污泥与生活垃圾协同焚烧处理研究

污泥与生活垃圾协同焚烧处理研究

谭啸

湖南天为环保科技有限公司

摘要：随着我国城市建设的快速发展，市政污泥的产生量逐年增加，生态环境承受着巨大的压力。如何科学有效地处理市政污泥，实现污泥的减量化、资源化、无害化,是我国“十四五”规划的重要目标之一。2021年6月，国家发展改革委住房城乡建设部印发的《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》中指出,到2025年城市污泥无害化率达到95%以上；到2035年，全面实现污泥无害化处置。2022年2月,国家发展改革委等部门发布的《关于加快推进城镇环境基础设施建设的指导意见》中，明确了要健全污水收集处理及资源化利用设施，强化设施协同高效衔接，重点推动市政污泥处置与垃圾焚烧等有效衔接，推动生活垃圾焚烧设施掺烧市政污泥、沼渣、浓缩液等废弃物，实现焚烧处理能力共用共享。基于此，本篇文章对污泥与生活垃圾协同焚烧处理研究进行研究，以供参考。

关键词:污泥；协同处理；污泥干化；污泥含水量

引言

２０１９年７月，垃圾分类在全国推行，干湿分类成为了垃圾分类的基本模型，湿垃圾一般为原生活垃圾中的厨余组分，干垃圾一般为原生活垃圾中纸类、橡塑、织物、灰土等的集合。垃圾分类的推行，使得大部分湿垃圾（厨余组分）从生活垃圾中分出，入厂物料的巨大变化让垃圾焚烧厂面临着许多新的挑战。目前，已有部分学者对此进行了探索，研究发现厨余干基热值１４.３４ＭＪ／ｋｇ，具有热处理的潜力；分别研究了垃圾分类对焚烧厂垃圾的水分、热值、烟气污染物等方面的影响，结果显示，分类后出现了进厂垃圾含水率减少、热值增加、氯和重金属减少等情况。这些研究对未来焚烧厂的优化调整提供了良好的参考资料。但在焚烧厂发电量方面还缺乏系统性的研究。

1易腐组分占比对焚烧厂发电量的影响

1.1易腐组分占比

指的是易腐组分在原生生活垃圾中的质量占比，按４０％、６０％等占比为变量（对应表１中的产生量），讨论其对焚烧厂发电量的影响。结果如表４所示，４０％的占比下，总入炉垃圾量减少，最大达１６.４３％，发电量减少，最大达２.３％；６０％的占比下，总入炉垃圾量减少，最大达２７.２３％，发电量减少，最大达５.１％。这说明易腐组分占比不改变分类后焚烧厂发电量减少的结果，但易腐组分占比的提高，增强了发电量变化幅度。

1.2易腐组分含水率对焚烧厂发电量的影响

易腐组分含水率指的是易腐组分中水分所占质量比，本小节按８０％、９０％等易腐组分含水率为变量（对应表１中的含水率），讨论其对发电量的影响。结果如表５所示，８０％的含水率下，总入炉垃圾量减少，最大达２５.５６％，发电量减少，最大达４.６２％；９０％的含水率下，总入炉垃圾量减少，最大达１６.４３％，发电量减少，最大达２.３２％。这说明易腐组分含水率不改变分类后焚烧厂发电量减少的结果，但易腐组分含水率的提高，减弱了发电量变化幅度。

2污泥与生活垃圾协同处理工艺方案

2.1高温熔融处理技术

高温熔融处理技术实际应用过程中，主要是将二噁英等物质，通过高温的作用之下逐渐分解，以此来达到处理飞灰的目的，同时有助于固化重金属。而高温熔融处理方法也可以划分两种处理方式，其一是烧结法。这类处理的方式需要保证飞灰处理场所的温度处于1000~1100℃之间，这样才更有效处理飞灰效果。其实际运行原理，就是将飞灰中的气孔从晶体中排除，致使颗粒呈现黏结性，通过对飞灰类型，科学调整燃烧时间与温度，直到飞灰形成致密坚硬的烧结体，以此达到有效处理飞灰的目的。其二熔融法。这类处理方式，需要保证燃烧炉温度在1400℃，这样才能有效提升飞灰处理效果，在燃烧完成后，物质冷却之后会转化为熔渣。熔渣可以运用到其他行业作为原材料使用，以此达到充分利用的同时，还有效解决飞灰问题。

2.2污泥的处理量、污泥热值和入厂污泥的含水率

3种协同处理方案，具体详见表2。①将污水处理厂运来的含水率为60%的湿污泥不进行污泥干化处理，直接与生活垃圾一起进入焚烧炉协同燃烧；②将污水处理厂运来的含水率为60%的湿污泥，经污泥干化为含水率为50%的污泥，随后与生活垃圾一起进入焚烧炉协同燃烧；③将污水处理厂运来的含水率为60%的湿污泥经污泥干化为含水率为40%的污泥，随后与生活垃圾一起进入焚烧炉协同燃烧。

2.3综合分析不同含水率的污泥与生活垃圾的协同焚烧

对垃圾焚烧炉的入炉综合热值、锅炉效率和锅炉蒸发量都会有一定的影响。将3种污泥协同处理方案的锅炉蒸发量、污泥干化系统的蒸汽耗量以及汽轮机小时发电量的数据汇总，并绘制相关变化趋势图，数据可知，湿污泥经蒸汽干化后与生活垃圾协同焚烧会增加焚烧炉的锅炉蒸发量；且入炉污泥的含水率越低，锅炉的蒸发量就越高。但污泥干化系统需要消耗蒸汽干化污泥，且湿污泥经干化系统后的污泥含水率越低，干化系统所消耗的蒸汽耗量就越大。

2.4生活垃圾与市政污泥协同处理的优势

生活垃圾与市政污泥均属城市固废，协同处理的优势如下：①全国各地焚烧厂较为常见，污泥协同处理的区位条件相对便利，垃圾、污泥处理设施集中规划也有先例。②市政污泥相较生活垃圾的水分大、灰分高，但两者的成份依然是最接近的，在掺烧比例合理的情况下，对生产影响是可控的。③垃圾焚烧与污泥处理在建设、运营、环保等标准制度上相对统一。④污泥干化工艺需要蒸汽、压缩空气、冷却水等，可由垃圾焚烧厂提供；同时，污泥干化产生臭气、污水可由焚烧厂设施消纳，互补性很强

3结果与展望

我国已有一大批垃圾焚烧厂，协同污泥焚烧的潜力不容忽视，作为市政污泥稳定的辅助处理设施，前景可观。在满足垃圾焚烧基本功能的前提下，积极开展污泥协同处理，秉承资源协同、能源互补、物质互用的理念，实现两种处理设施之间的物料、蒸汽、水的梯度利用，能够提升整体的能源利用率。同时，协同处理实现了对既有垃圾处理设施能力再度挖掘，为垃圾焚烧企业指明新的发展方向。

结束语

综上所述，垃圾焚烧因其具有可实现废物无害化、减量化、资源化等优点，已经在我国许多城市广泛采用。城市垃圾以规模化焚烧的形式处理，并利用余热发电的处置方法在技术上、经济上都是可行的，具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。然而，针对县级地区垃圾焚烧既存在着政策向好、市场缺口大、“双碳”背景驱动等机遇，同时也存在垃圾分类收集难、经济效益差、小型焚烧炉技术水平低及不成熟等挑战。因此，未来应重点开展小型生活垃圾焚烧装备技术创新和工艺优化研发，健全和完善法律法规及技术标准体系，通过能源利用提高垃圾焚烧的经济效益。同时，积极研究开发操作简单、使用方便、准确可靠的污染监测仪器设备，有效监控垃圾焚烧排放的污染物，保证垃圾焚烧处理设施能够安全、高效地运行。

参考文献

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