污水污泥焚燒處理關鍵技術及建設標準.pdf

1、污水污泥焚燒處理關鍵技術污水污泥焚燒處理關鍵技術及建設標準及建設標準上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司胡維杰胡維杰 13012863002 13012863002 1 1政策背景政策背景2 2關鍵技術關鍵技術3 3工程應用工程應用4 4相關科研相關科研5 5建設標準建設標準6 6結論建議結論建議1 1政策背景政策背景政策背景p 2020年12月，全國年產污泥近6000萬噸（含水率80%計），其中70%污泥未得到妥善處置（自2018-2035年中國污泥處理處置市場調查研究及發展趨勢分析報告），與國家“十四五”規劃提出目標“城市污泥無害化處置率達到90

2、%”存在很大差距！p 污泥作為污水處理產物，具有有機物污染、病原微生物污染、重金屬污染等多重污染特性，必須經有效處理處置，否則將對生態環境產生巨大威脅！東南沿海某城市非法傾倒污泥超2000噸（2019年）全國近年污泥產量4第三十八章 持續改善環境質量國家十四個五年規劃p 國家發改委、住建部城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案（發改環資【2020】1234號）p 國家“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要（2021年）政策背景5p 國家發改委 住建部 生態環境部 污泥無害化處理和資源化利用實施方案 （發改環資【2022】1453號）政策背景62 2關鍵技術關鍵技術關鍵技術1：基于平板格網分離

3、的污泥雜質預處理技術平板格網梯度污泥雜質分離系統污泥雜質多級分離/篩分工藝流程圖p污泥預處理已列入室外排水設計標準（GB 50014-2021）新增條文8.1.7條：“污泥處理宜根據污水處理除砂和除渣情況設置相應的預處理工藝”。p以平板格網分離為核心，構建污泥雜質分離預處理，解決直徑0.4mm污泥雜質去除的技術問題。p污泥雜質分離去除率：95%。8關鍵技術2：大規格污泥脫水與干化技術p工程應用150m3/h國內單機處理能力最大污泥離心脫水機。p工程應用單機蒸發能力9.6 t H2O/h 國內最大規格污泥流化床干化機，其能耗指標2850 kJ/kgH2O 優于 室外排水設計標準（GB50014-

4、2021）與城鎮污水處理廠污泥處理技術規程（CJJ131-2009）中的推薦值 3300 kJ/kgH2O，優于標準推薦值13.6%。p工程應用薄層干化技術，利用薄層理論實現高效蒸發，比蒸發速率達 45kgH2O/h，優于CJJ 131-2009中的推薦值 720 kgH2O/h，優于標準推薦值1倍以上。單單套干化機水套干化機水蒸發能力蒸發能力 工程工程項目項目3.4 t/h3.4 t/h瑞士伯爾尼污泥項目6.0 t/h6.0 t/h荷蘭阿姆斯特丹污泥干化廠8.3 t/h8.3 t/h荷蘭Susteren污泥干化廠5.8 t/h 5.8 t/h 美國North Shore污泥干化廠5.0 t/

5、h5.0 t/h西班牙馬德里污泥干化廠2.4 t/h2.4 t/h44.0 t/h.0 t/h國內槳葉式污泥干化機9.6 t/h9.6 t/h白龍港污泥二期項目白龍港污泥二期項目關鍵技術3：半干污泥接收儲運與焚燒溫控技術p半干污泥接收儲運技術采用一體化多功能半干污泥儲箱：集儲運/除臭等功能為一體。采用接收坑對半干污泥進行接收：集接收/儲存/緩沖/除臭等功能為一體。解決不同來源半干污泥混合問題:接收坑內、進料緩沖倉內、爐前進料螺旋混合。p半干污泥焚燒爐溫控制技術實現包括入爐污泥含水率、污泥熱值等多因素識別及焚燒爐爐溫控制。國內首個半干污泥接收坑半干污泥一體化儲運系統爐溫與入爐污泥含水率關系圖系統

6、熱量缺口與污泥熱值關系圖關鍵技術4：煙氣再循環等清潔焚燒等技術p“煙氣循環污泥噴動流化床+旋渦二次風分級燃燒”技術，降低NOx初始排放濃度。p 流化床焚燒爐與鍋爐一體化技術，焚燒爐啟動時間縮短50%以上，占地面積減小20%30%。p “高溫旋風除塵”技術，尾部飛灰排放量減少60%以上，降低煙氣處理運行成本。污泥干化焚燒處理工程煙氣再循環清潔焚燒工藝11關鍵技術5：污泥焚燒灰渣資源化利用技術p污泥焚燒灰渣制備硅酸鹽水泥、制備生態磚等資源化利用技術；p污泥焚燒灰渣資源化建材利用，產品及其在水泥與混凝土中應用符合通用硅酸鹽水泥等國家標準；p上海石洞口等污水廠的污泥焚燒灰渣實現了資源化利用。污泥焚燒灰

7、渣危險廢物鑒定報告010002000300040005000600070008000900010000R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10 干化焚燒系統熱損失主要包括R1干化載氣洗滌水，R2干化載氣，R3干污泥，R4干化散熱，R5排煙，R6爐渣，R7灰渣未燃盡，R8排煙未燃盡，R9煙氣洗滌，R10焚燒散熱。熱損失主要為排煙熱損失R5、煙氣洗滌熱損失R9、干化載氣洗滌熱損失R1、干化與焚燒散熱損失R4/R10。關鍵技術6：污泥干化焚燒節能降耗技術p 改善余熱鍋爐，提高余熱回收率；p 改善煙氣再熱系統，預熱焚燒空氣；p 采用干化機出口載氣預熱焚燒空氣；p 改善設備及管路系統的絕熱。13一、工

8、程概況 按照IPCC提供的計算方法，選取符合我國國情的排放因子，以含水率為95%的污水廠濃縮污泥為起點，比較如下5種不同污泥處理處置技術的碳排放強度5113.9 5530.5 5947.2 6363.9 976.7 935.4 892.9 853.0 660.6 597.2 515.8 436.5 936.7 899.4 860.9 825.0 611.5 551.9 474.5 399.5 0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 6000.0 7000.0 50%55%60%65%碳排放量/kg CO2(t DS)-1濃縮污泥濃縮污泥VS含量含量深度脫水

9、深度脫水+填埋填埋脫水脫水+干化焚燒干化焚燒+填埋填埋厭氧消化厭氧消化+脫水脫水+干化焚燒干化焚燒+填埋填埋脫水脫水+干化焚燒干化焚燒+建材利用建材利用厭氧消化厭氧消化+脫水脫水+干化焚燒干化焚燒+建材利用建材利用隨VS含量增加，深度脫水的碳排放增加，因深度脫水后污泥并未穩定，填埋后甲烷逸散量增加；隨VS含量增加，脫水+干化焚燒和厭氧消化+脫水+干化焚燒總碳排放降低，因污泥VS越高，天然氣消耗量越低，總碳排放降低。若受限須采用填埋，建議焚燒后再填埋，最大限度減少碳排放。從全流程看，厭氧消化+脫水+干化焚燒+建材利用具有碳減排優勢。關鍵技術7：污泥干化焚燒低碳技術（1）、VS的影響（基于干化焚燒

10、進泥含水率80%）14一、工程概況（2）、污泥脫水后含水率對污泥干化焚燒碳排放影響（污泥VS為70%，干化焚燒進泥含水率80%55%）隨著污泥脫水后含水率降低，污泥干化焚燒的能耗降低，碳排放相應降低；當污泥脫水后含水率降至一定程度時，焚燒實現自持燃燒，產生蒸汽進行回收利用產生碳匯。當濃縮污泥VS達70%以上，污泥脫水后含水率到55%時，厭氧消化+干化焚燒+建材利用的碳排放為負值。p 深度脫水+填埋路線是高碳排放處理處置方式，應盡量避免；p 濃縮污泥VS含量在50%65%時，濃縮污泥經厭氧消化+干化焚燒+飛灰建材利用是最佳碳減排路線；p 當濃縮污泥VS含量和污泥脫水后含水率達到一定值時，可以實現

11、污泥處理處置全流程碳中和。388.4 249.1 168.0 110.3 51.7 5.8 356.7 217.4 136.3 78.6 20.0-25.9-200.00.0200.0400.0600.080%75%70%65%60%55%碳排放量/kg CO2(t DS)-1污泥脫水后含水率污泥脫水后含水率厭氧消化厭氧消化+干化焚燒干化焚燒+填埋填埋厭氧消化厭氧消化+干化焚燒干化焚燒+建材利用建材利用關鍵技術7：污泥干化焚燒低碳技術一、工程概況關鍵技術7：污泥干化焚燒低碳技術3 3工程應用工程應用石洞口污泥干化焚燒二期工程（2020年運行，640t/d）石洞口污泥改擴建工程（2018年運行，

12、250t/d）白龍港污泥處理二期工程（2020年運行，2430t/d）近年部分運行工程184 4相關科研相關科研相關科研科研科研項目名稱項目名稱科研項目來源科研項目來源城市污泥低碳處理集成技術研究與工程示范城市污泥低碳處理集成技術研究與工程示范住房和城鄉建設部科研項目住房和城鄉建設部科研項目污水廠污泥綠色低耗干化焚燒關鍵技術研究及示范污水廠污泥綠色低耗干化焚燒關鍵技術研究及示范上海市科學技術委員會上海市科學技術委員會科研科研項目項目 城鎮污水廠污泥焚燒處理污染物清潔排放技術研究城鎮污水廠污泥焚燒處理污染物清潔排放技術研究上海市科學技術委員會上海市科學技術委員會科研科研項目項目 大中型城鎮污水廠

13、污泥核心處理工藝碳排放研究大中型城鎮污水廠污泥核心處理工藝碳排放研究上海市科學技術委員會上海市科學技術委員會科研科研項目項目低碳目標下污泥炭化系統能源化資源化裝備化研究及其工程應用低碳目標下污泥炭化系統能源化資源化裝備化研究及其工程應用上海市科學技術委員會上海市科學技術委員會科研科研項目項目污水廠污泥干化焚燒關鍵技術及標準研究污水廠污泥干化焚燒關鍵技術及標準研究上海市上海市水務局水務局科研項目科研項目 城市多源有機固廢清潔焚燒和氣化關鍵技術研究與工程應用示范城市多源有機固廢清潔焚燒和氣化關鍵技術研究與工程應用示范上海市住建委科研項目上海市住建委科研項目城鎮污水處理廠污泥（消化）干化焚燒集成技術

14、研究城鎮污水處理廠污泥（消化）干化焚燒集成技術研究集團項目集團項目存量填埋污泥處理關鍵技術研究存量填埋污泥處理關鍵技術研究集團項目集團項目205 5建設標準建設標準規范標準名稱規范標準編號規范標準發布機構城鄉排水工程項目規范GB 55027-2022中華人民共和國住房和城鄉建設部；國家市場監督管理總局室外排水設計標準GB 50014-2021中華人民共和國住房和城鄉建設部；國家市場監督管理總局城鎮污水處理廠污泥干化焚燒處理工程建設標準DG/TJ 08-2394-2022上海市住房和城鄉建設管理委員會城鎮污水處理廠污泥干化焚燒工藝設計與運行管理指南T/CECS 20008-2021中國工程建設標

15、準化協會城鎮污泥干化焚燒工程啟動試運及性能考核規程在編中國工程建設標準化協會國內首個污泥干化焚燒處理工程建設標準國內首個污泥干化焚燒工藝設計與運行管理標準國內首個污泥干化焚燒工程啟動試運及性能試驗規程SMEDI 主編污泥焚燒相關規范標準22城鎮污水處理廠污泥干化焚燒處理工程建設標準 DG/TJ 08-2394-2022 23燃煤耦合污泥電廠大氣污染物排放標準 DB 31/1291-2021 （2021-4-7發布，2021-6-1實施）生活垃圾焚燒大氣污染物排放標準DB 31/768-2013燃煤耦合污泥發電鍋爐的污泥摻燒比不應大于5%。燃煤耦合污泥發電鍋爐的污泥摻燒比不應大于5%。污泥于燃煤

16、電廠協同焚燒相關標準-上海燃煤耦合污泥電廠與污泥焚燒的煙氣排放限值對比24Subpart LLLL新建污泥流化床爐Subpart MMMM已建污泥流化床爐Subpart AAAA生活垃圾焚燒Subpart Eb生活垃圾焚燒Unit顆粒物9.6182420mg/Nm3CO2764200150ppmHCl0.240.512525ppmSO25.3153030ppmNOX30150150*500*150ppmCd0.00110.00160.020.01mg/Nm3Pb0.000620.00740.200.14mg/Nm3Hg0.0010.0370.080.05mg/Nm3PCDD/PCDF,TEQ0

17、.00440.1/ng/Nm3PCDD/PCDF,TMB0.0131.21313ng/Nm3注：1、污泥焚燒煙氣排放標準：(1）40 CFR PART 60 中Subpart LLLL:新建污泥流化床焚燒爐煙氣排放標準；(2）40 CFR PART 60 中Subpart MMMM:已建污泥流化床焚燒爐煙氣排放標準。2、生活垃圾焚燒煙氣排放標準：（1）40 CFR PART 60 中Subpart AAAA:其燃燒能力Q-35噸/日Q250噸/日1999 年 8 月 30 日后開工或 2001 年 6 月 6 日后改造；（2）40 CFR PART 60 中Subpart Eb:其燃燒能力Q-

18、大于 250 噸/日1994 年 9 月 20 日之后開始建造或1996 年 6 月 19 日之后改造。3、*垃圾焚燒廠總規模超過250噸/日；投產第一年限值為180 ppm；*垃圾焚燒廠總規模不超過250噸/日。4、標準限值按7%氧含量折算的干煙氣。美國污泥焚燒與生活垃圾焚燒的煙氣排放限值對比生活垃圾焚燒污染控制標準(GB 18485-2014)美國 40 CFR Part 60 歐盟法令 2010/75/EU(BAT)污染物含氧量11%標態干煙氣單位污染物含氧量7%標態干煙氣（標準原文）換算為含氧量11%標態干煙氣單位污染物含氧量11%標態干煙氣單位顆粒物30 (1h)/20 (24h)m

19、g/Nm3顆粒物9.66.9 mg/Nm3顆粒物25mg/Nm3CO100 (1h)/80 (24h)mg/Nm3CO27（ppm）24mg/Nm3CO1050mg/Nm3HCl60 (1h)/50 (24h)mg/Nm3HCl0.24（ppm）0.28 mg/Nm3HCl26mg/Nm3SO2100 (1h)/80 (24h)mg/Nm3SO25.3（ppm）10.8mg/Nm3SO2530mg/Nm3NOX300 (1h)/250 (24h)mg/Nm3NOX30（ppm）約2030mg/Nm3NOX50120mg/Nm3HF-HF-HF1mg/Nm3NH3-NH3-NH3210mg/Nm

20、3Cd+TI0.1mg/Nm3Cd0.00110.00079mg/Nm3Cd+TI0.005-0.02mg/Nm3Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V1mg/Nm3Pb0.000620.00044mg/Nm3Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V0.010.3mg/Nm3Hg0.05mg/Nm3Hg0.0010.00071mg/Nm3Hg0.0050.02mg/Nm3PCDD/PCDF,TEQ0.1ng/Nm3PCDD/PCDF,TEQ0.00440.0031ng/Nm3PCDD/PCDF,TEQ0.010.04ng/Nm3國內外污泥單獨焚燒煙氣排放限值對比26焚燒煙

21、氣排放第三方檢測值 (污泥單獨焚燒工程實例一)DB 31/768-2013標準值污泥單獨焚燒工程實例一的焚燒煙氣排放第三方檢測值檢測值/DB標準值監測目標標準值單位生產線1生產線2生產線3生產線4生產線5生產線6顆粒物10mg/Nm30.9-1.20.8-1.30.7-1.20.6-1.01.0-1.71.0-1.56%-17%CO100 (1h)/50 (24h)mg/Nm3NDND36-4726-447-1410-16HCl50 (1h)/10 (24h)mg/Nm3NDNDNDNDNDND極低SO2100 (1h)/50 (24h)mg/Nm3NDNDND-113-22NDNDNOX25

22、0 (1h)/200 (24h)mg/Nm388-10789-10511-7042-6369-107100-110HF-7.62E-5至5.59E-37.92E-5至5.59E-36.48E-3至8.04E-36.49E-3至7.09E-30.007-0.010.009-0013-NH3-0.467-0.7260.478-0.9040.012-0.0210.498-0.623ND-0.4310.188-0.438-Cd+TI0.05ND至1.37E-5ND至3.90E-5ND至5.19E-5ND至9.40E-5NDND至9.67E-60.2%Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V0

23、.5mg/Nm31.69E-5至5.07E-31.05E-3至3.78E-34.72E-5至4.01E-31.50E-5至1.43E-38.3E-5至0.0458.8E-4至0.01420.003%-9%Hg0.05mg/Nm36.08E-4至3.68E-31.63E-3至3.48E-30.0114-0.02285.14E-3至0.02377.00E-4至0.00944ND-0.01447%PCDD/PCDF,TEQ0.1ng/Nm36.73E-4至1.65E-38.40E-4至6.00E-32.80E-3至0.0137.00E-3至0.0140.0039-0.0210.0038-0.0091

24、7%-21%27污泥單獨焚燒工程實例煙氣排放與標準限值對比焚燒煙氣排放第三方檢測值 (污泥單獨焚燒工程實例二)DB 31/768-2013標準值污泥單獨焚燒工程實例二的焚燒煙氣排放第三方檢測值檢測值/DB標準值監測目標標準值單位生產線1生產線2生產線3顆粒物10mg/Nm31.01.01.010%CO100 (1h)/50 (24h)mg/Nm30-2.00.9-2.12020%HCl50 (1h)/10 (24h)mg/Nm32.02.02.04%SO2100 (1h)/50 (24h)mg/Nm33.03.03.03%NOX250 (1h)/200 (24h)mg/Nm316.5-20.8

25、15.4-26.536.6-5322%HF-0.080.080.08-NH3-0.250.25-0.550.25-0.51-Cd+TI0.05mg/Nm30.006-0.0080.008-0.015（1.872.13）E-530%Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V0.5mg/Nm3(0.20.74)E-3(0.12-0.2)E-3（2.616.90）E-31.4%Hg0.05mg/Nm30.00250.00250.00255%PCDD/PCDF,TEQ0.1ng/Nm30.01-0.0130.0006-0.0015.70E-4至2.39E-313%28污泥單獨焚燒工程實例煙氣排

26、放與標準限值對比焚燒煙氣排放第三方檢測值 （污泥單獨焚燒工程實例三）DB 31/768-2013標準值污泥單獨焚燒工程實例三的焚燒煙氣排放第三方檢測值檢測值/DB標準值監測目標標準值單位生產線1生產線2Cd+TI0.05mg/Nm30.0003-0.00050.0003-0.00050.6%-1%Hg0.05mg/Nm32E-5至3E-52E-5至3E-50.04%-0.06%PCDD/PCDF,TEQ0.1ng/Nm30.001-0.0090.002-0.0171%-17%污泥單獨焚燒工程實例煙氣排放與標準限值對比296 6結論建議結論建議1 1推廣推廣污泥焚燒處理工程污泥焚燒處理工程結論建議2 2應用應用污泥焚燒關鍵技術污泥焚燒關鍵技術3 3加強加強污泥焚燒科研創新污泥焚燒科研創新4 4制定制定污泥焚燒建設標準污泥焚燒建設標準5 5完善完善污泥焚燒環保標準污泥焚燒環保標準6 6實現實現污泥焚燒低碳處理污泥焚燒低碳處理31