物理吸附”作為備用環(huán)節(jié)，確保煙氣達標。

除臭工程包括設(shè)備加罩及隔斷、惡臭氣體輸送和惡臭氣體處理三個部分。針對污泥干化焚燒工程不同區(qū)域的特點，采用離子送風(fēng)、生物除臭、化學(xué)洗滌、活性炭吸附除臭、植物液噴淋等組合工藝。進人空間的臭氣處理采用前端離子送風(fēng)，“末端生物濾池+化學(xué)洗滌+活性炭吸附”的組合處理工藝，并對重點區(qū)域輔以植物液噴淋，不進人空間臭氣處理采用“末端生物濾池+化學(xué)洗滌+活性炭吸附”的組合處理工藝。

在前期研究中，對煙氣及除臭的設(shè)計，進行了多方案研究，以確保煙氣和除臭達到新的標準。

2.4統(tǒng)籌兼顧和因地制宜

①統(tǒng)籌兼顧

三個污泥項目必須做到三大片區(qū)之間的片區(qū)統(tǒng)籌、片區(qū)內(nèi)部的各污水處理廠及污泥處理設(shè)施的統(tǒng)籌、新建工程與現(xiàn)狀工程設(shè)施的統(tǒng)籌。

三個污泥項目以響應(yīng)《上海市水污染防治行動計劃實施方案》“以中心城三大污水片區(qū)為重點，加快污泥處理設(shè)施建設(shè)，確保污水處理廠污泥安全處置。繼續(xù)推進石洞口、竹園以及白龍港污泥處理處置設(shè)施等重點工程建設(shè)”，中心城區(qū)三大片區(qū)污水廠污泥處理方式“以獨立焚燒為主、協(xié)同焚燒為輔”。

三大污泥項目均需考慮三大片區(qū)各污水處理廠污水處理工藝、污泥出廠含水率、污泥運輸與接收等環(huán)節(jié)。

三個污泥項目都建立在既有項目基礎(chǔ)上，必須考慮新建工程與現(xiàn)狀工程之間的關(guān)系，打通鏈路，有機整合，做到與現(xiàn)狀工程的兼顧。

如白龍港現(xiàn)狀污泥處理工程采用“厭氧消化+干化”工藝路線，由于老港填埋場容量限制，不能再接收厭氧消化后干化的污泥，因此在白龍港污泥處理二期工程前期研究時，需統(tǒng)籌考慮現(xiàn)狀污泥設(shè)施在新建工程的利用。

②因地制宜

盡管污泥專業(yè)規(guī)劃為各片區(qū)污泥處理處置制定了方向，但到實際研究階段，還得結(jié)合各項目時空特點因地制宜。

白龍港污泥處理二期工程，由于所處位置的特殊性，廠址附近有國家重要軍事設(shè)施，既要滿足污泥項目用地指標、建構(gòu)筑物高度等需求，又必須滿足軍事功能的要求，這一矛盾就成了本項目的重點之一。經(jīng)軍地協(xié)調(diào)和論證，白龍港污泥處理二期工程局部地塊設(shè)置成了下沉式的結(jié)構(gòu)。竹園污泥處理廠和外高橋電廠僅一路相隔，且目前采用外高橋電廠蒸汽，因此，客觀上有條件實現(xiàn)協(xié)同焚燒。石洞口污泥處理二期工程，與石洞口污水廠及石洞口污泥完善工程之間相隔楊盛河，石洞口污泥處理二期工程污泥焚燒后有富余的蒸汽，需考慮管線的跨越或連通方式。

因此，三大污泥項目必須因地制宜，從而實踐了綠色循環(huán)的理念。

3思考與建議

目前，上海市中心城區(qū)三大污泥項目均已經(jīng)開工建設(shè)，各項目上述特點的最終實現(xiàn)，需要建設(shè)者和今后運行單位的不懈努力，筆者以為，還有幾項工作需要關(guān)注。

3.1“能力”的設(shè)計條件

如前所述，本次三個項目的前期研究中，都在規(guī)劃規(guī)模的基礎(chǔ)上，做了適當(dāng)?shù)姆糯?，留有適當(dāng)?shù)娜哂?，這種做法是否就一定合適，冗余量到底取多大更符合污泥干化焚燒工藝路線，還得通過今后長期的運行考驗。

同時，筆者想提示的是，任何設(shè)計冗余都有“邊界”，不可能無限制的放大。例如白龍港項目，其設(shè)定的邊界條件是1條線停機檢修也可滿足白龍港片區(qū)污泥處理的需求，這也是今后必須充分考慮的運行邊界條件。同時，對運行單位來說，也得從實際出發(fā)，運用底線思維，制定必要的應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的突發(fā)工況和極端不利情況。

3.2高效實現(xiàn)煙氣和除臭的設(shè)計初衷

在前期研究階段，建設(shè)單位、設(shè)計單位多次組織技術(shù)論證，設(shè)計文件也已經(jīng)專家審定、政府批準。但實事求是地說，現(xiàn)在的煙氣處理和除臭工藝，可以說是“十八般武藝”一起上陣。盡管如此，實際運行是否一定能實現(xiàn)初衷，還得需要實踐來回答。

在論證和評審階段，實際上也是存在不同的技術(shù)觀點，之所以最后形成現(xiàn)在的技術(shù)路線，很大程度上就是對煙氣和除臭的新標準的實現(xiàn)，缺乏實踐的案例，是“誰都無法從理論上加以否定”的結(jié)果。事實上，是否還需要增加“第十九般武藝”，還是只要“十七般武藝”就足夠，還得通過實踐來驗證，也是今后運行中非常值得持續(xù)關(guān)注、不斷總結(jié)的。在這里，筆者要提示的是，今后的運行單位需要萬分小心地運行這些設(shè)備，特別是污泥全產(chǎn)量高位運行階段，務(wù)必滿足煙氣達標排放的剛性的法律法規(guī)要求。

3.3持續(xù)檢測水質(zhì)和泥質(zhì)

三大片區(qū)多年的、持續(xù)的污水水質(zhì)及污泥泥質(zhì)的檢測，為前期研究提供了豐富的數(shù)據(jù)支撐。但是，隨著上海市雨污水治理的發(fā)展，服務(wù)范圍內(nèi)的污水量、水質(zhì)等情況必將發(fā)生一些變化，如雨污混接改造、上游輸送管網(wǎng)低水位運行等，對進廠水質(zhì)是否會帶來提升從而增加泥量，低水位運行后是否會帶來大量的砂渣，各片區(qū)目前污泥熱值的不同，對片區(qū)間污泥調(diào)度會否帶來影響等，這些問題需要從現(xiàn)在開始持續(xù)關(guān)注。

本文刊登于《中國給水排水》第16期：基于上海市污泥干化焚燒運行研究的若干建議作者：上海市城市排水有限公司周驊