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日本6座各有特点的污泥焚烧处理厂,你了解吗?

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-08-18  来源:中国给水排水  浏览次数:10229

    目前,在我国主要污泥处理处置方法中,污泥农用和填埋都受制于处置污泥用的土地及污泥的泥质等,而污泥干化焚烧可利用本身有机物燃烧产生的热量,焚烧时的温度可达850℃,能完全杀死病原微生物,并最大限度地减少污泥体积,焚烧后无机物则变成了极少量的灰烬,其中焚烧灰的无机成分与粘土接近。由于焚烧残渣在性质上发生了根本改变,可用于沟槽回填、道路三渣、水泥添加料等,市场需求量大,且污泥干化焚烧是一种最彻底的污泥处理处置方法,因此污泥进行干化焚烧且焚烧后的灰渣用于建筑材料已为大势所趋。

污泥焚烧在国外已有较多工程应用,为了适应污泥焚烧特性和控制环境污染,国外多倾向于单独建设污泥焚烧厂,采用适合污泥焚烧的工艺和炉型。污泥焚烧在世界上已有了70多年的发展历史。1934年美国密西根安装了有记录以来的第一台污泥焚烧炉,1962年德国率先建设并开始运行欧洲第一座污泥焚烧厂。如今在日本,污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上,欧盟也在10%以上。

日本TSK公司主要污泥焚烧场位置

日本污泥焚烧技术已经相当普及,其设计、建设、运营经验已成为标准化模式、十分成熟,其污泥焚烧装置有很多是已经建设了15~20年,依旧运行良好。那么,日本有哪些典型焚烧工程案例呢?这些典型工程对我国的污泥焚烧工艺的推广有什么启示呢?

下面把6座各有特点的污泥处理厂案例(横滨市南部污泥资源化中心、藤伬市污泥资源化中心、东京葛西污泥焚烧中心、花见川污泥处置厂、中川污泥处置厂、大阪舞洲污泥处置中心)逐一介绍。

案例之一:日本横滨市南部污泥资源化中心

横滨市共有11座污水处理厂,污泥采用区域性集中处理,北部5座污水处理厂的污泥集中至「北部污泥处理中心」;中、南部6座污水处理厂的污泥则集中至「南部污泥处理中心」,污泥运输皆采密闭式管线,管径为200~700  mm,总管线长度约88km。南、北部污泥处理厂均为月岛公司负责建设总包及现运行。

图1     南部污泥处理中心区域位置

图2     南部污泥处理中心总平面图

图3     GOOGLEARTH中鸟瞰

图4    干化焚烧厂细部放大

图5    干化焚烧厂流程

工程概述:

1)      建成时间:2006年7月

2)      污水处理厂总规模:75万m3/d

3)      服务人口:300万人

4)      污泥输送形式:污水处理厂的污泥脱水前泵送。减少了污泥运输的难题,输送的污泥含固率为1~2%的污泥。

5)      污泥处理规模:处理量10000m3/d湿泥,进泥含固率1~2%。

6)      处理工艺:离心浓缩+中温消化+脱水(离心和带机)+干化(IDD)+焚烧(FBI)

7)      浓缩污泥含固率:5%

8)      污泥厌氧消化池:9×6400 m3

9)      污泥进泥: VSS:70~75%;热值:3800~4100kcal/kgDS

10)     消化后的进泥: VSS:45%;热值:2500kcal/kgDS

11)     污泥脱水:脱水后污泥含水率78~79%。

12)     污泥干化:只将污泥中的60%干化,干化后的污泥含固率为60%,与另外40%未经干化的污泥混合后进入流化床焚烧炉FBI(Fluidized Bed Incineration System)。

13)     焚烧系统处理规模:共4条焚烧系统,150t 2条;200t 2条,通常运行1条150t系统和1条200t系统,其余系统均作为备用,主要考虑运行安全及每年的检修的需要。

14)     焚烧设备运行状况: No.1、No.2 1978年建成,No.2、No.3—2002年建成。

15)     臭气处理:干化装置的臭气进入焚烧炉焚烧。

16)     烟气处理:原老系统采用旋风除尘器+袋式除尘+湿式脱硫装置+烟囱

17)     烟囱高度:45m18)     焚烧灰分的出路:污泥焚化处理约可减量90%,其灰烬之最终处置方式有下列四种:

a)       制作砖块:目前因市场接受度有限,仅卖给横滨市政府,作为公共工程使用,每块砖售价为75日元。

b)      作为土壤改良土:卖给地下铁公司作为地下铁工程覆土用,其售价为3000 日元/ m3。

c)       掩埋:掩埋处理之费用为19700日元/t。

d)       作为混凝土原料:付费请混凝土公司处理污泥焚化灰烬,费用为 19500元/t,此方式虽为支出费用,但其费用比掩埋方式低,且资源再利用,可减少废弃物量及掩埋场之负担。

e)       污泥焚化后灰烬虽可制作为砖块、改良土等产品,增加财源收入,但目前民间市场接受度有限,且部分人士反对免费提供私人机构使用,坚持以贩卖产品方式处理,故目前仅售予政府机关及大众运输公司办理公共工程使用。

案例之二: 藤伬市污泥资源化中心

该污泥处置中心开始运行于1964年8月,邻建污水处理厂部分为地下建筑。总占地92433m2。污泥处理共有3套装置,其中一套新建中。污泥处理采用直接焚烧方式。

GOOGLEARTH鸟瞰图

1)      建成时间:1964年8月

2)      污水及污泥处置处理厂特色:由于污水处理厂地处海滨,环境要求较严格,故而污水处理设施全部进行了加盖除臭处理,池顶部分作为运动场地。

3)      处理工艺:脱水(带机)+焚烧(FBI)

4)      污泥输送形式:污水处理厂的脱水污泥含固率为20%左右的污泥,经过螺旋输送机+带式输送机+直接焚烧。

5)      焚烧系统处理规模:共3条焚烧系统,60t2条;新建70t 1条。

6)      臭气处理:污水厂臭气采用化学及生物方法。

7)      烟气处理:老系统采用旋风除尘器+湿式脱硫装置+静电除尘+烟囱;新系统采用布袋除尘器+湿式脱硫装置+烟囱

8)      烟囱高度:在屋顶上部,总计15m

污泥处理处置厂鸟瞰

老焚烧系统流程

加盖后的污水处理厂

从污泥焚烧厂顶部拍摄的临近的居民区

房子的顶部即为烟囱

焚烧炉

预热器

脱硫冷却器及静电除尘灰渣

加湿装置

灰仓出口

案例之三: 东京葛西污泥焚烧中心

鸟瞰图一

鸟瞰图二

葛西再生污水厂服务区

域干化焚烧厂外观

焚烧排放烟囱

污泥处理流程

焚烧系统外观

工程概述:

处理后焚烧灰用于混凝土建材。

1)      建成时间:建设在20年以前建设,现有系统为5套焚烧系统

2)      污水处理厂总规模:40万m3/d

3)      处理规模:处理量500t/d污泥,进泥含固率20%。

4)      处理工艺:No.3系统:干化(IDD)+焚烧(FBI)(建设年限1991年);其余直接焚烧。

5)      污泥脱水:脱水后污泥含水率80%

6)      焚烧系统处理规模:共5条焚烧系统,No.1—150t:已经停用No.2—250t:作为备用No.3—250t:正常使用No.4—300t:正常使用No.5—300t:正常使用通常运行1条250t系统和1条300t系统,其余系统均作为备用,主要考虑运行安全及每年的检修的需要。

7)      臭气处理:干化装置的臭气进入焚烧炉焚烧。

8)      烟气处理:1~4号老污泥处理系统为干式电除尘器+湿式脱硫装置+湿式电除尘+烟囱,湿式电除尘是原有系统的烟气排放标准提高,所以增加的;5号新系统直接为袋式除尘+湿式脱硫装置+烟囱。

9)      烟囱设计为5个系统共用3套烟囱,呈三角型布局。10) 烟囱高度:100m,毗邻迪斯尼乐园,东京市政府的强制要求。

湿污泥输送装置图

干化机铭牌

干化机内部转盘

干化机外观

焚烧系统外观

案例之四:花见川污泥处置厂

该厂收集处理12个市、1镇及2村共约121万人生活污水。

污泥处理厂鸟瞰图

焚烧系统工艺流程

焚烧系统外观

焚烧系统外观

灰渣投加石灰固化系统

灰渣投加石灰固化系统

工程概述:

1)      建成时间:最早在20年以前建设,现有系统为3套焚烧系统

2)      污泥输送形式:污水处理厂的污泥脱水前泵送。减少了污泥运输的难题,输送的污泥含固率为1~2%的污泥,

3)      处理规模:处理量500t/d污泥,进泥含固率20%。

4)      处理工艺:脱水(离心)+焚烧(FBI)

5)      焚烧系统处理规模:共3条焚烧系统,

1.       No.1—150t:正常使用

2.       No.2—150t:正常使用

3.       No.3—150t:正常使用

6)      烟气处理:为干式电除尘器+湿式脱硫装置+烟囱

7)      烟囱高度:20m

案例之五: 中川污泥处置厂

据了解,在日本污泥焚烧装置的建设周期较长,从设备订货至建设完成约需要三年左右。

工程概述:

1)      建成时间:最早在20年以前建设,现有系统为4套焚烧系统。

2)      污水处理厂总规模:40万m3/d

3)      处理工艺:脱水(离心和带机)+焚烧(FBI)

4)      污泥脱水:脱水后污泥含水率78%~79%

5)      焚烧系统处理规模:共3条焚烧系统,

No.1—110t:新系统建好后停用

No.2—140t:正常使用

No.3—250t:正常使用

No.4—250t:正在建设

6)      目前运行3条系统。

7)      烟气处理:袋式除尘+湿式脱硫装置+烟囱。

8)      烟囱高度:25m/35m

污泥处理处置工艺流程

污泥处理处置厂位置

污泥处理处置厂鸟瞰

污泥处理处置中心实例分布

污泥焚烧系统外观

污泥焚烧系统外观

新建污泥焚烧系统外观

新建污泥焚烧系统三维图

案例之六: 舞洲污泥处置中心

该厂从外观至内部均进行了精心设计,工程项目由月岛机械、日本碍子及东芝三家大型企业共同建设,三家公司负责工程的不同部分,该方式可集中大型企业的优势力量,促进项目的顺利实施与完善。

污泥处置中心厂区

污泥处置中心服务区域

工艺流程

污泥处理处置工艺流程

污泥处理处置厂介绍

污泥处理处置厂介绍

污泥处理处置厂介绍

污泥处置中心外观

污泥处置中心烟气排放口

全干化多段式污泥干化机

熔融炉外观

熔融炉焚烧污泥

工程概述:

1)      建成时间:2004年

2)      处理规模:远期处理量160t/d干泥,进泥5400m3/d。近期处理量52t/d干泥,进泥1750m3/d。

3)      接纳的污泥为6~7个污水处理厂的污泥

4)      处理工艺:脱水(久保田的离心机)+干化+熔融

5)      污泥脱水:脱水后污泥含水率78~79%

6)      污泥干化:污泥干化后的污泥含固率为99%以上,呈粉状,干化设备为月岛的多段干化装置。

7)      熔融系统处理规模:远期共6条熔融系统,每条150t;近期已建3条熔融系统,每条150t。

8)      脱水后的滤液单独处理,否则会使接受滤液的污水处理厂氨氮升高。

9)      臭气处理:干化装置的臭气进入焚烧炉焚烧。

10)     烟气处理:袋式除尘+湿式脱硫装置+脱臭+脱硝+烟囱。之所以采用如此严格的处理系统是由于该项目,毗邻娱乐区“美国环球影城”,故而标准提高。

11)     烟囱高度:120m

12)     熔融结晶体的出路:其污泥高温溶融后晶体可售出作为建材、水泥、陶瓷等原材料。

污泥熔融后污泥制作产品

观点总结

1.目前在日本污泥焚烧技术已经相当普及,其设计、建设、运营经验已成为标准化模式、十分成熟,参观到的污泥焚烧装置有很多是已经建设了15~20年,依旧运行良好。

2.日本污泥焚烧厂的设计和建设标准都较高,现代化程度高,厂区环境良好,我国经济发达城市且规模较大的污泥处理厂可以考虑采用。

3.日本污泥焚烧厂的设计安全保证率较高,焚烧设备备用率基本为100%,这无疑为污泥焚烧的安全运行提供了可靠保障。但是实际问题是这样将会大大增加污泥处理建设和运行成本,在有条件的城市可以考虑采用较高备用率的方式,但是对于投资条件尚有一定限制的城市可以考虑统一规划、分期实施的方式,并要做好事故或者检修时的污泥临时处置措施。

4.污泥焚烧厂都采用了较为完善的灰渣、废气(含臭气)、噪声、废水处理设施,污泥焚烧厂的建设未对环境造成不良影响。如藤伬市污泥资源化中心即建在生活区附近,周围是海滨,烟囱高度只有15m,均未对环境造成污染。

5.污泥焚烧灰分的出路主要用于建材利用,但是市场收入几乎没有。

6.日本进入污泥处置场的污泥热值均较高,VSS含量基本为70~75%;污泥热值为3800~4100kcal/kgDS,因此其污泥处置工艺基本为无需干化直接焚烧80%含水率的污泥。除非在污泥处理阶段采用了厌氧消化工艺,消耗了部分有机物的污泥处理场方采用干化+焚烧工艺,但是既便如此污泥焚烧的热值也满足了干化污泥的要求,而目前我国的污泥热值基本为2200~2900kcal/kgDS,采用干化+焚烧工艺必须补充一定的热源。究其原因也许与国内的排水管道收集系统有关,今后还需对此问题进行专题调研,以期尽量提高污泥热值,节省能源。

7.目前日本的污泥基本推荐采用集中处置方式,污泥从各个污水处理厂的输送基本推荐采用管道直接输送未浓缩脱水的污泥形式,这样做的优势是减少了车辆或水陆运输污泥对沿途环境造成污染,同时在污泥的装卸过程中存在的污染隐患也被根本杜绝,另外提前把不同泥质的污泥进行混合,更有利于干化焚烧系统的稳定运行。因此在有条件的城市或地区,适当留出规划的污泥输送管道也是十分必要的。

 

本文内容根据中国市政工程华北设计研究总院孙卫东,汪泳,姜立安的日本考察报告整理而成。

 

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