北極星水處理網(wǎng)訊:導(dǎo)讀
2014年，上海啟動了中心城區(qū)污泥項(xiàng)目前期研究，因“水十條”及《上海市水污染防治行動計(jì)劃實(shí)施方案》，污泥項(xiàng)目獲得巨大的推動力，白龍港、竹園和石洞口三大片區(qū)污泥項(xiàng)目建設(shè)加快步伐，到2018年4月，三大項(xiàng)目已先后開工，正在全力向著既定目標(biāo)而奮進(jìn)。對上海市中心城區(qū)三大片區(qū)城鎮(zhèn)污水污泥處理工程總體情況進(jìn)行了介紹，基于上海市三大片區(qū)污泥干化焚燒處理工程運(yùn)行情況，結(jié)合上海市新一輪的城鎮(zhèn)污水廠污泥干化焚燒工程前期研究過程中存在的主要問題，討論了上海市城鎮(zhèn)污水廠污泥干化焚燒工程主要建設(shè)特點(diǎn)，給出了城鎮(zhèn)污水廠污泥干化焚燒工程建設(shè)若干建議，同時(shí)提出了城鎮(zhèn)污水污泥干化焚燒工程建成運(yùn)行后需要持續(xù)關(guān)注的問題。
作者簡介：周驊(1966－)，男，河北武安人，學(xué)士，高級工程師，從事污水處理、污泥處理工程建設(shè)及研究工作。
1工程概述
按照上海市污水處理戰(zhàn)略規(guī)劃和污水、污泥專業(yè)規(guī)劃，中心城區(qū)劃分為石洞口、竹園、白龍港三大片區(qū)，各片區(qū)內(nèi)的污水處理實(shí)施“集中為主、分散為輔”的處理格局。經(jīng)多年建設(shè)，已經(jīng)形成以合流污水一期工程等大型污水輸送干線為骨架，以白龍港、竹園、石洞口污水廠等終點(diǎn)廠集中處理為支撐的污水處理總體格局，為城市安全運(yùn)行和城市水環(huán)境治理，提供了必要的基礎(chǔ)條件，也在近些年為城市污水治理作出了較大貢獻(xiàn)。隨著水環(huán)境要求的日益提高，大型污水處理廠陸續(xù)實(shí)施提標(biāo)改造工程，隨之也就產(chǎn)生了污泥處理處置的迫切需要。為此，上海從2014年起開展了針對三大污水片區(qū)的污泥處理工程的前期研究。到2018年4月，三大污泥項(xiàng)目已開工建設(shè)。上海市中心城區(qū)三大片區(qū)污泥工程布置見圖1。
圖1上海市中心城區(qū)三大片區(qū)污泥工程布置
1.1白龍港片區(qū)污泥處理工程
白龍港片區(qū)內(nèi)有亞洲規(guī)模最大的污水處理廠白龍港污水廠，設(shè)計(jì)處理能力為280×104m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱“一級A標(biāo)準(zhǔn)”）。白龍港片區(qū)目前正在新建虹橋污水廠，設(shè)計(jì)處理能力為20×104m3/d，出水執(zhí)行“一級A標(biāo)準(zhǔn)”。
白龍港污水廠內(nèi)已建204tDS/d的厭氧消化污泥處理設(shè)施，采用污泥濃縮、厭氧消化、脫水、干化工藝。該工程利用污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣作為污泥中溫消化及污泥干化處理的熱源，消化后部分污泥進(jìn)行干化處理，該工程于2011年投運(yùn)。
白龍港污泥處理二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為486tDS/d（2430t/d，含水率80%），包括白龍港污水處理廠448tDS/d污泥量和虹橋污水處理廠38tDS/d污泥量，該工程采用“干化+焚燒”工藝，設(shè)6條干化焚燒線，主要建設(shè)內(nèi)容有干化、焚燒、煙氣處理設(shè)施、除臭設(shè)施及相關(guān)配套設(shè)施。
白龍港污泥處理二期工程焚燒產(chǎn)生的煙氣排放執(zhí)行上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/768—2013）；廠界同時(shí)滿足上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/982—2016）和國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）及《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554—1993）。區(qū)域邊界噪聲執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）II類標(biāo)準(zhǔn)。該工程已于2018年3月開工建設(shè)。
1.2竹園片區(qū)污泥處理工程
竹園片區(qū)有竹園一廠、竹園二廠和升級補(bǔ)量工程（曲陽污水處理廠、泗塘污水處理進(jìn)行功能調(diào)整，規(guī)劃上將不再運(yùn)營），設(shè)計(jì)處理能力為220×104m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行“一級A標(biāo)準(zhǔn)”。
竹園片區(qū)已建成竹園污泥干化焚燒廠，建設(shè)規(guī)模為150tDS/d（750t/d，含水率為80%）。采用“干化＋焚燒”處理工藝，共設(shè)置2條焚燒線，該項(xiàng)目已于2015年實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)運(yùn)行。
竹園污泥擴(kuò)建工程，建設(shè)規(guī)模為223tDS/d（1115t/d，含水率為80%)，采用“干化+電廠協(xié)同焚燒”的工藝路線，該工程進(jìn)廠脫水污泥含水率為80%左右，經(jīng)干化處理后，平均含水率降至30%左右，由密閉式卡車將干污泥運(yùn)輸至外高橋第二電廠或第三電廠協(xié)同焚燒。
該工程臭氣排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/982—2016）；噪聲防治執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348—2008）II類標(biāo)準(zhǔn)。該工程已于2018年3月開工建設(shè)。
1.3石洞口片區(qū)污泥處理工程
石洞口片區(qū)有石洞口污水處理廠、泰和污水處理廠、吳淞污水處理廠共3座污水處理廠。石洞口污水廠是上海第一座大型生物處理的污水廠，設(shè)計(jì)處理能力為40×104m3/d，目前出水水質(zhì)執(zhí)行“一級A標(biāo)準(zhǔn)”。石洞口片區(qū)內(nèi)，正在建設(shè)的全地下式污水處理廠泰和污水處理廠，設(shè)計(jì)處理能力為40×104m3/d，出水水質(zhì)在“一級A標(biāo)準(zhǔn)”的基礎(chǔ)上，氨氮和總磷指標(biāo)進(jìn)一步提升至地表水IV類水標(biāo)準(zhǔn)。石洞口片區(qū)內(nèi)還有正在運(yùn)行的吳淞污水處理廠，設(shè)計(jì)處理能力為4×104m3/d。
目前，石洞口污水處理廠內(nèi)正在建設(shè)的污泥干化焚燒設(shè)施“石洞口污泥完善工程”規(guī)模共計(jì)72tDS/d（360t/d，含水率為80%)，包括石洞口污水處理廠現(xiàn)有污泥干化焚燒處理設(shè)施和新建的污泥干化焚燒處理設(shè)施。石洞口污水處理廠現(xiàn)有污泥干化焚燒處理設(shè)施建成于2004年，采用“干化+焚燒”工藝，是國內(nèi)首座城鎮(zhèn)污水污泥大型干化焚燒設(shè)施，運(yùn)行至今積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。由于近年來煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，對現(xiàn)有污泥干化焚燒設(shè)施提出了改造需求?！笆纯谖勰嗤晟乒こ獭毙戮€采用“干化+焚燒”工藝，設(shè)2條干化焚燒線，于2018年建成投產(chǎn)。
石洞口污泥處理二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模128tDS/d，采用獨(dú)立焚燒工藝。泰和污水處理廠污泥干化后車載運(yùn)輸至本工程進(jìn)行焚燒。該工程已于2018年4月開工建設(shè)。
石洞口污泥處理二期工程焚燒產(chǎn)生的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)、臭氣控制標(biāo)準(zhǔn)與白龍港污泥處理二期工程一致。
2項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)
2.1“集約化”建設(shè)
以往的污泥處理以實(shí)現(xiàn)污水廠內(nèi)污泥含水率達(dá)80%為目標(biāo)，主要實(shí)現(xiàn)方式是機(jī)械脫水。隨著污泥填埋要求的提出，后又陸續(xù)建設(shè)了就地或集中的深度脫水設(shè)施，白龍港污水廠還建設(shè)了干化設(shè)施，使之滿足污泥填埋的要求。在這一階段，盡管也實(shí)施了局部的集中處理，但受場地、設(shè)施、環(huán)境等方面的約束，是“被動式”而非“主動式”的集中。
在本輪三大污泥處理項(xiàng)目前期研究起步時(shí)，按照專業(yè)規(guī)劃的要求，從片區(qū)內(nèi)集中處理處置的原則出發(fā)，開展前期研究?！凹s化”建設(shè)主要體現(xiàn)在：三大片區(qū)內(nèi)污水廠進(jìn)行“集約化”調(diào)整；在三大片區(qū)內(nèi)建設(shè)三大污泥集中處理中心，并充分利用已有設(shè)施，統(tǒng)籌兼顧、因地制宜，從而實(shí)現(xiàn)污水污泥的“集約化”建設(shè)。
2.2“設(shè)計(jì)能力”與“規(guī)劃規(guī)?！?/strong>
在以往設(shè)計(jì)中，污泥干化焚燒項(xiàng)目往往與污水廠設(shè)計(jì)思路類似，采用年日均的概念，但在實(shí)際運(yùn)行中，會因?yàn)槟甓葯z修而停產(chǎn)，或者由于污水廠季節(jié)性水量增長而出現(xiàn)泥量增長，這種情況下，往往會因?yàn)槭芟抻谠O(shè)計(jì)處理能力而帶來生產(chǎn)上的被動。
鑒于此，項(xiàng)目前期研究中，對污泥干化焚燒設(shè)施的處理能力的確定時(shí)，考慮了年度檢修時(shí)間（年運(yùn)行時(shí)間按照7200h考慮），同時(shí)還考慮了污水季節(jié)性波動等因素造成的泥量的增加，給出了一定的余量。因此污泥干化焚燒設(shè)施的設(shè)計(jì)處理能力大于規(guī)劃規(guī)模。
2.3煙氣和除臭冗余設(shè)計(jì)
污泥干化焚燒項(xiàng)目由于處理對象的特殊性，煙氣排放、除臭對整個(gè)項(xiàng)目而言非常重要，從某種意義上說它的重要性并不亞于主體工藝本身。
在污泥干化焚燒項(xiàng)目中，煙氣處理系統(tǒng)采用“SNCR（爐內(nèi)）＋靜電預(yù)除塵＋干式反應(yīng)器＋布袋除塵器＋濕式脫酸塔＋煙氣再熱”，排入煙囪前還設(shè)置了“物理吸附”作為備用環(huán)節(jié)，確保煙氣達(dá)標(biāo)。
除臭工程包括設(shè)備加罩及隔斷、惡臭氣體輸送和惡臭氣體處理三個(gè)部分。針對污泥干化焚燒工程不同區(qū)域的特點(diǎn)，采用離子送風(fēng)、生物除臭、化學(xué)洗滌、活性炭吸附除臭、植物液噴淋等組合工藝。進(jìn)人空間的臭氣處理采用前端離子送風(fēng)，“末端生物濾池+化學(xué)洗滌+活性炭吸附”的組合處理工藝，并對重點(diǎn)區(qū)域輔以植物液噴淋，不進(jìn)人空間臭氣處理采用“末端生物濾池+化學(xué)洗滌+活性炭吸附”的組合處理工藝。
在前期研究中，對煙氣及除臭的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了多方案研究，以確保煙氣和除臭達(dá)到新的標(biāo)準(zhǔn)。
2.4統(tǒng)籌兼顧和因地制宜
①統(tǒng)籌兼顧
三個(gè)污泥項(xiàng)目必須做到三大片區(qū)之間的片區(qū)統(tǒng)籌、片區(qū)內(nèi)部的各污水處理廠及污泥處理設(shè)施的統(tǒng)籌、新建工程與現(xiàn)狀工程設(shè)施的統(tǒng)籌。
三個(gè)污泥項(xiàng)目以響應(yīng)《上海市水污染防治行動計(jì)劃實(shí)施方案》“以中心城三大污水片區(qū)為重點(diǎn)，加快污泥處理設(shè)施建設(shè)，確保污水處理廠污泥安全處置。繼續(xù)推進(jìn)石洞口、竹園以及白龍港污泥處理處置設(shè)施等重點(diǎn)工程建設(shè)”，中心城區(qū)三大片區(qū)污水廠污泥處理方式“以獨(dú)立焚燒為主、協(xié)同焚燒為輔”。
三大污泥項(xiàng)目均需考慮三大片區(qū)各污水處理廠污水處理工藝、污泥出廠含水率、污泥運(yùn)輸與接收等環(huán)節(jié)。
三個(gè)污泥項(xiàng)目都建立在既有項(xiàng)目基礎(chǔ)上，必須考慮新建工程與現(xiàn)狀工程之間的關(guān)系，打通鏈路，有機(jī)整合，做到與現(xiàn)狀工程的兼顧。
如白龍港現(xiàn)狀污泥處理工程采用“厭氧消化+干化”工藝路線，由于老港填埋場容量限制，不能再接收厭氧消化后干化的污泥，因此在白龍港污泥處理二期工程前期研究時(shí)，需統(tǒng)籌考慮現(xiàn)狀污泥設(shè)施在新建工程的利用。
②因地制宜
盡管污泥專業(yè)規(guī)劃為各片區(qū)污泥處理處置制定了方向，但到實(shí)際研究階段，還得結(jié)合各項(xiàng)目時(shí)空特點(diǎn)因地制宜。
白龍港污泥處理二期工程，由于所處位置的特殊性，廠址附近有國家重要軍事設(shè)施，既要滿足污泥項(xiàng)目用地指標(biāo)、建構(gòu)筑物高度等需求，又必須滿足軍事功能的要求，這一矛盾就成了本項(xiàng)目的重點(diǎn)之一。經(jīng)軍地協(xié)調(diào)和論證，白龍港污泥處理二期工程局部地塊設(shè)置成了下沉式的結(jié)構(gòu)。竹園污泥處理廠和外高橋電廠僅一路相隔，且目前采用外高橋電廠蒸汽，因此，客觀上有條件實(shí)現(xiàn)協(xié)同焚燒。石洞口污泥處理二期工程，與石洞口污水廠及石洞口污泥完善工程之間相隔楊盛河，石洞口污泥處理二期工程污泥焚燒后有富余的蒸汽，需考慮管線的跨越或連通方式。
因此，三大污泥項(xiàng)目必須因地制宜，從而實(shí)踐了綠色循環(huán)的理念。
3思考與建議
目前，上海市中心城區(qū)三大污泥項(xiàng)目均已經(jīng)開工建設(shè)，各項(xiàng)目上述特點(diǎn)的最終實(shí)現(xiàn)，需要建設(shè)者和今后運(yùn)行單位的不懈努力，筆者以為，還有幾項(xiàng)工作需要關(guān)注。
3.1“能力”的設(shè)計(jì)條件
如前所述，本次三個(gè)項(xiàng)目的前期研究中，都在規(guī)劃規(guī)模的基礎(chǔ)上，做了適當(dāng)?shù)姆糯?，留有適當(dāng)?shù)娜哂?，這種做法是否就一定合適，冗余量到底取多大更符合污泥干化焚燒工藝路線，還得通過今后長期的運(yùn)行考驗(yàn)。
同時(shí)，筆者想提示的是，任何設(shè)計(jì)冗余都有“邊界”，不可能無限制的放大。例如白龍港項(xiàng)目，其設(shè)定的邊界條件是1條線停機(jī)檢修也可滿足白龍港片區(qū)污泥處理的需求，這也是今后必須充分考慮的運(yùn)行邊界條件。同時(shí)，對運(yùn)行單位來說，也得從實(shí)際出發(fā)，運(yùn)用底線思維，制定必要的應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的突發(fā)工況和極端不利情況。
3.2高效實(shí)現(xiàn)煙氣和除臭的設(shè)計(jì)初衷
在前期研究階段，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位多次組織技術(shù)論證，設(shè)計(jì)文件也已經(jīng)專家審定、政府批準(zhǔn)。但實(shí)事求是地說，現(xiàn)在的煙氣處理和除臭工藝，可以說是“十八般武藝”一起上陣。盡管如此，實(shí)際運(yùn)行是否一定能實(shí)現(xiàn)初衷，還得需要實(shí)踐來回答。
在論證和評審階段，實(shí)際上也是存在不同的技術(shù)觀點(diǎn)，之所以最后形成現(xiàn)在的技術(shù)路線，很大程度上就是對煙氣和除臭的新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，缺乏實(shí)踐的案例，是“誰都無法從理論上加以否定”的結(jié)果。事實(shí)上，是否還需要增加“第十九般武藝”，還是只要“十七般武藝”就足夠，還得通過實(shí)踐來驗(yàn)證，也是今后運(yùn)行中非常值得持續(xù)關(guān)注、不斷總結(jié)的。在這里，筆者要提示的是，今后的運(yùn)行單位需要萬分小心地運(yùn)行這些設(shè)備，特別是污泥全產(chǎn)量高位運(yùn)行階段，務(wù)必滿足煙氣達(dá)標(biāo)排放的剛性的法律法規(guī)要求。
3.3持續(xù)檢測水質(zhì)和泥質(zhì)
三大片區(qū)多年的、持續(xù)的污水水質(zhì)及污泥泥質(zhì)的檢測，為前期研究提供了豐富的數(shù)據(jù)支撐。但是，隨著上海市雨污水治理的發(fā)展，服務(wù)范圍內(nèi)的污水量、水質(zhì)等情況必將發(fā)生一些變化，如雨污混接改造、上游輸送管網(wǎng)低水位運(yùn)行等，對進(jìn)廠水質(zhì)是否會帶來提升從而增加泥量，低水位運(yùn)行后是否會帶來大量的砂渣，各片區(qū)目前污泥熱值的不同，對片區(qū)間污泥調(diào)度會否帶來影響等，這些問題需要從現(xiàn)在開始持續(xù)關(guān)注。
本文刊登于《中國給水排水》第16期：基于上海市污泥干化焚燒運(yùn)行研究的若干建議作者：上海市城市排水有限公司周驊
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