【正文】 自污水處理廠污水，污水主要由居民生活污水、街道保潔污水、社會污水和少量工業(yè)廢水等組成。據(jù)某市環(huán)衛(wèi)處對某污水處理廠污泥成份抽樣分析，具體抽樣分析見附表22。表22 某市污水處理廠污泥理化性質(zhì)（%）含水率可燃物灰分干基可燃物濕基可燃物干基灰分濕基灰分混合物廚渣紙張果皮塑料毛骨橡膠皮革紡纖木質(zhì)雜草由表21可知，某市污泥含水率約35%，可燃物與灰土、磚瓦等無機物成分亦占50%左右。污泥中金屬、玻璃等物質(zhì)含量很少、不具有回收的價值。 污泥熱值確定根據(jù)某污水處理廠污泥成份抽樣分析報告，某市污水處理廠實際情況和今后的發(fā)展，并參考河南省其他城市的設(shè)計熱值，本工程運行期內(nèi)的污泥設(shè)計值暫按1000kcal/噸考慮。第3章 建設(shè)規(guī)模及廠址選擇 建設(shè)規(guī)模目前某市污水處理廠污泥處理設(shè)施的設(shè)計規(guī)模為50t/d（以含水率80%計，下同），污泥實際產(chǎn)量約為40~50t/d。本次工程服務(wù)對象為某市污水處理廠產(chǎn)生的生活污泥，并與污水廠污泥處理設(shè)施相配套，因此確定本次工程的建設(shè)規(guī)模為50t/d。 選址的基本要求依據(jù)《城市生活垃圾焚燒處理工程項目建設(shè)標準》、《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485－2001）以及《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ90－2009）等相關(guān)標準規(guī)范某市污泥無害化處理場場址選擇基本要求：l 滿足城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃以及國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)；l 符合經(jīng)濟運輸要求，有效降低運輸成本；l 市政設(shè)施較為齊全，充分利用已有的市政基礎(chǔ)設(shè)施，減少工程投資費用；l 選擇在生態(tài)資源、地面水系、文化遺址、風(fēng)景區(qū)等敏感目標少的區(qū)域；l 有足夠的用地面積，動遷少，盡可能少占或不占耕地，征地費用低；l 不受自然災(zāi)害的威脅；l 有可靠的電力供應(yīng)；l 水源充足，選址應(yīng)靠近河流等自然水源；l 衛(wèi)生防護距離不小于300m。 廠址選擇建設(shè)于某市污水處理廠內(nèi)。 建設(shè)條件 地質(zhì)條件根據(jù)《某市污水處理廠巖土工程勘察報告》，擬建場地位于某市市區(qū)東南，規(guī)劃東環(huán)路東側(cè)，東孟姜女河西側(cè)，場地較為平坦，周圍無其它建筑物，建筑環(huán)境良好。，地貌單元屬黃河沖積平原。場地在揭露深度范圍內(nèi)均為第四系沉積層，根據(jù)物理力學(xué)特征共劃分4個地質(zhì)單元層?？辈炱陂g，~，屬孔隙潛水類型，水位隨季節(jié)變化。地下水對深基坑（）的開挖和施工不利。應(yīng)根據(jù)不同的建（構(gòu)）筑物及其埋深和施工時的實際水位采取相應(yīng)的排降水措施。據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果判別，該廠區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)均具有中等腐蝕性。本場地抗震設(shè)防烈度為8度第一組。按《GB50012001》規(guī)范進行液化判別，第2層的部分粉土和第3層細砂層為可液化土層，經(jīng)綜合評價該場地地基液化等級為中等。建筑場地類別為Ⅲ類，場區(qū)地形平坦，地貌類型單一，無活動斷裂，地層結(jié)構(gòu)簡單，分布不均勻，但具有相對連續(xù)性，物理力學(xué)性質(zhì)均勻，無不良地質(zhì)作用，穩(wěn)定性好，適宜建筑物的興建。 交通條件項目位置位于污水廠內(nèi)部，污水廠位于城區(qū)的東南部，廠外道路可直通高速公路，交通便利。 用水用電條件污水處理廠內(nèi)有相當完善的給水、排水管道系統(tǒng)，可以滿足項目用水排水的要求。污水處理廠變壓器一基本處于滿負荷運行狀態(tài)，項目用電需要從附近變配電站重新接線并安裝變壓器。 用地條件現(xiàn)狀污水廠廠區(qū)東北部有控制預(yù)留用地，能滿足本次工程建設(shè)用地需要，且緊鄰廠區(qū)東南側(cè)現(xiàn)狀污泥處理設(shè)施，便于工程銜接。綜上所述，場址具備建設(shè)條件。第4章 污泥處理工藝方案 污泥熱解氣化工藝在污泥的處置方面，我國污泥處理起步較晚，污泥的處理方式主要是簡單填埋、堆肥或者焚燒。由于污泥中含有一定量的重金屬、有機污染物和病原菌等，在堆肥農(nóng)用上具有一定環(huán)境風(fēng)險，施用后需對施用污泥的土壤、地下水及作物等進行長期定點監(jiān)測，且需控制其最大施用量及連續(xù)施用年限。填埋占用大量土地資源，不能徹底處理掉污泥；焚燒則需要消耗大量的能源，同時造成二次污染。污泥熱解氣化將污泥通過燃燒后制成清潔能源，并消除了二噁英的產(chǎn)生，變廢為寶，技術(shù)先進且環(huán)保。%左右的污泥，采取深度脫水處理工藝干化至含水率60%以下，經(jīng)過造粒，輸送至熱解氣化裝置，經(jīng)一系列反應(yīng)完成熱解氣化過程，污泥的有機質(zhì)被全部熱解氣化成可燃氣體，剩余的有機物和無機物殘渣被燃燒成熔渣。最后，氣體從氣化裝置逸出，熔渣經(jīng)濕式灰盤和排渣系統(tǒng)排出。這樣，有害的污泥經(jīng)過脫水干化，造粒，熱解氣化等工藝處理，最后被徹底減量化、無害化和資源化。污泥最終的產(chǎn)出物為兩種：一是含一氧化碳、烷類氣體和氫氣的可燃氣體；二是被燒熔的有機物殘渣和無機物，統(tǒng)稱為殘渣。可燃氣體的成分主要是一氧化碳、烷類氣體和氫氣，其熱值為800kcal/Nm3，成分及熱值報告見圖41，殘渣的組分是SiOCa等物質(zhì)，成分及含量見表41。圖41 工業(yè)化試驗產(chǎn)生的可燃氣體的成分和熱值(800kcal/Nm3)經(jīng)過熱解氣化后污泥中各類細菌病原菌被徹底殺滅，剩下的無機物被燒成熔渣了，污泥中所含的微量重金屬離子被高溫氧化或者包裹在燒熔的灰渣中，被徹底無害化處理了。經(jīng)過檢測分析其成分主要為Si、Ca、Fe和Al等元素。其成分如表41，爐渣可以用作磚骨料和水泥輔料等。表41 污泥熱解氣化后灰渣主要成分含量序號污泥灰渣成分含量(%)1Si2Ca3Fe4Al5C6K7P8Mg9Na10S污泥熱解氣化后的產(chǎn)出物經(jīng)過權(quán)威機構(gòu)中國檢科院綜合檢測中心檢測, TEQ /Nm3。二噁英的含量僅有歐盟標準的1/4,檢測報告（一）項目技術(shù)路線描述熱解氣化：第一步，在燃燒段，通過初始化點火（使用煤等燃料）使裝置內(nèi)部溫度達到1100度左右，然后將預(yù)先晾干的污泥顆粒（含水率＜30%）倒入裝置內(nèi)，通過鼓風(fēng)設(shè)備向燃燒段輸送氧氣，在此狀態(tài)下，污泥顆粒被點燃，碳化和氣化，碳化產(chǎn)生的游離碳和氣化產(chǎn)生的氣體其中一部分發(fā)生燃燒，使裝置能夠持續(xù)保持一定的溫度，從而不再需要外界輔助能源來提供污泥發(fā)生干燥、干餾、碳化和氣化過程所需要的熱量。第二步，通過輸送帶將造粒后污泥顆粒源源不斷送入裝置直至裝滿整個裝置，由于顆粒狀的污泥之間有縫隙，可形成導(dǎo)流通道，通過這些導(dǎo)流通道，在燃燒段所產(chǎn)生熱量向氣化段，碳化段，干餾段和干燥段依次進行擴散。每經(jīng)過一段都會消耗大部分熱量，在達到相應(yīng)的溫度下，會發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)。到達干燥段時，溫度為80℃左右，在此溫度下不斷烘干脫去污泥顆粒的部分水份，污泥逐步變干燥，為發(fā)生干餾反應(yīng)做準備。第三步，逐步變干燥后的污泥在溫度200℃~450℃的的烘烤下，由于大分子的有機物具有熱不穩(wěn)定性，發(fā)生干餾反應(yīng)，大分子有機物發(fā)生裂解生成大量烷類（CmHn）氣體和少量焦油等可燃氣體及水蒸氣（H2O），這些氣體從上出氣端口逸出。從二噁英的分子結(jié)構(gòu)可知，氧和氯元素存在是二惡英生成的基本條件。污泥干餾過程中，完全處于缺氧狀態(tài)，經(jīng)干餾產(chǎn)生可燃氣體后的污泥又被碳化，然后在高溫狀態(tài)下與氧氣和水蒸汽進行氧化與還原反應(yīng)生成一氧化碳，不屬污泥直接焚燒，因此避開了產(chǎn)生二惡英的環(huán)境，能有效遏制了二惡英類物質(zhì)的生成。第四步，經(jīng)過干餾后的污泥，在450℃1000℃和無氧狀態(tài)下有機質(zhì)發(fā)生碳化反應(yīng)，生成了游離碳。第五步，經(jīng)過干餾和碳化后污泥主要殘留物是游離炭和少量粘土等物質(zhì)，在1100℃1200℃溫度和水蒸氣的作用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳（CO）、氫（H2）等可燃氣體，這些氣體從下出氣端口逸出，少量氣體通過導(dǎo)流通道也會從上出氣端口逸出。主要反應(yīng)如下： C + O2 = CO2 + 408840kJ/kmol C + 1/2O2 = CO + 123217 kJ/kmol CO2 + C = 2CO 162405 kJ/kmol C + H2O = CO + H2 118821 kJ/kmol C + 2H2O = CO2 + 2H2 75237 kJ/kmol第六步 污泥的有機物經(jīng)過干餾、碳化和氣化后，部分游離碳和可燃氣體被燃燒生成二氧化碳（CO2）和無機熔渣，為污泥熱解氣化整個過程持續(xù)不斷地提供熱量。此段溫度可達1300℃左右。經(jīng)過上述過程后，污泥中各類細菌病原菌被徹底殺滅，剩下的無機物被燒成熔渣了。最后通過排渣設(shè)備從氣化裝置底部排除殘渣。第七步 通過觀火孔觀察燃燒段的燃燒情況或者通過測溫系統(tǒng)燃燒段的溫度低于850℃后啟動排渣設(shè)備進行排渣，同時啟動鼓風(fēng)系統(tǒng)增加進風(fēng)量。這樣裝置內(nèi)污泥逐步下移，污泥會隨著渣的排出而依次經(jīng)歷干燥段、干餾段、碳化段、氣化段和燃燒段。造粒后的污泥從第二步開始，周而復(fù)始進行處理，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。新型建筑材料的制作污泥焚燒后，產(chǎn)生的熱解氣用作燃料，焚燒灰做原材料與粘土混合制成新型建筑材料，即制磚。（二）技術(shù)路線如下圖所示： 圖1 污泥熱解氣化工業(yè)化處理流程圖 污泥熱解干餾氣化爐技術(shù)特點污泥熱解干餾氣化爐非常適用于我國污泥的“三化”處理，尤其適用于小型污泥處理場，并可同時進行污水處理廠的污泥無害化處理、糞便無害化處理、餐飲業(yè)廚余的無害化處理。具有以下特點：（1）處理時間短：污泥、污泥連續(xù)進入熱解干餾氣化爐全過程僅需30分鐘。（2）資源化效果最好：污泥、污泥采用熱解干餾氣化工藝處理時，分選工序先將可氣化物、土份及不可氣化物徹底分類?？蓺饣锶峤飧绅s氣化爐，產(chǎn)生的可燃氣體經(jīng)過凈化（提純、壓縮）形成可用氣體。土份和不可氣化物無機物制磚。資源化利用率最為徹底，可達到100%。（3）減量化顯著：城市污泥、污泥采用熱解干餾氣化工藝處理后，可氣化物可一次性減容85%以上。土份和不可氣化物再加上氣化后的灰渣100%制磚，整個處理工藝流程無需填埋。（4）原生污泥。污水處理廠脫水干化后的污泥直接進入（篩選、分揀）烘干工藝后，可燃物在污泥、污泥坑堆放，無滲濾液排放。工藝氣體凈化，水循環(huán)利用，濃縮污水作制磚用工藝水，無需處理。（5）無害化徹底：污泥、污泥只需經(jīng)過30分鐘熱解干餾氣化處理，即可完成100%殺滅各種有害菌，完全去除臭味。（6）可實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)有利于環(huán)境保護：在處理工藝流程中所有生產(chǎn)過程均封閉，可以形成清潔生產(chǎn)，所產(chǎn)生可燃氣體、液體、廢渣全部綜合利用。（7）運行費用低：篩上物經(jīng)熱解干餾氣化方法處理，產(chǎn)生的可燃氣經(jīng)過凈化、提純、壓縮形成可用氣體管道輸送，因此運行費用相對較低。（8）處理工藝可實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)、且實現(xiàn)了全封閉，不影響周邊環(huán)境。專業(yè)化設(shè)計的生產(chǎn)設(shè)備，可以組成各種規(guī)模的生產(chǎn)線，生產(chǎn)線設(shè)施全部封閉，并全部采用自動化控制。（9）工藝系統(tǒng)和設(shè)備適應(yīng)能力強：日處理能力可組合成各種規(guī)模：熱解干餾氣化法工藝適用性廣，操作靈活，可建單一的綜合處理廠（熱解干餾氣化產(chǎn)生的可燃氣體作制磚燃料）。結(jié)合某市實際情況，推薦熱解干餾氣化爐作為某市