1 工程概况
上海市石洞口污泥处理完善工程服务对象为上海市石洞口污水片区内石洞口、吴淞、桃浦3座污水处理厂产生的污泥。随着污水处理的不断升级，污泥处理量缺口越来越大，烟气排放标准的提高也对设施提出了改造的需求。上海市在对石洞口污水处理厂现有污泥干化焚烧工程进行后评估的基础上，提出了石洞口污泥处理完善工程的建设。
石洞口污泥处理完善工程的建设内容包括对现有污泥处理设施的改造及扩容新建污泥处理设施两部分。整个污泥处理工程占地面积约4.12 hm²，其中新建扩容区约为1.95 hm²。本文主要对新建工程的工艺设计进行介绍，包括污泥浓缩脱水、接收储运、干化、焚烧、余热利用、烟气处理和工艺辅助等系统单元。
2 主要设计参数
2.1设计规模
结合石洞口、吴淞、桃浦3座污水处理厂实际生产情况，确定其产泥量分别为60 tDS/d、5.5 tDS/d和6.5 tDS/d，合计72 tDS/d。同时对现状石洞口污泥干化焚烧线进行了后评估，结论为现有系统改造后处理能力22 tDS/d，因此扩容新建系统设计规模50 tDS/d。
2.2污泥性质
根据石洞口片区3座污水处理厂运行数据及石洞口厂浓缩脱水系统改造的设计，脱水污泥的平均含水率能达到80%以下，设计留有余量按80%考虑，则新线湿污泥处理量250 t/d。
对石洞口污水处理厂污泥性质进行了分析：工业分析结果为挥发分46.80%，固定碳6.91%，灰分46.29%，干基高位热值12.25 MJ/kg;元素分析结果为硫1.05%，碳28.35%，氢3.53%，氮4.15%，氧16.63%。
2.3主要设计标准
污泥干化焚烧工程最主要的标准为烟气排放标准和臭气排放标准。
本工程焚烧产生的烟气排放根据环评批复执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2001)，镍和氟化氢执行《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)二级标准，氨、硫化氢执行《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)排放标准限值。
臭气浓度执行《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)排放标准限值。厂界废气达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)和《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)中相关的排放浓度限值。
3 设计中的几个要点
3.1热源的确定
石洞口现状干化焚烧线采用煤作为外加热源已不符合现行的清洁能源政策，需进行改造，因此新线设计时对柴油、天然气、人工煤气和蒸汽4种清洁能源进行了比选，结论是采用电厂废热蒸汽在供应可靠性、投资和运行的经济性、对环境的影响和远期电厂协同焚烧可行性等方面都具有优势，因此本工程采用邻近石洞口电厂的废热蒸汽作为外加热源。
3.2污泥干化程度的确定
污泥干化程度影响到干化机、焚烧炉和后续烟气处理设施的设计能力、选型等重要参数，决定了干化段和焚烧段之间界面的划分，是干化焚烧设计的重要参数。由此对含水率≤10%、30%～40%、≥60%三种不同的干化程度进行比较和分析。
当干化污泥含水率取30%～40%时，干化机可选择类型较多，干化效率较高，能量消耗较低;干化和焚烧系统的处理能力较为均衡，应对各种工况能力较强;污泥已经过了粘滞区，呈块状固体，输送和储存比较容易实现，设备选择面广，不易产生粉尘，安全性较好。
3.3污泥入炉方案的确定
污泥入炉方式可分为直接入炉和后混入炉两种方式。后混方案除了通过改变干化机运行工况调节干化出泥含水率外，还可以通过调节干湿污泥混合比例调节入炉污泥平均含水率，能更好地应对污泥含水率和热值短时或者季节性波动对系统的影响，保证焚烧系统稳定、经济地运行，因此设计采用后混入炉方案。
3.4后浓缩方案的确定
石洞口现状机械浓缩+脱水工艺存在加药量大、稳定性差等问题。统计厂内现状脱水污泥含水率，带机一般维持在83%以上，离心机在81%～82%，大大降低了干化焚烧设施的能力和效率。
对机械浓缩后的污泥进行了沉降试验，结果表明在静置沉降12 h后，含水率由97.3%降至96%，体积则减小为原来的67.5%。因此在现有污泥机械浓缩和脱水设施之间，增设污泥重力浓缩池，通过低能耗的重力沉淀方式降低污泥含水率，同时起到减少药剂投加和调蓄稳定作用。
3.5烟气处理工艺的确定
国内尚无污泥干化焚烧专用的烟气排放标准，设计时可参照的是《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2001)。石洞口现状采用的“半干法喷淋+布袋除尘”工艺已能满足上述标准。但考虑到污泥和垃圾成分的区别、焚烧炉型的区别、以及环境标准提高的预期，烟气处理系统参照了较为严格的欧盟标准，采用了“旋风除尘+半干法喷淋+布袋除尘+脱酸洗涤+再热”较为完整和高效的烟气处理工艺。
3.6主要设备选型
干化机是整个工程的核心设备，可选的机型包括流化床、圆盘式、薄层、带式、转鼓式、桨叶式等，其中流化床和桨叶式在国内已有较多成熟应用。因此老线流化床干化考虑改造后保留，而新线推荐采用热效率较高、安全性较好、占地面积较小、国内已有成熟应用的桨叶式干化机。
目前国内外用于污泥焚烧的炉型有立式多膛炉、回转窑焚烧炉、循环流化床焚烧炉和鼓泡流化床焚烧炉。鼓泡流化床因其热容量大、能适应污泥含水率和污泥量变化、燃烧稳定且充分、内部无运动部件、运行维护简单等优点，是目前主流的污泥焚烧炉型。因此本工程采用鼓泡流化床形式的焚烧炉。
3.7现状主要问题及启示
由于实际脱水污泥含水率在80%左右，远未达到原设计的70%，造成现状干化设施实际处理能力偏小，从而限制了整个工程的处理能力。因此在新线设计时，在对现状脱水污泥含水率进行统计分析的基础上选用了80%，并且在干化机配置上留有余量。
