摘要：某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程處理規(guī)模為600t/d污泥（含水率80%），100t/d餐廚廢棄物。其中，污泥處理采用“脫水干化+協(xié)同焚燒”工藝，煙氣經(jīng)過凈化處理后達(dá)標(biāo)排放，煙氣余熱用于污泥干化，產(chǎn)生的普通飛灰可用于制磚；餐廚廢棄物采用“預(yù)處理+液相厭氧消化+固相協(xié)同焚燒”工藝，厭氧消化產(chǎn)生的沼氣部分供鍋爐產(chǎn)熱，用于餐廚廢棄物預(yù)處理及厭氧消化用熱，剩余沼氣送至焚燒爐作為補(bǔ)充熱源，產(chǎn)生的有機(jī)廢渣與污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒。該工程的成功實(shí)施可為其他類似工程提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：污泥；餐廚；協(xié)同焚燒；工藝設(shè)計

引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和污水處理水平的提高，2019年我國污水處理廠產(chǎn)生的污泥超過6000萬t（含水率80%），預(yù)計到2025年將達(dá)到9000萬t[1][2]。污泥是污水處理過程中不可避免的副產(chǎn)品，含有大量有機(jī)物、重金屬和病原體等污染物[3][4]。餐廚廢棄物是餐飲垃圾和廚余垃圾的統(tǒng)稱，包括家庭、學(xué)校、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下角料和食用殘余[5]，含有油脂、病原微生物等大量有害物質(zhì)。因此，污泥和餐廚廢棄物若得不到妥善處置，將會對土壤、水體和大氣造成嚴(yán)重污染。

隨著污泥和餐廚廢棄物處置技術(shù)的不斷發(fā)展，對污泥和餐廚廢棄物進(jìn)行減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化處理成為我國當(dāng)前面臨的重大環(huán)境問題。本文以某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程為例，對其處理工藝及運(yùn)行情況進(jìn)行闡述，以期為國內(nèi)其他類似工程提供借鑒和參考。

1工程概況

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程新建處理污泥600t/d（含水率80%）、餐廚垃圾100t/d的污泥及餐廚垃圾處理中心，廠區(qū)用地面積約130畝（1畝≈666.67m2），工程建設(shè)總投資約4.9億元。污泥處理工藝為“脫水干化+協(xié)同焚燒”，餐廚廢棄物處理工藝為“預(yù)處理+液相厭氧消化+固相協(xié)同焚燒”，配套污水處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)等輔助設(shè)施。

2工藝流程

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程工藝設(shè)計主要包含2部分內(nèi)容，即污泥處理系統(tǒng)和餐廚廢棄物處理系統(tǒng)。含水率80%污泥先經(jīng)過深度脫水系統(tǒng)，將含水率降至65%左右，再進(jìn)入污泥干化系統(tǒng)將含水率降至15%～35%，之后進(jìn)入焚燒系統(tǒng)，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過處理后達(dá)標(biāo)排放，并將煙氣余熱用于污泥干化，產(chǎn)生的普通飛灰可用于制磚。餐廚廢棄物預(yù)處理產(chǎn)生的濾液經(jīng)過厭氧消化處理后，與污泥處理生產(chǎn)廢水一起進(jìn)入污水處理系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放。厭氧消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)凈化后供鍋爐產(chǎn)熱并用于餐廚預(yù)處理及厭氧消化用熱，剩余沼氣送至焚燒爐作為補(bǔ)充熱源。餐廚廢棄物經(jīng)除雜、脫水、提油產(chǎn)生的固渣送往焚燒系統(tǒng)與污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒?？傮w工藝流程如圖1所示。

2.1污泥處理系統(tǒng)

2.1.1濕污泥存儲與輸送系統(tǒng)

設(shè)計鋼筋混凝土污泥接收料倉5座，其中80%污泥接收倉4座，70%污泥接收倉1座。80%污泥暫存后部分輸送至后端深度脫水設(shè)備，部分泵送至焚燒爐；70%污泥輸送至后端污泥深度脫水系統(tǒng)。污泥料倉按照濕污泥1.5d儲存量設(shè)計。

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程污泥主要來自當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S產(chǎn)生的脫水后污泥，其理化特性如表1所示。

2.1.2深度脫水系統(tǒng)

設(shè)計帶式脫水機(jī)8臺，處理量為3t/h，含水率80%污泥與污泥調(diào)理藥劑充分混合后，利用帶式脫水機(jī)將污泥脫水至含水率70%左右。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程調(diào)試運(yùn)行階段，改性劑加藥量為0.05t/t濕污泥，深度脫水機(jī)進(jìn)泥含水率80.66%左右，深度脫水機(jī)處理后出泥含水率71.95%左右，與系統(tǒng)設(shè)計出泥含水率相符。

2.1.3污泥干化系統(tǒng)

設(shè)計帶式干化機(jī)4臺，每2臺深度脫水機(jī)對應(yīng)1臺干化機(jī)。干化機(jī)設(shè)計進(jìn)泥含水率70%左右，設(shè)計出泥含水率30%左右，蒸發(fā)能力為70t/d，所需飽和蒸汽量為78.41t/d（1.0Mpa，184℃），產(chǎn)生凝結(jié)水量為78.41t/d。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程調(diào)試運(yùn)行階段帶式干化機(jī)進(jìn)泥含水率71.95%左右，經(jīng)干化處理后污泥含水率29.32%左右，與系統(tǒng)設(shè)計出泥含水率相符。

2.1.4協(xié)同焚燒系統(tǒng)

為最大程度減少外排廢渣量，某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程將餐廚廢棄物處理產(chǎn)生的固渣與污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒。焚燒設(shè)備是某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程的主體設(shè)備，設(shè)計2臺流化床焚燒爐，單臺處理量66tDS/d，燃燒室煙氣溫度≥850℃，停留時間不低于2s，其主要設(shè)備參數(shù)如表2所示。

2.1.5煙氣處理系統(tǒng)

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程設(shè)計煙囪1座，含2根排氣管，高度60m，每條焚燒線對應(yīng)1根排煙管單獨(dú)排放，設(shè)計能力為焚燒爐設(shè)計處理量的120%負(fù)荷最大排煙量，采用“SNCR爐內(nèi)脫硝+干法脫酸+靜電除塵+活性炭噴射+布袋除塵+濕法脫酸+煙氣再熱+SCR”處理工藝。煙氣檢測數(shù)據(jù)如表3所示，滿足《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485-2014）中大氣污染物排放限值。

2.1.6飛灰輸送系統(tǒng)

飛灰包括余熱鍋爐和靜電除塵器灰斗中的一般飛灰及布袋除塵器灰斗中的危險飛灰，其中一般飛灰利用壓縮空氣和輸灰倉泵輸送至飛灰倉，通過星型卸料器送至加濕攪拌機(jī)與冷卻水混合后外運(yùn)；危險飛灰利用壓縮空氣和輸灰倉泵輸送至廢料倉，通過飛灰打包機(jī)打包后外運(yùn)。

2.2餐廚廢棄物處理系統(tǒng)

2.2.1餐廚預(yù)處理系統(tǒng)

餐廚預(yù)處理工藝為“進(jìn)料斗+固液分離+除雜除砂+高溫加熱+油水分離”。餐廚廢棄物進(jìn)廠先經(jīng)地磅，經(jīng)稱重、刷卡、記錄后進(jìn)入卸料大廳，卸入接料裝置進(jìn)料斗中。物料通過底部帶瀝水功能的輸送機(jī)輸送至固液分離裝置，分離出的雜物外運(yùn)，得到以有機(jī)質(zhì)為主的均質(zhì)物料與進(jìn)料斗瀝液進(jìn)入除雜裝置進(jìn)行除雜；除雜后大雜物外運(yùn)，液相進(jìn)入除砂裝置；除砂后雜物外運(yùn)，液相經(jīng)高溫加熱裝置升溫后泵送入三相油水分離機(jī)進(jìn)行處理；產(chǎn)生的有機(jī)固渣送至焚燒爐，粗油脂存儲外售，液相有機(jī)漿料進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)。

2.2.2液相厭氧消化系統(tǒng)

厭氧系統(tǒng)采用兩相濕式中溫連續(xù)式厭氧消化工藝，餐廚廢棄物預(yù)處理后產(chǎn)生的有機(jī)漿料進(jìn)入濕式厭氧系統(tǒng)，停留30d。產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入沼氣凈化利用裝置，除雜提純后送至鍋爐內(nèi)產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行利用，產(chǎn)生的蒸汽用于餐廚廢棄物預(yù)處理和厭氧消化系統(tǒng)用熱。

2.2.3沼渣脫水系統(tǒng)

設(shè)計沼渣脫水離心機(jī)1套，產(chǎn)生的液相經(jīng)沼渣離心脫水機(jī)液相緩沖罐緩存后泵送至污水處理系統(tǒng)，達(dá)標(biāo)排放；固相送至餐廚固渣緩存箱后，進(jìn)入污泥焚燒及余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2.2.4沼氣凈化利用系統(tǒng)

設(shè)計1個1000m3的雙膜沼氣儲氣囊，1座應(yīng)急火炬。厭氧消化產(chǎn)生的沼氣通過管道輸送到膜式氣囊，在氣囊穩(wěn)定后，經(jīng)過沼氣凈化裝置進(jìn)行除雜、脫硫等凈化處理后輸送至鍋爐。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，沼氣可超越各級凈化裝置，直接至火炬進(jìn)行燃燒排放。

2.3污水處理系統(tǒng)

設(shè)計生化處理系統(tǒng)處理規(guī)模800t/d，設(shè)計深度處理系統(tǒng)處理規(guī)模1075t/d。污水處理綜合采用“預(yù)處理（氣?。?生化處理系統(tǒng)（MBR）+深度處理系統(tǒng)（深度脫氮+類Fenton高級氧化）”工藝進(jìn)行處理。污水出水指標(biāo)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中三級標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S收水標(biāo)準(zhǔn)。

2.4臭氣處理系統(tǒng)

設(shè)計3套除臭裝置，污泥及餐廚處理主廠房第Ⅰ類空間低濃度臭氣設(shè)置處理能力130000m3/h除臭裝置，處理工藝為“水洗+生物+堿洗+氧化”；污泥及餐廚處理主廠房第Ⅱ類設(shè)備高濃度臭氣設(shè)置處理能力20000m3/h除臭裝置，處理工藝為“酸洗+水洗+生物+堿洗+氧化”；生化處理水池設(shè)置處理能力5000m3/h除臭裝置，處理工藝為“水洗+生物+堿洗+氧化”。惡臭污染物排放符合《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-1993）中表2的排放標(biāo)準(zhǔn)值。

3工程特點(diǎn)

3.1污泥與餐廚廢棄物協(xié)同焚燒處理

目前，國內(nèi)污泥焚燒處理主要為獨(dú)立焚燒。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程將污泥與餐廚固渣進(jìn)行協(xié)同焚燒。餐廚固渣產(chǎn)生量小，采用單獨(dú)輸送和儲存工藝，分段式輸送至焚燒爐中段入爐口，與污泥混合入爐焚燒。餐廚固渣產(chǎn)生量約31.90t/d，含水率75%～80%，灰分4.77%，熱值19.33MJ/kg-DS，餐廚固渣的摻入可為焚燒爐提供6278MJ/h的熱量，減少外補(bǔ)燃?xì)饬考s165.21Nm3/h，彌補(bǔ)污泥熱值較低的問題，降低運(yùn)行成本。餐廚厭氧消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)凈化后供鍋爐產(chǎn)熱并用于餐廚預(yù)處理及厭氧消化用熱，剩余部分沼氣送至焚燒爐作為補(bǔ)充熱源。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程的順利運(yùn)行證明了污泥摻燒有機(jī)固渣的可行性。

3.2污泥干化焚燒系統(tǒng)前端設(shè)置深度脫水工藝

入爐含水率為50%左右時，能量利用率較高，但該含水率處于污泥粘滯區(qū)，污泥輸送困難，故實(shí)際運(yùn)行過程中為有效應(yīng)對污泥熱值波動，將部分污泥干化至30%左右后，與含水率80%污泥按照一定比例混合入爐。由于某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程污泥熱波動范圍大且處于偏低水平，若采用“干化+焚燒”處理工藝，污泥干化階段需補(bǔ)充大量輔助熱源，外補(bǔ)天然氣約720.47Nm3/h，運(yùn)行成本高。而為了增加整體工藝對熱值波動的抗沖擊性，同時盡可能減少外部輔助熱源的使用，可通過增加深脫段減少污泥中水分、減少外補(bǔ)天然氣量，干化階段需外補(bǔ)天然氣約374.09Nm3/h，相比于“干化+焚燒”工藝減少346.38 Nm3/h（減少了48%），大大降低了運(yùn)行成本。因此，某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程采用“深脫+干化+焚燒”工藝。

3.3生產(chǎn)廢水處理設(shè)施的統(tǒng)一設(shè)置

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程設(shè)置生產(chǎn)廢水集中處置設(shè)施，對不同水質(zhì)廢水分類分階段處理，既能保證處理效果，又可有效降低用地面積和運(yùn)行成本。針對餐廚處理系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，由于其有機(jī)污染物CODCr、BOD5指標(biāo)較高，懸浮物較多，且具有可生化性較好、氨氮較低等特點(diǎn)，因而采用格柵和氣浮裝置進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)預(yù)處理后廢水進(jìn)入生化處理階段。污泥深度脫水及干化系統(tǒng)產(chǎn)生廢水SS含量低，但具有一定可生化性，直接進(jìn)入生化處理系統(tǒng)處理。污泥焚燒及煙氣處理階段中產(chǎn)生的廢水水質(zhì)波動較大，當(dāng)水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)入深度處理系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放，當(dāng)水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時則超越深度處理系統(tǒng)直接排放，以節(jié)約處理成本。

結(jié)論

①某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程污泥處理采用“脫水干化+協(xié)同焚燒”工藝，餐廚廢棄物采用“預(yù)處理+液相厭氧消化+固相協(xié)同焚燒”工藝，污泥及餐廚有機(jī)固渣進(jìn)行協(xié)同焚燒，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的高效處理。

②某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程污泥熱值波動范圍較大且處于偏低水平，采用污泥干化焚燒系統(tǒng)前端設(shè)置深度脫水工藝，降低運(yùn)行成本。

③某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程污水分類分階段處理，實(shí)現(xiàn)了污水處理的經(jīng)濟(jì)性。

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作者簡介

馬杰（1996—），女，漢族，河南南陽人，助理工程師，碩士，主要研究方向?yàn)楣腆w廢物處理工程設(shè)計。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-10