RRS工藝（Resources  Recycle  System，資源循環(huán)系統(tǒng)）是利用蒸汽低溫裂解的方式，改變污泥本身的膠體結(jié)構(gòu)，將包裹在濕污泥中的物理化學(xué)結(jié)合水釋放為自由態(tài)水，改善污泥的脫水性能，再用傳統(tǒng)的機(jī)械方式去除水分。工藝具有裝置簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)營(yíng)成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)。

1  蒸汽低溫裂解工藝

污泥（含水率約80％）經(jīng)污泥泵注入反應(yīng)釜，同時(shí)通入過(guò)熱蒸汽，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，使蒸汽與濕污泥混合均勻，經(jīng)一定時(shí)間的低溫?zé)峤夥磻?yīng)，使具有高分子結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)變成為低分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，破壞污泥的持水結(jié)構(gòu)，從而使污泥脫水性能大幅提高。反應(yīng)產(chǎn)物約含有30%的自由態(tài)水，經(jīng)污泥泵送至三相臥螺沉降離心機(jī)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(shè)一風(fēng)干倉(cāng)，利用蒸汽加熱的熱風(fēng)對(duì)半干污泥進(jìn)行進(jìn)一步鼓風(fēng)干燥，干污泥的最終含水率通過(guò)鼓風(fēng)干燥的強(qiáng)度和時(shí)間控制，可降至10%以下。

經(jīng)蒸汽低溫裂解反應(yīng)后的濕污泥也經(jīng)歷了消毒和滅活，臭味隨乏蒸汽帶出，已變成安全無(wú)污染的產(chǎn)品。

經(jīng)擠壓獲得的壓濾液無(wú)毒無(wú)味，含有高濃度的鉀和氮，是理想的優(yōu)質(zhì)濃縮液體有機(jī)肥料。同時(shí)，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(shè)施。

反應(yīng)釜導(dǎo)出的乏蒸汽經(jīng)除臭洗滌和冷凝，回送到鍋爐給水系統(tǒng)繼續(xù)使用。

含水率為30%～40%的半干污泥進(jìn)入焚燒爐焚燒，污泥焚燒產(chǎn)生的熱量通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽回送反應(yīng)釜用于處理濕污泥，同時(shí)通過(guò)空氣預(yù)熱器加熱風(fēng)干倉(cāng)的鼓風(fēng)空氣。污泥焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)余熱鍋爐冷卻后再經(jīng)過(guò)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。

系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)如下：

（1）工藝簡(jiǎn)單可靠。蒸汽裂解工藝滿足了濕污泥在轉(zhuǎn)質(zhì)過(guò)程中需要的還原性氣氛和合適的溫度，避免了傳統(tǒng)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(shè)計(jì)制造變得簡(jiǎn)單、可靠，有利于國(guó)產(chǎn)化和造價(jià)的降低，同時(shí)減少了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

（2）比較徹底地達(dá)到了“無(wú)害化、資源化、減量化”的目標(biāo)。最終產(chǎn)品是完全無(wú)害化的焚燒灰渣，減量程度可達(dá)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(xiàng)潛在副產(chǎn)品，資源化程度高。

（3）經(jīng)濟(jì)性好。除了項(xiàng)目初投有望大幅度下降以外，系統(tǒng)內(nèi)部的能耗自用有余。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)污泥的成分測(cè)算，每噸濕污泥達(dá)到入爐焚燒的干化程度所需熱能只相當(dāng)于自身產(chǎn)生蒸汽熱能的33%，項(xiàng)目達(dá)到一定規(guī)模后，完全可以考慮通過(guò)焚燒發(fā)電方式實(shí)現(xiàn)廠用電自給甚至售電盈利。焚燒爐、余熱鍋爐的熱效率高達(dá)80%，大大降低了運(yùn)營(yíng)成本。

（4）環(huán)保和污染物控制技術(shù)成熟。在密閉反應(yīng)器中通過(guò)低溫?zé)峤?，迅速完成殺菌除臭過(guò)程，后續(xù)污泥處理不會(huì)產(chǎn)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(dá)標(biāo)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(shí)由于污泥含氯較少，二噁英的產(chǎn)生量極小，各項(xiàng)污染物都較易控制達(dá)標(biāo)。  

2  污泥焚燒爐的選擇

污泥的主要特性是成分復(fù)雜，含有腐敗性有機(jī)物及有害物質(zhì)，水分高、灰分高、揮發(fā)性高，極易分解。同時(shí)熱值低，粒度小，容易裹帶在煙氣中不能充分燃燒。根據(jù)對(duì)污泥焚燒過(guò)程的研究試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)污泥焚燒的最大特點(diǎn)是在溫升的初期即開(kāi)始大量分解，揮發(fā)分在煙氣中的燃燒占據(jù)了焚燒過(guò)程的大部分，因而焚燒爐的爐型選擇和設(shè)計(jì)必須充分考慮到污泥的特性，從而達(dá)到燃燒充分、控制飛灰及抑制二噁英產(chǎn)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(tài)化技術(shù)進(jìn)行焚燒污泥，在爐內(nèi)有大量的石英砂作為熱載體。流化床在焚燒污泥前，通過(guò)噴油燃燒將爐內(nèi)的石英砂加熱至600℃以上，污泥經(jīng)干化后投入爐內(nèi)，流態(tài)化的污泥與媒體強(qiáng)烈混合，污泥水分很快蒸發(fā)，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(wěn)定、對(duì)物料性狀波動(dòng)適應(yīng)性好、燃燒熱效率高。

在污泥焚燒中，其缺點(diǎn)是要使污泥及媒體處于流化狀態(tài)必須消耗很大的動(dòng)力；污泥極易氣化的特性使空中燃燒部分的設(shè)計(jì)變得困難；細(xì)小顆粒容易未經(jīng)充分燃燒而帶入煙氣中；煙氣含塵量高，尾氣處理負(fù)荷加重。流態(tài)化固體顆粒對(duì)爐壁磨損嚴(yán)重。本項(xiàng)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(yùn)行，增加了運(yùn)行成本。

2.2  熱解氣化焚燒爐

該爐從結(jié)構(gòu)上分為一燃室與二燃室。一燃室內(nèi)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。

進(jìn)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(fā)；在熱解氣化段分解為一氧化碳、氣態(tài)烴類等可燃物并形成混合煙氣，混合煙氣進(jìn)入二燃室燃燒；熱解氣化后的殘?zhí)肯蛳逻M(jìn)入燃燒段充分燃燒，溫度高達(dá)1100℃～1300℃，其熱量用來(lái)提供熱解段和干燥段所需能量。燃燒段產(chǎn)生的殘?jiān)?jīng)過(guò)燃盡段繼續(xù)燃燒后進(jìn)入冷卻段，由一燃室底部的一次供風(fēng)冷卻（同時(shí)殘?jiān)A(yù)熱了一次風(fēng)），經(jīng)爐排的機(jī)械擠壓、破碎后，由排渣系統(tǒng)排出爐外。一次風(fēng)穿過(guò)殘?jiān)鼘咏o燃燒段提供了充足的助燃氧?？諝庠谌紵蜗牡舸罅垦鹾笊闲兄翢峤舛?，并形成了熱解氣化反應(yīng)發(fā)生的欠氧或缺氧條件。

由此可以看出，污泥在一燃室內(nèi)經(jīng)熱解后實(shí)現(xiàn)了能量的兩級(jí)分配：裂解成分進(jìn)入二燃室焚燒，裂解后殘留物留在一燃室內(nèi)焚燒，污泥的熱分解、氣化、燃燒形成了沿向下運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)態(tài)平衡。在投料和排渣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)各反應(yīng)段的物理化學(xué)過(guò)程也持續(xù)進(jìn)行，從而保證了熱解氣化爐的持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3  污泥焚燒爐的選擇

熱解氣化焚燒爐技術(shù)完善可靠，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)污泥的揮發(fā)性高、易于熱分解的特點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，污泥的裂解氣體可以在二燃室內(nèi)得到充分燃燒，同時(shí)由于是無(wú)擾動(dòng)燃燒，煙氣帶走的顆粒物很少，對(duì)粒度極小的污泥燃燒尤其適合。在燃燒系統(tǒng)上及爐體結(jié)構(gòu)上采取一定的措施，可以適應(yīng)本項(xiàng)目高水分、低熱值的污泥燃燒。熱解氣化焚燒爐是目前國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)廢物焚燒爐市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，單臺(tái)處理量在10～120t/d之間，且其技術(shù)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(gè)工段，即RRS干化+焚燒，相應(yīng)設(shè)置干化車間和焚燒車間（見(jiàn)圖1）。

3.1  污泥脫水／干化系統(tǒng)

脫水/干化系統(tǒng)采用日本能源研究所新研究開(kāi)發(fā)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(jié)構(gòu)，改善污泥的脫水性能，再用傳統(tǒng)的機(jī)械方式去除水分。系統(tǒng)由污泥泵、反應(yīng)釜、螺旋壓濾機(jī)、儲(chǔ)倉(cāng)（槽）、乏蒸汽處理系統(tǒng)等組成。濕污泥（含水率約80％）經(jīng)一定時(shí)間的低溫?zé)峤夥磻?yīng)，再經(jīng)壓濾機(jī)脫水，可獲得含水率約55%的半干污泥。反應(yīng)釜導(dǎo)出的乏蒸汽經(jīng)除臭洗滌和冷凝，回送到鍋爐給水系統(tǒng)繼續(xù)使用，半干污泥經(jīng)風(fēng)干倉(cāng)簡(jiǎn)單風(fēng)干，待含水率降至40%以下即可送往焚燒車間進(jìn)行焚燒。

3.2  污泥焚燒爐

本項(xiàng)目所用的污泥焚燒爐為一種立式旋轉(zhuǎn)爐排熱解氣化焚燒爐，此焚燒裝置具有適應(yīng)熱值范圍廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力大、可操作性好和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，已廣泛用于處理不同形狀的可燃危險(xiǎn)廢物。在污泥低位熱值達(dá)到4200kJ/kg時(shí)，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(shí)間不少于2s，符合GB-18484要求的危險(xiǎn)廢物處理標(biāo)準(zhǔn)。

污泥焚燒爐主要由旋轉(zhuǎn)熱解氣化爐和氣體燃燒室（二燃室）組成。主要技術(shù)特性見(jiàn)下表。

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(cāng)漏斗上方投入料倉(cāng)內(nèi)，并通過(guò)加料裝置將污泥連續(xù)不斷地加入爐內(nèi)。隨著加料時(shí)爐體的轉(zhuǎn)動(dòng)，加入爐內(nèi)的污泥會(huì)均勻撒在爐膛內(nèi)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(nèi)通過(guò)干燥、熱分解（450℃～600℃）和氣化（600℃～800℃），部分可燃物質(zhì)分解為一氧化碳、氣態(tài)烴類等可燃混合煙氣進(jìn)入二燃室，熱解氣化后的殘留物（液態(tài)焦油、較純的炭素以及污泥本身含有的無(wú)機(jī)灰土和惰性物質(zhì)）在爐中繼續(xù)進(jìn)行充分燃燒，燃燒溫度達(dá)到1100℃～1200℃。燃盡后的結(jié)焦?fàn)顨堅(jiān)艿綗峤鈿饣癄t底部的一次供風(fēng)冷卻，經(jīng)爐排的機(jī)械擠壓，破碎成100mm以下的塊狀物排至爐底的水封槽內(nèi)，經(jīng)過(guò)濕式出渣系統(tǒng)排出。殘?jiān)芍苯佑糜谥拼u材料、鋪路基或填埋。

熱解氣化爐產(chǎn)生的混合煙氣進(jìn)入二次燃燒室，經(jīng)二次風(fēng)補(bǔ)氧，在自動(dòng)燃油燃燒器的控制下進(jìn)行過(guò)氧燃燒，爐內(nèi)溫度控制在1100℃±50℃，燃燒后的高溫廢氣經(jīng)煙道式余熱鍋爐吸熱回收能量后，溫度降至200℃進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。焚燒爐工作方式：連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出渣、不間斷連續(xù)運(yùn)行。

焚燒爐助燃方式：柴油助燃，溫控自動(dòng)啟停。二次燃燒室的主體為一筒形立式結(jié)構(gòu)，設(shè)有煙氣進(jìn)口、二次風(fēng)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(nèi)產(chǎn)生的混合煙氣在高溫富氧狀態(tài)下使有機(jī)氣體燃盡，并確保煙氣溫度高于 1100℃，停留時(shí)間大于2秒。點(diǎn)火器為燃油燃燒器，其工作時(shí)由溫控器指令其開(kāi)啟。在正常工作狀況下，燃燒器處于待機(jī)狀態(tài)，僅在開(kāi)爐或因停電停爐等因素重新啟動(dòng)焚燒爐點(diǎn)燃熱解煙氣時(shí)開(kāi)啟。

3.3  煙氣處理系統(tǒng)

污泥焚燒爐的煙氣成分很復(fù)雜，含有多種有害物質(zhì)，如酸性氣體（HCl、SO2、HF）、粉塵、重金屬、 NOX和二噁英等。焚燒爐出來(lái)的煙氣經(jīng)半干式反應(yīng)塔、布袋除塵器凈化達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，再經(jīng)引風(fēng)機(jī)、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(yīng)塔利用噴霧裝置霧化后與煙氣中的酸性物質(zhì)進(jìn)行中和反應(yīng)。當(dāng)霧化水經(jīng)過(guò)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(yīng)生成干粉產(chǎn)物，整個(gè)反應(yīng)分為氣相、液相和固相三種狀態(tài)反應(yīng)。

脫除酸性氣體后的煙氣挾帶著燃燒產(chǎn)生的煙塵、中和反應(yīng)產(chǎn)生的鈉鹽以及未反應(yīng)完全的氫氧化物離開(kāi)反應(yīng)塔進(jìn)入布袋除塵器，反應(yīng)塔煙氣溫度控制在150℃左右，必要時(shí)進(jìn)行噴水冷卻降溫，進(jìn)入布袋除塵器的煙氣溫度約150℃，煙氣在布袋除塵器內(nèi)得到進(jìn)一步凈化，除掉了煙氣中的反應(yīng)剩余物后進(jìn)入引風(fēng)機(jī)。

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(tǒng)

經(jīng)蒸汽低溫裂解反應(yīng)后的濕污泥也經(jīng)歷了消毒和滅活，臭味隨乏蒸汽帶出，已變成安全無(wú)污染的產(chǎn)品。經(jīng)擠壓獲得的壓濾液無(wú)毒無(wú)味，含有高濃度的鉀和氮，是理想的優(yōu)質(zhì)濃縮液體有機(jī)肥料。由于壓濾液中含有重金屬，會(huì)對(duì)厭氧菌有抑制作用，必須再增加預(yù)處理系統(tǒng)。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(xiàng)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(shù)較成熟的UASB工藝。由于原水有機(jī)物濃度高，為保證UASB池的處理效果，可采用兩級(jí)厭氧處理。

根據(jù)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(jiàn)圖3）。

該處理工藝投資較少、占地小、操作管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低、污泥量少，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是一種經(jīng)濟(jì)可靠適用的壓濾液處理技術(shù)。處理效果較好，廢水經(jīng)處理后可以達(dá)到污水處理廠允許的進(jìn)管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。