1新技術(shù)研發(fā)背景

1．1企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大山東亞太森博漿紙有限公司位于山東省日照市，公司一、二期工程引進(jìn)歐美發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的制漿設(shè)備，總投資150億元，是一家世界領(lǐng)先的林、漿、紙一體化的大型制漿造紙企業(yè)。公 司 一 期 工 程2002年投產(chǎn)，總投資37億元人民幣、年產(chǎn)漂白硫酸鹽木漿31．5萬t、高檔白卡紙板17萬t，是“九五”、“十五”國家重 點(diǎn) 建 設(shè) 項(xiàng) 目;二 期 工 程 總 投 資113億 元人民幣、年產(chǎn)100萬t漂白硫酸鹽木漿，是目前世界上最大的單條漿線和工藝技術(shù)裝備最先進(jìn)的制漿生產(chǎn)線，成為 全 國 最 大 的 漿 廠。公 司 于2003年 通 過ISO9001質(zhì) 量 體 系、ISO14001環(huán) 境 體 系 和OH-SAS18001職業(yè)健康安全管理體系國際認(rèn)證。2009年又通過了QS認(rèn)證，榮獲國家質(zhì)檢總局頒發(fā)的“食品用紙包裝容器等制品生產(chǎn)許可證”。2010年通過FSC認(rèn)證。

1．2資源環(huán)境持續(xù)和諧發(fā)展的需要公司一、二期工程環(huán)保投資創(chuàng)國內(nèi)單個(gè)漿紙廠之最，達(dá)36．3億元，此前的一期工程環(huán)保污泥做了有機(jī)肥原料，漿渣木屑部分被作為農(nóng)用有機(jī)肥、部分做纖維板等原料處理了，還有部分廢棄。二期工程達(dá)產(chǎn)后，從污水一、二、三級(jí)處理系統(tǒng)排出的污泥量較大，若全作為肥料處理，則所需要的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)投入較大。而且在二期工程達(dá)產(chǎn)后，增加了大量的漿渣木屑，漿 渣 木 屑 日 產(chǎn) 約200t(濕基) ，木屑的熱值相當(dāng)于煤炭，是 很 好 的 發(fā) 電、產(chǎn) 汽的高熱值、無污染天然環(huán)保燃料，具有巨大能源利用價(jià)值。所以，利用污泥、木屑進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，除了可節(jié)約部分煤炭，對(duì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推行清潔生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)固廢零排放也是意義重大。

2國內(nèi)外污泥處理現(xiàn)狀與存在問題造紙業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)也取得了前所未有的進(jìn)步。特別是造紙化學(xué)品的發(fā)展、大型高速紙機(jī)的引進(jìn)和開發(fā)，木漿和廢紙利用率的提升，都大大降低了造紙用水量和污染物排放。同時(shí)，隨著科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，造紙廢水治理技術(shù)已相當(dāng)成熟，水污染治理水平得到大幅度的提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國造紙產(chǎn)量從2000年的3050萬t增加到2009年的近8640萬t，增加了2．8倍，而COD排放量從當(dāng)時(shí)的203萬t下降到129萬t左右，下降了近60%，特別是近年來新建和改建一大批現(xiàn)代化制漿造紙工廠，技術(shù)裝備新，管理好和投入大量資金用于環(huán)保治理，企業(yè)的廢水及排放COD指標(biāo)都大大低于國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至超過世界水平。造紙工業(yè)的污水，不論是否經(jīng)過處理，均含有污泥。造紙污泥中的有機(jī)物含量較高，一般干污泥的熱值可 達(dá) 到10MJ/kg左 右。有些國家已開始使用污泥 進(jìn) 行 發(fā) 電，如 日 本 污 泥 的55%，美 國 污 泥 的25%和歐洲污 泥 的11%均已用于焚燒發(fā)電。通常污泥的處置方法是填埋和焚燒，污泥焚燒是將污泥置入焚燒 爐 內(nèi)，在過量空氣加入下，進(jìn) 行 完 全 焚燒。其中不存在多環(huán)芳烴類污染物，其它有機(jī)污染物含量也幾乎為零，重金屬離子不能被有效去除，沉積在飛灰和爐渣中，其體積大為縮小使污泥最終處置極為便 利。目前污泥的處置基本上有如下的方式。

2．1與生活垃圾混合焚燒目前國內(nèi)外常用的生活垃圾焚燒爐為爐排爐，如滾動(dòng)爐排、水平往復(fù)爐排和傾斜往復(fù)爐排，包括順推和逆推傾斜往復(fù)爐排等。國內(nèi)也有幾座生活垃圾焚燒廠采用循環(huán)流化床焚燒爐。污泥與生活垃圾的大致比例為1∶3，含固率約90%干污泥，以粉塵狀的形式進(jìn)入焚燒室，或者通過進(jìn)料噴嘴將含固率20%～30%的脫水污泥噴入燃燒室，并使之均勻分布在爐排上。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，通過噴嘴注入脫水污泥的方式進(jìn) 行 混 合 焚 燒 時(shí)，污泥摻燒質(zhì)量比率可達(dá)到20%。有生活垃圾焚燒發(fā)電廠的城市，均可采用該技術(shù)。

2．2利用現(xiàn)有工業(yè)用爐焚燒污泥主要利用瀝青和水泥制造廠的焚燒爐焚燒干化污泥。污泥與水泥原料粉混合或分別送入水泥窯。通過高溫焚燒至2000°C，污泥中有機(jī)有害物質(zhì)被完全分解，在焚燒中產(chǎn)生的細(xì)小水泥懸浮顆粒，會(huì)高效吸附有毒物質(zhì);回轉(zhuǎn)窯的堿性氣氛，很容易中和污泥中的酸性有害成分，使它們變?yōu)辂}類固定下來，如污泥中的硫化氫H2S因氧化生成SO2，又被CaO、R2O吸收，形成CaSO4、R2SO4而固定在水泥中。污泥中的重金屬在進(jìn)窯燃燒的過程中，被固定在熟料礦物的晶格里，浸出液中重金屬含量少，不會(huì)造成污染。一般而言，只有干污泥的Hg含量小于3mgHg/kg的污泥才允許采用這種方式進(jìn)行焚燒。

2．3火電廠混合焚燒發(fā)電該系統(tǒng)有循環(huán)流化床鍋爐、除塵器和污泥貯存?zhèn)}。利用螺桿泵將脫水污泥經(jīng)污泥輸送管和污泥噴射頭噴射至循環(huán)流化床燃燒室中焚燒，利用風(fēng)機(jī)在脫水污泥貯存?zhèn)}鼓入空氣至燃燒室中助燃焚燒;該系統(tǒng)還可以具有蒸汽吹掃裝置和高壓水清洗裝置，不定時(shí)清洗螺桿泵、污泥輸送管和污泥噴射頭，防止堵塞。焚燒產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后排放。該工藝可以顯著減少殘余物粉塵的最終處置量，有效利用污泥熱值平衡能量需求，替代部分燃煤，降低成本，焚燒灰無活性且無臭，可用于生產(chǎn)建材。國外火電廠有摻燒含固率20%～35%的脫水污泥的工程實(shí)例，其摻燒量約為煤的5%～10%。我國幾座燃煤電廠的混合摻燒的正常比例在20%～25%左右。

2．4噴霧干燥+回轉(zhuǎn)式焚燒爐國內(nèi)自主研發(fā)的噴霧干燥+回轉(zhuǎn)式焚燒爐集成技術(shù)，利用噴霧干燥塔的霧化噴嘴將經(jīng)預(yù)處理的脫水污泥霧化，干燥熱源主要為焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓苫蟮奈勰啾恢苯铀腿牖剞D(zhuǎn)式焚燒爐焚燒。尾氣處理采用旋風(fēng)除塵器+噴淋塔+生物除臭填料噴淋塔，爐渣和爐灰可視為一般固體廢棄物，送往磚廠制磚或附近的水泥廠作為生產(chǎn)水泥的原料，飛灰和干污泥混合后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式焚燒爐焚燒。

2．5污泥流化床焚燒流化床焚燒爐焚燒工藝是當(dāng)前國外采用較多的工藝，流化床焚燒爐是其核心設(shè)備。有如下特點(diǎn):①流化層內(nèi)粒子處于激烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，粒子與氣體之間的傳質(zhì)與傳熱速度很快，單位面積的處理能力很大。②流化床層內(nèi)處于完全混合狀態(tài)，加到流化床的固體廢物，除特別粗大的塊體之外，都可以瞬間分散均勻。③載體本身可以蓄存大量熱量，并且處于流動(dòng)狀態(tài)，所以床層反應(yīng)溫度均勻，很少發(fā)生局部過熱現(xiàn)象，床內(nèi)溫度容易控制，即使一次投入較多量的可燃性廢棄物，也不會(huì)產(chǎn)生急冷或急熱現(xiàn)象。④在處理含有大量易揮發(fā)性物質(zhì)，如含油污泥，也不會(huì)像多段爐那樣有引起爆炸的危險(xiǎn)。⑤流化床的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)有機(jī)械傳動(dòng)部件，故障少，建造費(fèi)用低。⑥空氣過剩系數(shù)較小。⑦流化床焚燒爐還具有燃料適應(yīng)性廣，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體SO2和NOx等的控制，還可獲得較高的燃燒效率，污泥焚燒的灰份有多種用途等。因此，流化床焚燒爐得到了較好的應(yīng)用，其型式有道爾奧利弗流化床焚燒爐、考可蘭式流化床焚燒爐、回旋型流化床焚燒爐、帶干燥段的流化床焚燒爐等。對(duì)工業(yè)廢水污泥的焚燒，國內(nèi)應(yīng)用的很少。

2．6脫水設(shè)備無論何種處理方式，對(duì)需焚燒處理的污泥，首要把污泥干度提上去。對(duì)于焚燒的污泥，降低爐前水分可大大降低助燃熱耗。我國目前行業(yè)中常用污泥干化、脫水技術(shù)大致有如下幾種類型。

2．6．1熱力干化目前所見方式有回轉(zhuǎn)套筒干化、圓盤干化機(jī)、低溫流化床、漿葉干燥機(jī)、煙氣余熱干化等，都是以熱能去除水分且不破壞污泥中原賦熱值。因此是能量置換“以熱換熱”，而且是“以大置小”，但這在技術(shù)理念上是 不 允 許 的。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的結(jié)果是效率低、投資大，運(yùn)行成本高。目前市場上雖有應(yīng)用，但此是無奈之舉。

2．6．2常見的機(jī)械脫水有板框壓濾、離心脫水、帶式壓濾脫水、螺旋壓榨等，脫水后的污泥水分均在75%～85%左右，減容不徹底，水分下降不顯著，終端資源化利用仍是困難重重。此類設(shè)備弊病是投資大，運(yùn)行成本高，效果不理想，不利于后續(xù)的資源化利用。(1)普通隔膜板框壓濾機(jī)、帶式壓榨機(jī)、臥式螺旋沉降離心機(jī)上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初投用的污泥脫水，一般采用了板框壓濾機(jī)、帶式壓榨機(jī)、臥式螺旋沉降離心機(jī)。但其脫水效果有限，只能把污泥干度提到15%～20%，勉強(qiáng)滿足外運(yùn)處置的最低要求，至于進(jìn)一步干化無害化處理或利用，如焚燒、填埋或作有機(jī)肥等，則需進(jìn)一步花時(shí)間、空間自然干化或投入大量成套設(shè)備和成本人工干化。(2)新型鋼帶壓榨機(jī)最近幾年，國內(nèi)出現(xiàn)了一種新型鋼帶壓榨機(jī)，即超高壓力液壓油缸，特別作用于壓榨網(wǎng)袋，從而使純脫墨回收漿污泥的半干化脫水變?yōu)榭赡堋?duì)于漿廠污泥深度脫水，干度一般在33%～38%。其整機(jī)耐壓性能、鋼帶壽命、整機(jī)可靠性還有待進(jìn)一步長期驗(yàn)證，目前僅少數(shù)紙廠試用。

2．6．3熱力機(jī)械疊加組合脫水如機(jī)械成球、熱力干化，此法僅是在原有基礎(chǔ)的某一環(huán)節(jié)中提高了一點(diǎn)效率，沒有解決根本性的問題。這種方法對(duì)熱的依賴很大，雖然在某些特定條件下有余熱可用，但目前各行各業(yè)都在節(jié)能減排，可依賴的余熱越來越少。如自備熱源，投資更為驚人。因此目前僅有個(gè)別例子采用。

3漿紙污泥高效脫水配渣屑黑液混燒發(fā)電的新技術(shù)

3．1污泥特性漿紙業(yè)污泥的處置，高效脫水的工藝技術(shù)最關(guān)鍵。污泥中含有大量的水分，要 把 污 泥 進(jìn) 行 燃燒，首先就要對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理，污泥是呈菌膠團(tuán)和懸浮固體形成膠體結(jié)構(gòu)附存的水分可分為自由水和束縛水。由于污泥顆粒表面吸附有各種荷電離子以及微生物在其代謝過程中分泌物，這些荷電離子和微生物代謝分泌物具有很強(qiáng)的持水性，由這些污泥顆粒組成的污泥團(tuán)，可以形成許許多多的毛細(xì)孔道，因此，污泥除了裂隙水外，另有相當(dāng)一部分水分都是由污泥顆粒表面所持的水和毛細(xì)孔道中的水組成，這些都為結(jié)合水，而這種束縛的結(jié)合水是不能用單純的機(jī)械法除掉 的。一般污泥裂隙水約占70%左右，束縛水 約 占30%左 右。因 此，要 使 污 泥 高 效脫水，一是要提高裂隙水的出水率，二是要解放束縛水。

3．2新一代漿紙污泥深度脫水全自動(dòng)廂式隔膜壓濾機(jī)國內(nèi)研發(fā)出節(jié)能高效快速壓濾機(jī)，壓濾機(jī)聚丙烯高壓隔膜濾板最高鼓膜壓力達(dá)到4MPa。2011年公司運(yùn)用該最新型高效壓榨脫水機(jī)組，作漿廠污泥高效脫水的小試、中試獲得成功，特別是其脫水成本與現(xiàn)有技術(shù)相比可降低50%以上，且能將漿紙脫色污泥壓榨到38%以上的固含量，為污泥的焚燒、制肥料、制建材等最終處理創(chuàng)造了有利的技術(shù)支撐。它具有分離效果好、適應(yīng)性廣，特別對(duì)于粘細(xì)物料———漿紙污泥的分離，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。

3．3污水處理工程本公司一、二期工程完成后，污水處理及漿紙污泥配渣屑黑液混燒發(fā)電的工藝流程如圖1所示。從流程看，制漿和造紙的污水集中在漿紙污水處理廠的初沉池，經(jīng)初沉后的污水進(jìn)入生物曝氣池，進(jìn)行生化處理，然后進(jìn)入二沉池，經(jīng)二沉池沉淀后，清液進(jìn)入三級(jí)脫色，經(jīng)過脫色后的污水可以回用或達(dá)標(biāo)排放。

3．4污泥處理公司于一、二期工程在引進(jìn)先進(jìn)漿紙生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的污泥固廢處理利用技術(shù)，本技術(shù)將初沉污泥和三級(jí)污泥經(jīng)板框壓榨高效脫水后，配漿渣木屑到動(dòng)力鍋爐混燒發(fā)電;將生物污泥經(jīng)離心分離后與稀黑液混合經(jīng)多效蒸發(fā)、超濃蒸發(fā)后，到堿回收鍋爐混燒發(fā)電。

3．4．1初級(jí)和三級(jí)污泥的處理由于污泥用于焚燒，因此需要考慮污泥中可燃物的含量，根據(jù)污泥本身的特點(diǎn)，初級(jí)的污泥纖維含量較多，三級(jí)氣浮污泥主要以黏泥為主，較為細(xì)膩，難脫水，所以用初級(jí)污泥搭配纖維較少的三級(jí)氣浮污泥，把這兩種污泥在污泥混合槽混合，混合后濃度約4%，在加入石灰、化學(xué)助劑等調(diào)理劑調(diào)質(zhì)后，送到脫水系統(tǒng)。為了提高污泥脫水后的的干度，對(duì)現(xiàn)有的污泥預(yù)脫水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，增加深度脫水系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用當(dāng)前國內(nèi)最先進(jìn)的廂式隔膜板框壓濾機(jī)，對(duì)污泥進(jìn)行高壓脫水，在壓濾機(jī)聚丙烯高壓隔膜濾板高壓(最高壓力可 達(dá)4MPa)脫 水 下，確 保 粘 稠 型 化學(xué)污泥能被 高 效、深 度 脫 水，脫水后污泥干度可達(dá)40%以上，大大高于普通脫水系統(tǒng)15%～20%的水平。圖2為污泥壓榨步驟與工藝流程圖。

 

污泥壓榨步驟按順序從1→2→3→4→5;工作周期為180min。該污泥脫水的核心技術(shù)是運(yùn)用隔膜內(nèi)高壓水?dāng)D壓框內(nèi)濾餅，壓力1．6MPa，使污泥滯留的水強(qiáng)力壓出，實(shí)現(xiàn)造紙污泥的半干化目標(biāo)。把經(jīng)過壓榨脫水后干度達(dá)到40%以上的污泥餅粉碎后，與 漿 渣、木屑、煤炭根據(jù)熱值和水分進(jìn)行配比，然后送到動(dòng)力車間循環(huán)流化床熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐焚燒，代替部分原煤進(jìn)行發(fā)電、產(chǎn)汽。

3．4．2二級(jí)生化污泥的處理對(duì)生物污泥的處理，巧辟蹊徑。利用漿廠蒸發(fā)、堿回收系統(tǒng)，在離心分離初步增濃的前提下，與黑液混合經(jīng)多效蒸發(fā)、超濃蒸發(fā)，去堿爐混燒、發(fā)電。首先將污水 處 理 系 統(tǒng)2%～3%的 二 級(jí) 生 化 污泥，先用Andritz高效臥螺離心分離機(jī)組離心分離濃縮(DecanterCentrifuge) ，初步濃縮成濃泥漿(＞10%) ，再與制漿黑液一起去堿回收多效蒸發(fā)和超濃結(jié)晶蒸發(fā)，濃縮成超濃黑液(干固物80%左右) ，去堿回收鍋爐混燒、發(fā)電、產(chǎn)汽，充分實(shí)現(xiàn)廢物資源利用的最大化。在這一過程中，要控制好堿爐生化污泥濃縮濃度與進(jìn)料量以及生化污泥中鋁、氯元素量，關(guān)鍵是確保堿爐后續(xù)的苛化系統(tǒng)平衡(堿 平衡)。

3．4．3經(jīng)濟(jì)效益(1)初沉污泥與三級(jí)污泥高效脫水后的泥餅絕干物實(shí)測熱值為9．75MJ/kg，折 合 絕 干 噸60t/d，扣除蒸發(fā)水分所需的熱量外，日 節(jié) 標(biāo) 煤(29．306MJ/kg)10t/d。(2)污水處理系統(tǒng)二級(jí)生化污泥，污泥單獨(dú)折算熱值10．5MJ/kg，折合絕干 噸15t/d，扣 除 蒸 發(fā) 水分所需的熱量，日節(jié)標(biāo)煤3t/d。(3)漿渣量56．16t/d，其絕干物熱值15．46MJ/kg，扣除蒸發(fā)水分所需的熱量，日節(jié)標(biāo)煤11t/d。(4)木片篩下的木屑量，156t/d，其絕干物熱值18．20MJ/kg，扣除蒸發(fā)水分所需的熱量，日 節(jié) 標(biāo) 煤40t/d。污泥、漿渣、木屑混燒發(fā)電，合計(jì)節(jié)約標(biāo)煤:64t/d。污泥深度脫水、混燒發(fā)電工程，可以有效解決傳統(tǒng)污泥填埋所存在的問題，達(dá)到節(jié)約土地、減少污染的目的，使造紙污泥變廢為寶、變害為利;脫水干化后的污泥再焚燒，可大大節(jié)約能耗，日發(fā)電11萬kW時(shí)，日節(jié)標(biāo) 煤64t，日 產(chǎn) 汽530余t，年 發(fā) 電3850萬度、年節(jié)標(biāo)煤2．2萬t，經(jīng)焚燒的灰渣還可用作新型墻體材料或水泥生產(chǎn)料。本污泥發(fā)電技術(shù)改造項(xiàng)目，經(jīng) 統(tǒng) 計(jì)，采 用 該 技術(shù)，可減少污泥固廢6萬t/a、有機(jī)質(zhì)固廢6．5萬t/a，有效解決傳統(tǒng)污泥填埋所存在的問題，達(dá)到節(jié)約土地、減少污染的目的，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4新技術(shù)市場前景鑒于國家對(duì)垃圾填埋場占用土地的嚴(yán)格限制，以及對(duì)新上工業(yè)項(xiàng)目推行清潔生產(chǎn)、固廢零排放的越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，我國對(duì)污泥處理處置的總方針是“減量、安全、資源化”。在環(huán)保方面，要求造紙行業(yè)轉(zhuǎn)變?cè)鲩L方式，增強(qiáng)行業(yè)和企業(yè)社會(huì)責(zé)任意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、勞動(dòng)保障、安全生產(chǎn)等法律法規(guī)，逐步建立資源節(jié)約、環(huán)境友好、發(fā)展和諧的造紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式。確保在發(fā)展造紙產(chǎn)業(yè)的同時(shí)不增加或減少水資源消耗和污染物排放。因此，正確合理、科學(xué)地處理處置污泥是擺在我們面前的一個(gè)繁重任務(wù)。污泥深度脫水、混燒發(fā)電工程，可有效解決傳統(tǒng)污泥填埋所存在的問題，達(dá)到節(jié)約土地、減少污染的目的，使造紙污泥變廢為寶、變害為利。現(xiàn)有漿紙廠采用污泥深 度 脫 水、混燒發(fā)電技術(shù)改造后，將 更 環(huán)保、更清潔;新建漿紙采用該技術(shù)后，其新增產(chǎn)能的規(guī)劃、建設(shè)更能夠?qū)崿F(xiàn)與周邊環(huán)境的和諧相處。另外，紙漿業(yè)整合，做大做強(qiáng)，規(guī)模化經(jīng)營，更有利于污泥高效脫水，混燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。

5結(jié)語桃李不言，下自成蹊。亞太森博公司以“利國、利民、利業(yè)”的“三利”精神和實(shí)業(yè)態(tài)度，厚積薄發(fā)，歷經(jīng)十余年綠色制漿工藝探索，終于在漿紙業(yè)綠色發(fā)展、資源化利廢方面，于2011年前后邁出了實(shí)質(zhì)性的、堅(jiān)實(shí)的工業(yè)化一大步，“漿紙污泥高效脫水、配漿渣木屑混燒發(fā)電技術(shù)”工業(yè)化項(xiàng)目已成功研發(fā)和投產(chǎn)。建設(shè)國內(nèi)最大的紙漿生產(chǎn)企業(yè)，成為最受消費(fèi)者信賴的低碳環(huán)保漿紙的踐行者，始終是我們矢志不渝的追求和目標(biāo)。

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