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污泥焚烧是一个可行的选项

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Bayshore区域性污水管理局选择焚烧来处理与污泥有关的排放物

- Dr. Ky Dangtran

Bayshore区域性污水管理局负责新泽西州Union Beach污水处理厂的运行,这个处理厂为Borough和其他七个相邻的城镇提供服务。管理局成立于1968年,并于1974年建成了一个处理能力为6百万加仑/天、包括一个流床式焚烧装置的污水处理系统。处理厂已经扩建了两次,现在的处理能力是13.2百万加仑/天(年平均值)。30天高峰水流量是16百万加仑/天,瞬时最大水流量为33百万加仑/天。目前,实际处理水量为9.2百万加仑/天。

 

1973年这个处理厂建成开始,流床式污泥焚烧塔就一直被使用。原装焚烧塔是Dorr-Oliver冷风箱式,1982年被改装成温风箱式。现在使用的是Infilco Degremont (IDI) Thermylis的热风箱式系统。

 

系统描述

 

污泥经压滤带除水后,由塞式泵经两个进料口泵入焚烧反应器中。尽管此系统具有双用油功能,可使用燃油或天然气, 但是2号燃油,因为其具有较低的价格和较低的燃烧点温度,通常被选用于系统启动和运行。焚化炉中干舷区的操作设计温度是华氏1550度。

 

反应器拥有延伸的超高容积,可以使较大的固体颗粒减速以尽量减少携出砂粒,使炭燃烧率最大化。反应床内的添砂进料和排砂是通过气压输送的。排出来的砂或者被送回存储仓库中,或者由卡车运到一定的处理设施。

 

反应器是热风箱式并装有耐熔的弧形进料分配器。为了尽量减少辅助燃油的用量,流床空气经壳热交换器,利用排放热气并作为热源,将空气预热到近华氏1237度。排放气处理系统包括一个文丘里式洗净收尘器以及其后的盘式塔和湿式静电式沉淀器。盘式塔及沉淀器中可以加入碱来中和气体中的酸性物质。温度高达华氏500度的热气在排放到空气中之前要先经过烟囱进行烟流沉净,这个过程中使用的沉净空气在第二个热交换器中利用一级热交换器的余热来预热。排放气中大约携带590/小时的烟灰和砂粒。排放气体中的固体物质在速降压式文丘里式洗净收尘器中被去除,所收集的温灰浆被泵送到室外沉淀污泥塘中进一步除水。污泥池塘中的浓缩后的干灰(约含50%的固体)每年被清除4-5次。

 

系统性能表现

此系统性能符合初次测试和之后的追踪测的要求,而且达到排气标准要求。烟囱测试在1996223号进行,结果达标。达标项目包括:

 

*美国环保局503条款规定:一氧化碳(CO),总碳氢化合物(THC),总悬浮固体(TSP),和以下重金属:砷、镉、铬、铅和镍;

 

*国家有害气体物质排放标准:铍和汞;

 

*NSPS对固体颗粒的要求;

 

* 新泽西空气污染控制要求条款N.J.A.C.7: 27-1 et.  seq.;和

 

*最终空气污染控制要求——污泥焚烧——DEPE log #1-91-123519911115日,规定限制二氧化硫,氯化氢,苯并[a]和苯。

 

焚烧与其他污泥处置方式的对比

 

处理厂原始的污泥焚烧装置是1973年安装的Dorr-Oliver冷风箱式系统,1982年改装为温风箱式。1989年到1990年间,由于出现了局部过热点和薄化处,系统安装了两层加固壳。此后,当局允许对其他污泥处理处置方式进行审评研究。

 

19913月,当局收到了不同污泥处置方案选择报告,其中考虑了堆肥化、合同污泥丢弃以及焚烧。合同污泥丢弃方案是将除水后的污泥或者没有除水的污泥输送到其他专门的处理设施,进行焚烧或土地处置。污泥堆肥化和土地处置方式因为不适合处理厂的实际情况而被排除,其主要原因包括:处理厂因为有很高的污泥产量将需要大面积的处置场地,而当局管理区域内的农用土地有限,不能确定是否有足够的农业应用。此外,报告还包括了不同污泥处置方案的费用。

 

由于以上这些原因,报告建议焚烧是适合处理厂的最佳方式。报告经过新泽西环境保护及能源局审查后,考虑到其他污泥处置方式的费用和技术问题,DEPE最后决定:“继续用焚烧污泥处置是可行的。”

 

199511月,新的Infilco Degremont Inc.热风箱系统投入使用,原有的温风箱系统成为备用。新系统的设计能力为2250/小时(污泥浓度为25%)。

 

目前,污泥经压滤带除水后,污泥浓度约为22%,所焚烧的污泥是70/30的初沉池污泥和活性污泥的混合。污泥来源主要为城市污水污泥。当新系统安装时,工业污泥大约为3-4%,现在仅为不到1%。污泥除水过程中收集的浮渣和油垢,将以分批方式与污泥混合,送入焚烧装置中。在热风箱系统中,预热燃烧器可以被改装到风箱上,这样不但减少很多的燃料,而且可以从无论冷启动还是热启动的状态下迅速进入到完全操作状态。

 

一般温风箱系统的冷启动需要30个小时,而热风箱系统只用16个小时。温风箱系统达到完全运转的热启动需要1个小时,而热风箱系统只需要半个小时。这不仅是由于热交换器大小的不同,还因为预热燃烧器的安装位置不同。

 

聚合物的成本:正如所预期的,聚合物是运转成本中最高的一项。因此在设计一个工厂的时候,恰当地选择正确的除水设备来将聚合物的消耗量最小化是非常重要。由于温风箱系统有更高的固体含量(25%的固体总量; 与其对比热风箱系统只有22%的固体总量),聚合物的成本也更高。

 

燃料成本:热风箱系统对辅助燃料的需求也降低了。由于污泥干燥度相应降低,辅助燃料的使用量无法作直接比较。理论上讲,污泥干燥度从25%降到22%将会使温风箱系统每吨污泥对辅助燃料的需求增加24.4加仑。然而实际上,每吨污泥的燃料需求从温风箱系统的平均每顿83.2加仑降到热风箱系统的每吨38.6加仑,也就是说每吨净节省69加仑的燃料。

 

劳动力成本:热风箱系统所需的人工也从1995年的每吨4.25工时降到2003年的2.68工时,这主要归功于新的控制系统和前面所讲的热风箱系统相对于冷风箱系统的优势。

 

其他成本:能源成本的节省则无法估计,因为焚烧塔中的能源消耗没有和处理厂的整个能源使用量分开。由于1995年时对废弃排放的要求较少,因此在废弃处理中并不需要进行加碱处理。砂的费用是处理厂运作成本中最低的一项。

 

结论

 

运营经验证明,有关当局在1991年决定继续使用焚烧,并用热风箱系统替代Dorr-Oliver温风箱系统是正确的。热风箱系统被证明是可靠的,并且比它的前身温风箱系统经济得多。

 

和以前的冷风箱系统相比,燃料成本、操作工时、维护成本和排放都显著降低。由于提高了排放气体质量,降低了污泥处理成本,这个系统的安装给所有参与者都带来了好处, 包括污水处理厂、管理者、纳税者和周围的社区。




作者:丹传博士是Infilco Degremont公司的技术经理。他的联络方式是:ky.dangtran@infilcodegremont.com

来源: WWD-China.com   June 2007   卷数: 3 期数: 2
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