王棟毅,徐 兵,宗林亭

(寶武集團(tuán)環(huán)境資源科技有限公司,上海 201900)

1 概述

通溝污泥是指市政排水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)中疏通清撈上來的沉積物,管道內(nèi)的沉積物既有隨生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)入管道輸送系統(tǒng)的顆粒物和雜質(zhì),也有道路降塵、垃圾以及一些建設(shè)工地產(chǎn)生的泥漿等[1-4]。如果通溝污泥沒有得到規(guī)范的處置,其含有的有機(jī)物、病原體、重金屬及其他有害物質(zhì)等污染物未得到無害化處理,有產(chǎn)生二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著污泥的安全處理與資源化利用逐漸成為國(guó)家環(huán)境治理的重點(diǎn)關(guān)注方向,為響應(yīng)上海市人民政府發(fā)布關(guān)于印發(fā)《上海市水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》的通知(滬府發(fā)〔2015〕74號(hào))的要求,規(guī)范寶山區(qū)通溝污泥的處置,實(shí)現(xiàn)鋼廠與城市的和諧共生,我司受寶山區(qū)委托開展了通溝污泥的環(huán)保處置工作。

2 通溝污泥的性狀

2.1 上海市通溝污泥性狀分析

上海市通溝污泥每年產(chǎn)生量超過30萬m3,機(jī)械清掏的污泥含水率為40%～ 60%,水力清掏的污泥含水率為80%～95%[2]。一般市政排水管網(wǎng)通溝污泥的有機(jī)質(zhì)含量在10%～30%間,上海市通溝污泥中的有機(jī)質(zhì)含量約為17%左右[3],污泥的pH值在7.1～8.5之間,平均值為8.0左右[1-3],污泥中小于0.2 mm的顆粒物數(shù)量占總顆粒物數(shù)量的50%以上[2-3]。上海市通溝污泥的主要污染物為有機(jī)物、磷、氨氮等,其部分污染物指標(biāo)見表1[2]。

表1 上海市通溝污泥主要污染物質(zhì)量濃度Table 1 Pollutants concentrations of sewer sludge in Shanghai mg/L

2.2 寶山區(qū)通溝污泥現(xiàn)狀

截至2017年底,寶山區(qū)雨、污水及合流排水管道長(zhǎng)度近2 224 km(不包括小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)長(zhǎng)度),全區(qū)共計(jì)年產(chǎn)生通溝污泥約3.6萬m3。原處置方式主要是收集后臨時(shí)堆存風(fēng)干,待污泥的含水率降低后外運(yùn)填埋處理,此種處置方式容易產(chǎn)生二次污染,已無法滿足現(xiàn)今通溝污泥處置的要求。

3 通溝污泥環(huán)保處置的實(shí)踐

3.1 處置工藝流程

寶山區(qū)通溝污泥的環(huán)保處置采用污泥接收及篩分除雜、壓濾脫水、熱脫附去除有機(jī)物、混勻生產(chǎn)水泥鐵質(zhì)校正料的處理工藝,工藝流程見圖1。

圖1 通溝污泥處置的工藝流程Fig.1 Process flow of sewer sludge disposal

3.2 接收及篩分

運(yùn)輸車輛將通溝污泥傾倒在卸泥池頂?shù)恼駝?dòng)格柵上,粒徑大于100 mm的垃圾被篩選出來送至廢料倉(cāng)內(nèi),篩下污泥進(jìn)入卸泥池內(nèi)。污泥再通過輸送系統(tǒng)送至清洗分離裝置,篩分出大于3 mm的垃圾輸送至廢料倉(cāng)內(nèi),最后小于3 mm的污泥進(jìn)入到篩分池內(nèi)。

3.3 壓濾脫水

篩分池內(nèi)的污泥經(jīng)攪拌罐加水均質(zhì)后,含水率達(dá)到約95%,通過隔膜泵送入板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水,污泥脫水后成為含水率約40%的泥餅,泥餅經(jīng)破碎機(jī)破碎后送至熱脫附單元,壓濾機(jī)濾液進(jìn)入收集池。

3.4 熱脫附去除有機(jī)物

熱脫附設(shè)備主要由熱脫附裝置、不凝氣凈化系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)以及進(jìn)出料輸送系統(tǒng)組成。

熱脫附裝置通過間接熱交換,將通溝污泥泥餅加熱到約450 ℃的溫度,使有機(jī)污染物和水分等從污泥中得以揮發(fā)或分離,然后對(duì)揮發(fā)出來的污染物進(jìn)行處理,從而獲得干凈的固體。經(jīng)熱脫附后的通溝污泥成粉狀,其中元素硅含量約占總量的25%左右,其余主要成分(除氧元素外)含量檢測(cè)見表2。

表2 經(jīng)熱脫附后的通溝污泥主要成分Table 2 Main components of sewer sludge after thermal desorption %

熱脫附產(chǎn)生的不凝氣通過不凝氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行急冷+低溫冷凝+活性炭過濾的處置,凈化后的氣體進(jìn)入燃燒室高溫氧化,確保合規(guī)排放。其處置流程見圖2,熱解氣首先經(jīng)過直接冷卻塔,將大部分蒸汽冷凝,形成冷凝液進(jìn)入水處理系統(tǒng);少部分未被冷凝的蒸汽進(jìn)入多級(jí)冷凝器進(jìn)一步冷凝。冷凝液進(jìn)入水處理系統(tǒng),少量的不凝氣輸送至熱解裝置的燃燒系統(tǒng),進(jìn)行高溫氧化,最后經(jīng)過活性炭吸附后合規(guī)排放。

圖2 熱解氣處置流程Fig.2 Pyrolysis gas disposal process

熱脫附產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后,作為不凝氣噴淋裝置和污泥攪拌均質(zhì)的補(bǔ)充水循環(huán)利用。

3.5 混合生產(chǎn)水泥鐵質(zhì)校正料

經(jīng)熱脫附處置后的通溝污泥固體部分表現(xiàn)為粉狀,通過氣力裝置輸送至熱脫附粉倉(cāng),寶鋼的冶金除塵灰通過氣力罐車運(yùn)至混合產(chǎn)線的粉倉(cāng)。兩種物料通過輸送設(shè)備按一定的比例送至混合機(jī)內(nèi)混合,經(jīng)混勻后的成品即為水泥鐵質(zhì)校正料,銷售給水泥廠作為水泥燒制熟料的配料。水泥鐵質(zhì)校正料的檢測(cè)成分見表3,所有指標(biāo)均符合《鋼鐵冶煉塵泥制鐵質(zhì)校正料》(T/CECS 10079—2019)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表3 水泥鐵質(zhì)校正料主要指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Table 3 Main indicators test results of iron correction material for cement

水泥廠使用混合通溝污泥與冶金除塵灰生產(chǎn)的水泥鐵質(zhì)校正料后,其通用水泥熟料指標(biāo)均符合各項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表4。

表4 通用水泥熟料檢測(cè)結(jié)果Table 4 Test results of general cement clinker

3.6 環(huán)保處置措施

3.6.1 異味廢氣處理

異味廢氣主要來自通溝污泥接收、篩分、貯存和均質(zhì)工藝段揮發(fā)的廢氣。廢氣的成分主要由碳、氮和硫等元素組成,大多數(shù)為脂肪酸、胺類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族、芳香族化合物等有機(jī)物,含有少量的硫化物、氨與磷化氫等無機(jī)物。通溝污泥碳、硫和氯元素檢測(cè)情況見表5,通溝污泥揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)情況見表6。

表5 通溝污泥碳、硫和氯元素檢測(cè)情況Table 5 Detection of carbon,sulfur and chlorine in ditch sludge %

表6 通溝污泥揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)情況Table 6 Detection of volatile and semi volatile organic compounds in sewage sludge mg/kg

廢氣凈化采用循環(huán)洗滌加活性炭吸附的處理工藝,活性炭比表面積大,能夠?qū)Τ魵庵杏袡C(jī)氣體成分進(jìn)行有效吸附,參見圖3;整個(gè)處置車間采用全封閉的膜結(jié)構(gòu)廠房(鋼骨架加膜結(jié)構(gòu)封閉),以防止異味廢氣的外溢,參見圖4。

圖3 通溝污泥廢氣處理系統(tǒng)Fig.3 Waste gas treatment system of sewer sludge

圖4 通溝污泥膜結(jié)構(gòu)廠房Fig.4 Membrane structure workshop for sewer sludge disposal

3.6.2 廢水處置

通溝污泥處置產(chǎn)線產(chǎn)生的廢水,統(tǒng)一收集納入寶鋼廢水處理廠處置后達(dá)標(biāo)排放。

3.6.3 固廢處置

通溝污泥篩分出來的垃圾,經(jīng)預(yù)處理后,通過寶鋼焚燒爐進(jìn)行無害化處置,焚燒爐產(chǎn)生的尾渣成為寶鋼煉鐵的配料。

4 結(jié)論

(1) 依托寶武集團(tuán)寶山基地的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、資源優(yōu)勢(shì),將寶山區(qū)市政排水管網(wǎng)通溝污泥通過干化、熱脫附預(yù)處理后混合生產(chǎn)水泥鐵質(zhì)校正料,實(shí)現(xiàn)了寶山區(qū)通溝污泥全流程“規(guī)范化、無害化、資源化”的環(huán)保處置。

(2) 這是寶武集團(tuán)與城市產(chǎn)城融合的一個(gè)成功示范,為市政排水管網(wǎng)通溝污泥的處置提供了一條新的解決路徑,也為鋼廠與城市的和諧共生作出了貢獻(xiàn)。