污泥焚燒的話(huà)題這兩年一直很熱，支持者和反對者似乎都有充足的理由。

　　反對者最早擔心二噁英的，隨著(zhù)科普的增多，實(shí)際運行的污泥焚燒廠(chǎng)實(shí)測數據的公布，逐漸打消了很多人關(guān)于二噁英的擔憂(yōu)。

　　目前聽(tīng)到的很多是關(guān)于污泥焚燒后重金屬的排放，擔心重金屬進(jìn)入環(huán)境后影響公眾健康。尤其是對汞的擔憂(yōu)更為嚴重，因為汞的沸點(diǎn)相比其他的重金屬較低，通常的煙氣處理設施，對汞的去除效率也相對較低。

　　理由之一是美國的污泥焚燒因為煙氣排放標準升級，對汞的限制更加嚴格，導致很多污泥焚燒廠(chǎng)無(wú)法滿(mǎn)足新排放標準。更有玄乎的傳言：美國沒(méi)有一個(gè)污泥焚燒廠(chǎng)能達到新的煙氣排放標準...

　　咱們用事實(shí)說(shuō)話(huà)！

　　1. 美國污泥焚燒新標準

　　2011年3月21日，美國EPA出臺了針對污泥焚燒煙氣排放的新標準（Title 40 Code of Federal Regulations (CFR) Part 60 – Standards of Performance for New Stationary Sources and Emissions Guidelines for Existing Sources: Sewage Sludge Incineration Units; Final Rule），要求所有的已建成的污泥焚燒廠(chǎng)和新建焚燒廠(chǎng)執行新的排放限值。新標準將于2016年3月21日正式生效。屆時(shí)，除非項目所在州有提前批準的州計劃，其余所有的污泥焚燒廠(chǎng)，都將按照新的排放標準執行。

　　該標準針對不同的污泥焚燒爐執行不同的排放限值，主要是多膛爐和流化床焚燒爐兩種類(lèi)型。MHI：多膛爐；FBI：流化床焚燒爐

　　對流化床焚燒爐來(lái)說(shuō)，新標準針對已建成項目和新建項目的排放要求也不一樣。以汞為例，已建成項目的新排放標準為0.037mg/dscm，新建項目的新排放限值更嚴，為0.001mg/dscm。

　　相比而言，流化床焚燒爐執行的標準比多膛爐執行更加嚴格的煙氣排放標準。主要是多膛爐燃燒污泥，空氣過(guò)量系數更大，同樣的污泥量，若采用多膛爐焚燒后煙氣量更大，如果執行同樣嚴格的標準，則煙氣處理費用非常高。

　　現在主流的污泥焚燒多采用流化床焚燒爐，主要是其空氣過(guò)量系數小，煙氣處理費用較低。

　　1. Southerly污水處理

　　Southerly污水廠(chǎng)最早于1967年8月14日投入運行，是俄亥俄州東北部地區（NEORSD）的三個(gè)污水處理廠(chǎng)中最大的一個(gè)。目前平均日處理量125MGD（約為47萬(wàn)噸/天），峰值處理能力400MGD（約為150萬(wàn)噸/天），另外該污水廠(chǎng)還可以通過(guò)一級處理單元處理多達335 MGD（126.8萬(wàn)噸/天）的雨水。

　　處理工藝：一級曝氣系統——活性污泥

　　旱季時(shí)兩級工藝串聯(lián)使用，但是若一級系統處理達到最大負荷400MGD時(shí)，多余的來(lái)水直接進(jìn)入二級單元進(jìn)行處理。

　　初沉池污泥經(jīng)重力濃縮為含固率47%的污泥，二沉池的剩余污泥也送至重力帶式濃縮機濃縮為含固率5-7%的污泥。

　　濃縮后的初沉污泥直接送進(jìn)1個(gè)污泥存儲池，濃縮后的剩余污泥被送進(jìn)另外5個(gè)污泥存儲池。兩種污泥同時(shí)送至脫水機房進(jìn)行脫水。

　　脫水設備共有9臺離心脫水機，脫水后直接送至3個(gè)脫水污泥收集池（三臺離心機對應一個(gè)脫水污泥收集池），然后通過(guò)6臺柱塞泵（每個(gè)脫水污泥收集池對應2臺）直接送進(jìn)3個(gè)流化床焚燒爐中進(jìn)行焚燒（每臺處理能力100噸干泥/天）。

　　2. Southerly污泥焚燒

　　Southerly污泥焚燒廠(chǎng)，最早采用多膛爐焚燒污泥，在2009年開(kāi)始，計劃用3臺循環(huán)流化床焚燒爐取代了原有的4臺多膛爐焚燒爐，以提高焚燒效率和降低成本。

　　處理流程包括：流化床焚燒爐——一級換熱器（用于加熱余熱流化風(fēng)、余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽）——二級預熱器（用于煙氣控制、飛灰處理、輔助系統、發(fā)電裝置等）——煙氣處理系統。

　　該污泥焚燒廠(chǎng)，采用蘇伊士的Thermylis流化床焚燒爐，直接焚燒脫水污泥（72%含水率），無(wú)需輔助染料助燃，每年可通過(guò)余熱回收發(fā)電1.2MW。

　　污泥焚燒工藝流程大致如下：

　　2014年的煙氣排放檢測數據顯示，煙氣中的污染物主要是汞和SO2無(wú)法滿(mǎn)足2016年生效的新標準排放限值，以下每個(gè)數據都是三次測試的平均值：

　　從2011年1月至2014年6月收集數據看，污泥中的重金屬汞的平均含量為0.57mg Hg/kg 干泥，最大為0.99mg Hg/kg干泥，標準方差為0.14mg Hg/kg干泥。

　　根據運行數據的預測，污泥經(jīng)流化床焚燒爐焚燒，經(jīng)原有煙氣處理系統處理后，煙氣中的汞含量見(jiàn)下圖（已折算為含氧量7%的標態(tài)），與新標準要求仍有一定差距：

　　如果不增加側重于汞去除的強化排放控制措施，在2016年3月新排放標準生效之后，污泥焚燒廠(chǎng)很可能因無(wú)法滿(mǎn)足新標準而喪失焚燒污泥的許可證。一旦這樣，污水廠(chǎng)將需要重新制定相關(guān)計劃，以便將污泥送去填埋。污水廠(chǎng)主管單位認為填埋不僅成本高昂且不可持續。因此對煙氣處理系統進(jìn)行升級成為了比較可行的方案。

　　3. 重金屬汞的控制

　　煙氣檢測的數據顯示，除了重金屬汞和SO2外，重金屬鎘Cd也有個(gè)別的處理線(xiàn)在個(gè)別時(shí)間少量超標。SO2和重金屬鎘主要通過(guò)濕式洗滌塔的改進(jìn)進(jìn)行解決，本文不做詳細介紹。

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　　汞的來(lái)源

　　污泥焚燒的煙氣中的汞來(lái)自污水處理，大多數重金屬可通過(guò)飛灰的去除、以及濕式洗滌和其他的單元中去除，重金屬汞則可通過(guò)以下三種形式存在于焚燒過(guò)程中。

　　顆粒汞：飛灰和顆粒物質(zhì)中夾雜著(zhù)汞?？偣倪@一部分在濕式洗滌器中被除去，并與其他金屬和顆粒一起被送到飛灰儲罐?？偣兄挥泻苄〉囊徊糠忠赃@種形式存在。

　　元素汞：汞通過(guò)燃燒變成揮發(fā)態(tài)。由于氣態(tài)元素汞在后續煙氣處理過(guò)程中冷卻，它可能與煙氣中的其他成分發(fā)生反應，形成氧化氣態(tài)汞。這種形式的汞可溶于水，在濕式洗滌器中可以去除一部分。

　　氧化氣態(tài)汞：被廢氣成分氧化的單質(zhì)汞，如鹵素(氯、氟和溴)；硫的氧化物（二氧化硫和三氧化硫）；以及氮（二氧化氮）。

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　　常見(jiàn)汞去除技術(shù)

　　在大多數污水處理廠(chǎng)，只有一小部分元素汞被氧化。因此在焚燒過(guò)程中排放的汞中，有一部分仍以元素形式存在。盡管濕式洗滌可以捕獲一部分氧化汞，但該工藝對汞的去除效率仍較低。

　　目前用于汞去除的成熟技術(shù)包括干法的粉末活性炭(PAC)噴射技術(shù)，和濕法的固定床顆?；钚蕴?GAC)吸附技術(shù)。

編輯：王媛媛

　　1.粉末活性炭法，通常能夠去除85%左右的重金屬汞，且需要持續投加粉炭和藥劑，運行成本較高。

　　2.固定床GAC吸附，對汞的去除率可超過(guò)95%，一般1-2年需要更換顆?；钚蕴?/p>

　　3.SPC吸附技術(shù)，Sorbent Polymer Composite，一種利用特殊吸附材料的新型專(zhuān)利汞去除技術(shù)。其可以單獨作為一個(gè)裝置使用，也可以改造已有的濕式洗滌塔，將其作為濕式洗滌塔的一部分來(lái)使用。該系統采用了由SPC濾料組成的專(zhuān)用濾料床，可從污泥焚燒廢氣中捕獲離子態(tài)和元素態(tài)的汞。

　　相比顆?；钚蕴课?，SPC吸附模塊可承受水份飽和的氣流，不需要額外的除濕器或上游的再加熱步驟。SPC吸附對汞的去除能力，與濾料床的厚度和SPC吸附模塊數量有關(guān)。與GAC吸附類(lèi)似，SPC吸附也需要定期更換濾料，大約每半年更換一次，具體取決于煙氣中汞的濃度以及濾料的多少。

　　在已建成項目中，采用SPC吸附比GAC吸附所需投資少，操作簡(jiǎn)單，且更容易進(jìn)行改造。

　　4. 煙氣系統改造

　　經(jīng)過(guò)詳細的前期模擬和對比，最終決定在Southerly污泥焚燒項目中，采用SPC吸附來(lái)提高煙氣處理效果。

　　2016年初，NEORSD決定在southerly污泥焚燒廠(chǎng)內安裝三套SPC吸附裝置（下圖）以實(shí)現煙氣處理的升級。每個(gè)SPC吸附裝置內設三層SPC吸附模塊，并預留額外2層以便今后進(jìn)一步升級所用。

　　改造完成后SPC吸附裝置后的運行數據顯示，三條污泥焚燒線(xiàn)的煙氣排放值，包括汞在內所有值均滿(mǎn)足新的煙氣排放限值。所有的測試均在2016年3月21日前新的煙氣排放標準正式生效之前完成。成為美國最早實(shí)現按照新煙氣排放限值運行的污泥焚燒廠(chǎng)。

　　5. 煙氣改造后效果

　　改造完成后，官方于2015年底至2016年出進(jìn)行了為期三個(gè)月的尾氣測試，最終結果顯示，經(jīng)過(guò)改造后，Southerly污泥焚燒廠(chǎng)的尾氣排放值完全滿(mǎn)足新標準中關(guān)于“已建流化床焚燒爐”尾氣排放的要求。下表數據中的百分數，表示實(shí)測濃度與排放限值的比例。

　　后續一年的運行數據顯示，系統穩定達標。Southerly污泥焚燒廠(chǎng)也成為美國第一個(gè)達到新煙氣排放標準的項目，與其同期完成改造的還有辛辛那提Mill Creek污泥焚燒廠(chǎng)， 該焚燒廠(chǎng)也是由SUEZ建設。

　　寫(xiě)在最后：

　　污泥焚燒目前依然是很多大城市解決污泥的一個(gè)很重要的手段，因為減量化最明顯！當然，隨著(zhù)提質(zhì)增效等工作的推進(jìn)，希望污水廠(chǎng)進(jìn)水濃度進(jìn)一步增加之后，污泥的有機質(zhì)也能有所提高，再結合厭氧消化等工藝的應用，做好污泥的減量化同時(shí)，加大資源化利用。

　　而污泥焚燒，也會(huì )隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和法規的完善，發(fā)揮更大的作用。徹底解決污泥圍城問(wèn)題，焚燒必不可少。而焚燒產(chǎn)生的煙氣污染問(wèn)題，在現有的技術(shù)下，都是能解決的。

　　特此感謝在美國的江瑞原先生分享的資料！

編輯：王媛媛