RRS干化+熱解焚燒污泥處理方案
RRS工藝（Resources Recycle System，資源循環系統）是利用蒸汽低溫裂解的方式，改變污泥本身的膠體結構，將包裹在濕污泥中的物理化學結合水釋放為自由態水，改善污泥的脫水性能，再用傳統的機械方式去除水分。工藝具有裝置簡單可靠、運營成本低的顯著優點。
1 蒸汽低溫裂解工藝
污泥（含水率約80％）經污泥泵注入反應釜，同時通入過熱蒸汽，反應釜內設有攪拌裝置，使蒸汽與濕污泥混合均勻，經一定時間的低溫熱解反應，使具有高分子結構的碳氫化合物轉變成為低分子結構的有機物，破壞污泥的持水結構，從而使污泥脫水性能大幅提高。反應產物約含有30%的自由態水，經污泥泵送至三相臥螺沉降離心機擠壓脫水，可獲得含水率約55%的半干污泥。在脫水工藝和焚燒工藝之間設一風干倉，利用蒸汽加熱的熱風對半干污泥進行進一步鼓風干燥，干污泥的最終含水率通過鼓風干燥的強度和時間控制，可降至10%以下。
經蒸汽低溫裂解反應后的濕污泥也經歷了消毒和滅活，臭味隨乏蒸汽帶出，已變成安全無污染的產品。
經擠壓獲得的壓濾液無毒無味，含有高濃度的鉀和氮，是理想的優質濃縮液體有機肥料。同時，壓濾液含有較高濃度的COD和BOD，如作為廢水處理，須回送污水處理廠或自建污水處理設施。
反應釜導出的乏蒸汽經除臭洗滌和冷凝，回送到鍋爐給水系統繼續使用。
含水率為30%～40%的半干污泥進入焚燒爐焚燒，污泥焚燒產生的熱量通過余熱鍋爐產生過熱蒸汽回送反應釜用于處理濕污泥，同時通過空氣預熱器加熱風干倉的鼓風空氣。污泥焚燒產生的高溫煙氣經過余熱鍋爐冷卻后再經過煙氣凈化裝置和煙囪排入大氣。
RRS干化+焚燒處理的工藝流程如圖1。
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系統的顯著優勢如下：
（1）工藝簡單可靠。蒸汽裂解工藝滿足了濕污泥在轉質過程中需要的還原性氣氛和合適的溫度，避免了傳統干化工藝較為棘手的低溫、隔絕氧氣的工藝要求，使工程化裝置的設計制造變得簡單、可靠，有利于國產化和造價的降低，同時減少了運營和維護成本。
（2）比較徹底地達到了“無害化、資源化、減量化”的目標。最終產品是完全無害化的焚燒灰渣，減量程度可達90%以上。污泥的熱能完全回收利用，并存在壓濾液和爐渣兩項潛在副產品，資源化程度高。
（3）經濟性好。除了項目初投有望大幅度下降以外，系統內部的能耗自用有余。根據目前國內污泥的成分測算，每噸濕污泥達到入爐焚燒的干化程度所需熱能只相當于自身產生蒸汽熱能的33%，項目達到一定規模后，完全可以考慮通過焚燒發電方式實現廠用電自給甚至售電盈利。焚燒爐、余熱鍋爐的熱效率高達80%，大大降低了運營成本。
（4）環保和污染物控制技術成熟。在密閉反應器中通過低溫熱解，迅速完成殺菌除臭過程，后續污泥處理不會產生異味及污染。壓濾液如果作為污水處理，可采用成熟的工藝達標排放；焚燒爐尾氣采用半干法+活性炭吸附+布袋除塵的處理工藝，同時由于污泥含氯較少，二噁英的產生量極小，各項污染物都較易控制達標。
2 污泥焚燒爐的選擇
污泥的主要特性是成分復雜，含有腐敗性有機物及有害物質，水分高、灰分高、揮發性高，極易分解。同時熱值低，粒度小，容易裹帶在煙氣中不能充分燃燒。根據對污泥焚燒過程的研究試驗，發現污泥焚燒的最大特點是在溫升的初期即開始大量分解，揮發分在煙氣中的燃燒占據了焚燒過程的大部分，因而焚燒爐的爐型選擇和設計必須充分考慮到污泥的特性，從而達到燃燒充分、控制飛灰及抑制二噁英產生的處理效果。
目前適合污泥燃燒的焚燒爐型有流化床焚燒爐和熱解氣化焚燒爐。
2.1 流化床焚燒爐
流化床焚燒爐是利用流態化技術進行焚燒污泥，在爐內有大量的石英砂作為熱載體。流化床在焚燒污泥前，通過噴油燃燒將爐內的石英砂加熱至600℃以上，污泥經干化后投入爐內，流態化的污泥與媒體強烈混合，污泥水分很快蒸發，一部分污泥直接燃燒，另一部分被分解氣化，形成空中的氣體燃燒。
流化床焚燒爐由于有熱載體的存在，燃燒穩定、對物料性狀波動適應性好、燃燒熱效率高。
在污泥焚燒中，其缺點是要使污泥及媒體處于流化狀態必須消耗很大的動力；污泥極易氣化的特性使空中燃燒部分的設計變得困難；細小顆粒容易未經充分燃燒而帶入煙氣中；煙氣含塵量高，尾氣處理負荷加重。流態化固體顆粒對爐壁磨損嚴重。本項目中，由于污泥的低位熱值較低，流化床焚燒爐須添加燃料才能維持運行，增加了運行成本。
2.2 熱解氣化焚燒爐
該爐從結構上分為一燃室與二燃室。一燃室內燃燒層次分布如圖2所示，從上往下依次為干燥段、熱解段、燃燒段、燃盡段和冷卻段。
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進入一燃室的污泥首先在干燥段由熱解段上升的煙氣干燥，其中的水分揮發；在熱解氣化段分解為一氧化碳、氣態烴類等可燃物并形成混合煙氣，混合煙氣進入二燃室燃燒；熱解氣化后的殘炭向下進入燃燒段充分燃燒，溫度高達1100℃～1300℃，其熱量用來提供熱解段和干燥段所需能量。燃燒段產生的殘渣經過燃盡段繼續燃燒后進入冷卻段，由一燃室底部的一次供風冷卻（同時殘渣預熱了一次風），經爐排的機械擠壓、破碎后，由排渣系統排出爐外。一次風穿過殘渣層給燃燒段提供了充足的助燃氧。空氣在燃燒段消耗掉大量氧后上行至熱解段，并形成了熱解氣化反應發生的欠氧或缺氧條件。
由此可以看出，污泥在一燃室內經熱解后實現了能量的兩級分配：裂解成分進入二燃室焚燒，裂解后殘留物留在一燃室內焚燒，污泥的熱分解、氣化、燃燒形成了沿向下運動方向的動態平衡。在投料和排渣系統連續穩定運行時，爐內各反應段的物理化學過程也持續進行，從而保證了熱解氣化爐的持續正常運轉。
2.3 污泥焚燒爐的選擇
熱解氣化焚燒爐技術完善可靠，其最突出的優點是對污泥的揮發性高、易于熱分解的特點適應性強，污泥的裂解氣體可以在二燃室內得到充分燃燒，同時由于是無擾動燃燒，煙氣帶走的顆粒物很少，對粒度極小的污泥燃燒尤其適合。在燃燒系統上及爐體結構上采取一定的措施，可以適應本項目高水分、低熱值的污泥燃燒。熱解氣化焚燒爐是目前國內危險廢物焚燒爐市場上的主導產品，單臺處理量在10～120t/d之間，且其技術成熟、可靠性高。因此本工程采用熱解氣化焚燒爐。
3 RRS干化+焚燒工藝
污泥處置中心分為兩個工段，即RRS干化+焚燒，相應設置干化車間和焚燒車間（見圖1）。
3.1 污泥脫水／干化系統
脫水/干化系統采用日本能源研究所新研究開發的污泥低溫裂解脫水干化新工藝，利用蒸汽低溫裂解的方式，改變污泥本身的膠體結構，改善污泥的脫水性能，再用傳統的機械方式去除水分。系統由污泥泵、反應釜、螺旋壓濾機、儲倉（槽）、乏蒸汽處理系統等組成。濕污泥（含水率約80％）經一定時間的低溫熱解反應，再經壓濾機脫水，可獲得含水率約55%的半干污泥。反應釜導出的乏蒸汽經除臭洗滌和冷凝，回送到鍋爐給水系統繼續使用，半干污泥經風干倉簡單風干，待含水率降至40%以下即可送往焚燒車間進行焚燒。
3.2 污泥焚燒爐
本項目所用的污泥焚燒爐為一種立式旋轉爐排熱解氣化焚燒爐，此焚燒裝置具有適應熱值范圍廣、負荷調節能力大、可操作性好和自動化程度高等特點，已廣泛用于處理不同形狀的可燃危險廢物。在污泥低位熱值達到4200kJ/kg時，該爐在不添加輔助燃料的情況下就能保證二燃室溫度在1100℃以上，煙氣停留時間不少于2s，符合GB-18484要求的危險廢物處理標準。
污泥焚燒爐主要由旋轉熱解氣化爐和氣體燃燒室（二燃室）組成。主要技術特性見下表。
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熱解氣化爐從上往下，依次為干燥段、熱解段、燃燒段、燃盡段和冷卻段。污泥從熱解爐頂部料倉漏斗上方投入料倉內，并通過加料裝置將污泥連續不斷地加入爐內。隨著加料時爐體的轉動，加入爐內的污泥會均勻撒在爐膛內圓截面上的任何一處表面上。一燃室自上而下分為干燥層、熱解層、氧化燃燒層、熱渣層、冷渣排出層。
污泥在熱解氣化爐（一燃室）內通過干燥、熱分解（450℃～600℃）和氣化（600℃～800℃），部分可燃物質分解為一氧化碳、氣態烴類等可燃混合煙氣進入二燃室，熱解氣化后的殘留物（液態焦油、較純的炭素以及污泥本身含有的無機灰土和惰性物質）在爐中繼續進行充分燃燒，燃燒溫度達到1100℃～1200℃。燃盡后的結焦狀殘渣受到熱解氣化爐底部的一次供風冷卻，經爐排的機械擠壓，破碎成100mm以下的塊狀物排至爐底的水封槽內，經過濕式出渣系統排出。殘渣可直接用于制磚材料、鋪路基或填埋。
熱解氣化爐產生的混合煙氣進入二次燃燒室，經二次風補氧，在自動燃油燃燒器的控制下進行過氧燃燒，爐內溫度控制在1100℃±50℃，燃燒后的高溫廢氣經煙道式余熱鍋爐吸熱回收能量后，溫度降至200℃進入尾氣處理系統，處理達標后排入大氣。焚燒爐工作方式：連續進料、連續出渣、不間斷連續運行。
焚燒爐助燃方式：柴油助燃，溫控自動啟停。二次燃燒室的主體為一筒形立式結構，設有煙氣進口、二次風入口、燃燒器噴火口、煙氣出口、沉積飛灰清理門。它的作用是將焚燒室體內產生的混合煙氣在高溫富氧狀態下使有機氣體燃盡，并確保煙氣溫度高于 1100℃，停留時間大于2秒。點火器為燃油燃燒器，其工作時由溫控器指令其開啟。在正常工作狀況下，燃燒器處于待機狀態，僅在開爐或因停電停爐等因素重新啟動焚燒爐點燃熱解煙氣時開啟。
3.3 煙氣處理系統
污泥焚燒爐的煙氣成分很復雜，含有多種有害物質，如酸性氣體（HCl、SO2、HF）、粉塵、重金屬、 NOX和二噁英等。焚燒爐出來的煙氣經半干式反應塔、布袋除塵器凈化達到排放標準后，再經引風機、煙囪排入大氣。煙囪高度暫定40m。
去除酸性氣體（HCl和SO2）的原理為用NaOH粉劑加水制成堿液（溶液濃度為20%），用漿液泵送至反應塔利用噴霧裝置霧化后與煙氣中的酸性物質進行中和反應。當霧化水經過霧化噴嘴在凈化塔中霧化，并與煙氣充分接觸，煙氣冷卻并增濕，氫氧化鈉氣霧同H2O、 SO2、H2SO3、HF、HCl反應生成干粉產物，整個反應分為氣相、液相和固相三種狀態反應。
脫除酸性氣體后的煙氣挾帶著燃燒產生的煙塵、中和反應產生的鈉鹽以及未反應完全的氫氧化物離開反應塔進入布袋除塵器，反應塔煙氣溫度控制在150℃左右，必要時進行噴水冷卻降溫，進入布袋除塵器的煙氣溫度約150℃，煙氣在布袋除塵器內得到進一步凈化，除掉了煙氣中的反應剩余物后進入引風機。
在布袋除塵器前噴入活性炭以吸附煙氣中的重金屬和二噁英。
3.4 污水處理系統
經蒸汽低溫裂解反應后的濕污泥也經歷了消毒和滅活，臭味隨乏蒸汽帶出，已變成安全無污染的產品。經擠壓獲得的壓濾液無毒無味，含有高濃度的鉀和氮，是理想的優質濃縮液體有機肥料。由于壓濾液中含有重金屬，會對厭氧菌有抑制作用，必須再增加預處理系統。本方案采用混凝沉淀法，即在堿性條件下，使重金屬離子生成沉淀，再在絮凝劑的作用下生成大絮體后加以去除。由于項目廢水COD濃度較高，采用厭氧的生化工藝，厭氧工藝采用技術較成熟的UASB工藝。由于原水有機物濃度高，為保證UASB池的處理效果，可采用兩級厭氧處理。
根據上述理由，本工程主要工藝流程為：氨汽提+混凝沉淀+UASB+沉淀（見圖3）。
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該處理工藝投資較少、占地小、操作管理方便、運行費用低、污泥量少，經實踐檢驗是一種經濟可靠適用的壓濾液處理技術。處理效果較好，廢水經處理后可以達到污水處理廠允許的進管網標準。
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