某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程設計

摘要：某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程處理規模為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+協同焚燒”工藝，煙氣經過凈化處理后達標排放，煙氣余熱用于污泥干化，產生的普通飛灰可用于制磚；餐廚廢棄物采用“預處理+液相厭氧消化+固相協同焚燒”工藝，厭氧消化產生的沼氣部分供鍋爐產熱，用于餐廚廢棄物預處理及厭氧消化用熱，剩余沼氣送至焚燒爐作為補充熱源，產生的有機廢渣與污泥進行協同焚燒。該工程的成功實施可為其他類似工程提供借鑒與參考。

關鍵詞：污泥；餐廚；協同焚燒；工藝設計

引言

隨著城鎮化進程的加快和污水處理水平的提高，2019年我國污水處理廠產生的污泥超過6000萬t（含水率80%），預計到2025年將達到9000萬t[1][2]。污泥是污水處理過程中不可避免的副產品，含有大量有機物、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稱，包括家庭、學校、食堂及餐飲行業等產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。因此，污泥和餐廚廢棄物若得不到妥善處置，將會對土壤、水體和大氣造成嚴重污染。

隨著污泥和餐廚廢棄物處置技術的不斷發展，對污泥和餐廚廢棄物進行減量化、穩定化、無害化、資源化處理成為我國當前面臨的重大環境問題。本文以某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程為例，對其處理工藝及運行情況進行闡述，以期為國內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，廠區用地面積約130畝（1畝≈666.67m2），工程建設總投資約4.9億元。污泥處理工藝為“脫水干化+協同焚燒”，餐廚廢棄物處理工藝為“預處理+液相厭氧消化+固相協同焚燒”，配套污水處理系統、除臭系統等輔助設施。

2工藝流程

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程工藝設計主要包含2部分內容，即污泥處理系統和餐廚廢棄物處理系統。含水率80%污泥先經過深度脫水系統，將含水率降至65%左右，再進入污泥干化系統將含水率降至15%～35%，之后進入焚燒系統，產生的煙氣經過處理后達標排放，并將煙氣余熱用于污泥干化，產生的普通飛灰可用于制磚。餐廚廢棄物預處理產生的濾液經過厭氧消化處理后，與污泥處理生產廢水一起進入污水處理系統處理后達標排放。厭氧消化產生的沼氣經凈化后供鍋爐產熱并用于餐廚預處理及厭氧消化用熱，剩余沼氣送至焚燒爐作為補充熱源。餐廚廢棄物經除雜、脫水、提油產生的固渣送往焚燒系統與污泥進行協同焚燒。總體工藝流程如圖1所示。

2.1污泥處理系統

2.1.1濕污泥存儲與輸送系統

設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。污泥料倉按照濕污泥1.5d儲存量設計。

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程污泥主要來自當地污水處理廠產生的脫水后污泥，其理化特性如表1所示。

2.1.2深度脫水系統

設計帶式脫水機8臺，處理量為3t/h，含水率80%污泥與污泥調理藥劑充分混合后，利用帶式脫水機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試運行階段，改性劑加藥量為0.05t/t濕污泥，深度脫水機進泥含水率80.66%左右，深度脫水機處理后出泥含水率71.95%左右，與系統設計出泥含水率相符。

2.1.3污泥干化系統

設計帶式干化機4臺，每2臺深度脫水機對應1臺干化機。干化機設計進泥含水率70%左右，設計出泥含水率30%左右，蒸發能力為70t/d，所需飽和蒸汽量為78.41t/d（1.0Mpa，184℃），產生凝結水量為78.41t/d。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程調試運行階段帶式干化機進泥含水率71.95%左右，經干化處理后污泥含水率29.32%左右，與系統設計出泥含水率相符。

2.1.4協同焚燒系統

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生的固渣與污泥進行協同焚燒。焚燒設備是某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程的主體設備，設計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，其主要設備參數如表2所示。

2.1.5煙氣處理系統

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程設計煙囪1座，含2根排氣管，高度60m，每條焚燒線對應1根排煙管單獨排放，設計能力為焚燒爐設計處理量的120%負荷最大排煙量，采用“SNCR爐內脫硝+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。煙氣檢測數據如表3所示，滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2014）中大氣污染物排放限值。

2.1.6飛灰輸送系統

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與冷卻水混合后外運；危險飛灰利用壓縮空氣和輸灰倉泵輸送至廢料倉，通過飛灰打包機打包后外運。

2.2餐廚廢棄物處理系統

2.2.1餐廚預處理系統

餐廚預處理工藝為“進料斗+固液分離+除雜除砂+高溫加熱+油水分離”。餐廚廢棄物進廠先經地磅，經稱重、刷卡、記錄后進入卸料大廳，卸入接料裝置進料斗中。物料通過底部帶瀝水功能的輸送機輸送至固液分離裝置，分離出的雜物外運，得到以有機質為主的均質物料與進料斗瀝液進入除雜裝置進行除雜；除雜后大雜物外運，液相進入除砂裝置；除砂后雜物外運，液相經高溫加熱裝置升溫后泵送入三相油水分離機進行處理；產生的有機固渣送至焚燒爐，粗油脂存儲外售，液相有機漿料進入厭氧消化系統。

2.2.2液相厭氧消化系統

厭氧系統采用兩相濕式中溫連續式厭氧消化工藝，餐廚廢棄物預處理后產生的有機漿料進入濕式厭氧系統，停留30d。產生的沼氣進入沼氣凈化利用裝置，除雜提純后送至鍋爐內產生蒸汽進行利用，產生的蒸汽用于餐廚廢棄物預處理和厭氧消化系統用熱。

2.2.3沼渣脫水系統

設計沼渣脫水離心機1套，產生的液相經沼渣離心脫水機液相緩沖罐緩存后泵送至污水處理系統，達標排放；固相送至餐廚固渣緩存箱后，進入污泥焚燒及余熱回收系統進行處理。

2.2.4沼氣凈化利用系統

設計1個1000m3的雙膜沼氣儲氣囊，1座應急火炬。厭氧消化產生的沼氣通過管道輸送到膜式氣囊，在氣囊穩定后，經過沼氣凈化裝置進行除雜、脫硫等凈化處理后輸送至鍋爐。當出現緊急情況時，沼氣可超越各級凈化裝置，直接至火炬進行燃燒排放。

2.3污水處理系統

設計生化處理系統處理規模800t/d，設計深度處理系統處理規模1075t/d。污水處理綜合采用“預處理（氣浮）+生化處理系統（MBR）+深度處理系統（深度脫氮+類Fenton高級氧化）”工藝進行處理。污水出水指標滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中三級標準及當地污水處理廠收水標準。

2.4臭氣處理系統

設計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類設備高濃度臭氣設置處理能力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《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-1993）中表2的排放標準值。

3工程特點

3.1污泥與餐廚廢棄物協同焚燒處理

目前，國內污泥焚燒處理主要為獨立焚燒。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程將污泥與餐廚固渣進行協同焚燒。餐廚固渣產生量小，采用單獨輸送和儲存工藝，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，減少外補燃氣量約165.21Nm3/h，彌補污泥熱值較低的問題，降低運行成本。餐廚厭氧消化產生的沼氣經凈化后供鍋爐產熱并用于餐廚預處理及厭氧消化用熱，剩余部分沼氣送至焚燒爐作為補充熱源。某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程的順利運行證明了污泥摻燒有機固渣的可行性。

3.2污泥干化焚燒系統前端設置深度脫水工藝

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，污泥輸送困難，故實際運行過程中為有效應對污泥熱值波動，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，污泥干化階段需補充大量輔助熱源，外補天然氣約720.47Nm3/h，運行成本高。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、減少外補天然氣量，干化階段需外補天然氣約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生產廢水處理設施的統一設置

某污泥和餐廚廢棄物綜合利用工程設置生產廢水集中處置設施，對不同水質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行成本。針對餐廚處理系統產生的廢水，由于其有機污染物CODCr、BOD5指標較高，懸浮物較多，且具有可生化性較好、氨氮較低等特點，因而采用格柵和氣浮裝置進行預處理，經預處理后廢水進入生化處理階段。污泥深度脫水及干化系統產生廢水SS含量低，但具有一定可生化性，直接進入生化處理系統處理。污泥焚燒及煙氣處理階段中產生的廢水水質波動較大，當水質達不到排放標準時進入深度處理系統處理后達標排放，當水質達到排放標準時則超越深度處理系統直接排放，以節約處理成本。

結論

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+協同焚燒”工藝，餐廚廢棄物采用“預處理+液相厭氧消化+固相協同焚燒”工藝，污泥及餐廚有機固渣進行協同焚燒，實現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前端設置深度脫水工藝，降低運行成本。

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，實現了污水處理的經濟性。

參考文獻

[1]周新榮，程樂明，趙曉，等.我國城市污泥處理及利用技術研究進展[J].中國資源綜合利用，2023，41（10）：94-96.

[2]高衛民，程寒飛.我國污泥處理處置技術研究進展[J].化工礦物與加工，2023，1（52）：71-79.

[3]崔靜，張赟，苗鳳海，等.污泥處理處置與資源化技術研究進展[J].山東化工，2022，5（51）：241-245.

[4]楊漢文，王建國，李沖，等.市政污泥干化焚燒技術應用工程案例[J].中國給水排水，2021，37（12）：136-140.

[5] 周建華，陳鋒.某典型餐廚垃圾綜合處理項目實例[J].環境工程，2020，38（08）：47-51.

作者簡介

馬杰（1996—），女，漢族，河南南陽人，助理工程師，碩士，主要研究方向為固體廢物處理工程設計。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-10