城市污水污泥焚烧处理环境影响分析_廖艳芬

1 引言 ( Introduct ion)
城市污水污泥是 生活污水经过处 理后的副产 物, 由于具有容量大、含水率高、不稳定、易腐败、有 恶臭, 并含有一些有害人类 健康的致病菌、寄生虫 和重金属等 特点, 需对 其进行 有效 处理 ( 王 静等, 2006) . 国际上, 污泥的处 理先后经过了 海洋投弃、
城市污水污泥焚烧处理环境影响分析
廖艳芬* , 漆雅庆, 马晓茜
华南理工大学电力学院, 广州 510640
收稿日期: 2009-01-16
修回日期: 2009-04-09
录用日期: 2009-08-18
摘要: 以城市污水污泥为研究对象, 应用生命周期评价方法分别对干化焚烧、污泥与煤混燃发电、污泥与生活垃圾 掺烧发电 3种焚 烧处理方式 的生命过程进行清单分析, 以获得各处理方式的能耗及其对环境的影响. 结果表明, 处理 1. 0 t 湿污泥, 填埋处理 的能耗和总环境 负荷均最低, 分别为 2. 24kg ( 以标准煤计 ) 和 46. 55 @ 10- 3标准人当量 ( PET) . 污泥直接干化处理能源消耗最大, 达到了 111. 12 kg( 以标准煤计 ) . 污泥与垃 圾或者与煤掺烧发电由于利用固体废弃物化学内能, 降低了化石燃料消耗. 这两种掺烧处理方式的环境排放都以酸化和富营养化为主, 对局地 性的影响占据首位, 因此, 污泥焚烧处理仍需加强尾气净化设备的投入, 以减少酸性气体及二噁英的排放. 关键词: 环境影响; 污水污泥; 生命周期评价; 焚烧
3 污泥处理生命周期清单分析 ( L ife cycle invento ry Analysis of sludge treatm ents)
3. 1 污泥和灰渣运输 污水处理厂的湿 污泥以及焚烧产 生的灰渣均
采用装载量为 5 t的运输车运输, 路面为公路, 运输 单位柴油耗量为 0. 04L# t- #1 km- 1, 汽车内燃机排放 对人体和环境影响最大的污染物主要是 NOx、SOx、 CO2. 目前, 国内 5t的柴油运输车每消耗 1 L 柴油污 染物输出为 NOx 0. 01kg# L- 1、CO2 2. 59 kg#L- 1、SOx 0. 002 kg# L- 1 (龚大国等, 2008) . 3. 2 污泥填埋过程
土地填埋、堆肥、焚烧和深加工 再利用等处置 方式 ( Font et al. , 2005) . 为实现污泥的减容化、稳定化、 无害化和资源化要求, 新的处理技术 不断涌现. 常 见的有超临界水氧化、污泥厌氧发酵 处理、制 取磷 资源化, 污泥制活性 炭或炭化污泥, 污泥制石 油化 工原料, 污泥超声波处理和污泥 制备陶粒等 ( 丁文 川等, 2008; 方明中等, 2008; 穆晓军等, 2008; 裴
第 29 卷第 11 期 2009年 11月
环境科学学报 Acta Scientiae C ircum stantiae
V o.l 29, N o. 11 N ov. , 2009
廖艳芬, 漆雅庆, 马晓茜. 2009. 城市污水污泥焚烧处理环境影响分析 [ J] . 环境科学学报, 29 ( 11) : 2359- 2365 L iao Y F, Q iY Q, M a X Q. 2009. Environm en tal im pact assessm en t of sew age s ludge incin erat ion treatm ents[ J] . A cta Scient iae C ircum stant iae, 29( 11) : 2359 - 2365
文章编号: 0253-2468 ( 2009) 11-2359-07
中图分类号: X705
文献标识码: A
Environm ental impact assessm ent of sew age sludge incineration treatm ents
L IAO Yanfen* , Q I Y aqing, MA X iaoqian
2 研究方法 ( M ethods)
由于我国多数污 水污泥处理工艺 都采用浓缩 和机械脱水方式, 因此, 本生命周期研 究边界从污 水处理厂经机械压缩脱水后的湿污泥开始 ( 水分含 量在 70% ~ 75% 左右 ) , 直至最终处置, 功能单位采 用机械压缩后的 1 t湿污 泥. 评价 的环境 负荷目标 为: ¹ 温室气体排放量; º 酸性气体排放量; » 富 营养物排放量; ¼能量消耗; ½ 处置占地. 为使几种 处理模式的能耗和污染物排放有可比性, 进行如下 假设: ¹ 处理处置工艺运行寿命为 20a, 相比于运行 排放, 初始建设引起的环境排放以及其他小因素予 以忽略; º 湿污泥进行土地填埋平均距离为 20km, 运输到焚烧处理厂或燃煤电站的平均距离为 25km, 干化焚烧处理则直接在污水处理厂进行; » 为避免 研究范围的扩大, 燃烧产生 的灰渣综合利 用, 飞灰 固化处理等过程不包含在评价计算中.
School of E lectric Pow er, Sou th Ch ina U n iversity of T echnology, G uangzhou 510640
R eceived 16 January 2009;
received in revised form 9 A pril 2009;
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环境科学学报
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晓 梅 等, 2008; 宋 薇 等, 2008; W zo reka et a l. , 2006) . 目前, 这些方法大都 处于试验研究 阶段, 且 具有很高的技术要求, 短期内难以实现污泥的批量 化处理.
我国现阶段污泥处理的主要方法中, 污泥农用 约占 44. 83% , 土地填埋约占 31. 03% , 焚烧处理占 3. 45% , 其 他 处 理 约 占 6. 90% , 未 经 处 理 约 占 13179% ( 王静等, 2006). 由于大部分污水污泥处理 不到位, 这些未经稳定化处理的污泥直接进行农用 会导致土壤或水 体污染. 另 外, 随着城 市化进程的 不断加快和环保要求的逐渐提高, 适宜填埋污泥的 场地越来越少, 而且费出 其发 展潜力 ( Chin et a l. , 2008; Ph ilippek et al. , 1997). 目前, 污泥焚烧处理 方式主要有干化污泥焚烧处理、与煤粉流化床内掺 烧、与垃圾混合焚烧发电处理等工艺 ( H ong et a l. , 2009; Jan et al. , 2003; L ee et al. , 2008; Lundin et al. , 2004) . 基于此, 本文针对污水污泥 3种焚烧 处理工艺进行生命周期评价, 并与传统填埋处置进 行比较, 分析适合我国国情 的焚烧处理方 法, 找出 影响环境状况的主要因子, 以期为我国 数量庞大、 日益增多的污泥处理规划提供参考和建议.
accepted 18 A ugust 2009
A bs tract: L ife cycle inven tories of sewage sludge during trad it ional landf ill hand ling and three incin erat ion treatm en t p rocesses ( d rying-in cineration treatm en t, co-combus tion w ith coal and co-in cineration w ith m un icipal solid w as te for electricity generation) w ere collected and analyzed by m ean s of LCA ( life cycle analysis) to determ ine the energy con sump tion and environm ental effects. Landf ill h andl ing has the low est energy consump tion ( 2. 24 kg s tandard coal) and total environm en t im pact load ing ( 46. 55 @ 10- 3, PET ) for 1. 0 t w et sludge. D rying - incinerat ion treatm ent requ ires the largest en ergy consum pt ion, abou t 111. 12 kg standard coa.l Du e to the recovery of the internal ch em ical energy of sew age sludge, the con sum pt ion of fossil fuel is decreased by co- incin erat ion w ith mun icipal so lid w aste or w ith coa.l The environm ental em issions during these tw o co- incin erat ion p rocesses are m ain ly acid s and nut rien ts, wh ich p lay a sign ifican t ro le in th e local reg ional im pact. Th erefore, f lue gas purif icat ion during the sludge in cineration process still n eeds to be em phasized, so as to further decrease th e acid gas and d ioxin em issions. K eywords: env ironm ental im pact; sew age sludge; life cycle assessm en t; incinerat ion