污泥焚燒的話題這兩年一直很熱，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，隨著科普的增多，實際運行的污泥焚燒廠實測數據的公布，逐漸打消了很多人關于二噁英的擔憂。

　　目前聽到的很多是關于污泥焚燒后重金屬的排放，擔心重金屬進入環境后影響公眾健康。尤其是對汞的擔憂更為嚴重，因為汞的沸點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無法滿足新排放標準。更有玄乎的傳言：美國沒有一個污泥焚燒廠能達到新的煙氣排放標準...

　　咱們用事實說話！

　　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和新建焚燒廠執行新的排放限值。新標準將于2016年3月21日正式生效。屆時，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，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型。MHI：多膛爐；FBI：流化床焚燒爐

　　對流化床焚燒爐來說，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，主要是其空氣過量系數小，煙氣處理費用較低。

　　1. Southerly污水處理

　　Southerly污水廠最早于1967年8月14日投入運行，是俄亥俄州東北部地區（NEORSD）的三個污水處理廠中最大的一個。目前平均日處理量125MGD（約為47萬噸/天），峰值處理能力400MGD（約為150萬噸/天），另外該污水廠還可以通過一級處理單元處理多達335 MGD（126.8萬噸/天）的雨水。

　　處理工藝：一級曝氣系統——活性污泥

　　旱季時兩級工藝串聯使用，但是若一級系統處理達到最大負荷400MGD時，多余的來水直接進入二級單元進行處理。

　　初沉池污泥經重力濃縮為含固率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1個污泥存儲池，濃縮后的剩余污泥被送進另外5個污泥存儲池。兩種污泥同時送至脫水機房進行脫水。

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

　　2. Southerly污泥焚燒

　　Southerly污泥焚燒廠，最早采用多膛爐焚燒污泥，在2009年開始，計劃用3臺循環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、余熱鍋爐產生蒸汽）——二級預熱器（用于煙氣控制、飛灰處理、輔助系統、發電裝置等）——煙氣處理系統。

　　該污泥焚燒廠，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），無需輔助染料助燃，每年可通過余熱回收發電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無法滿足2016年生效的新標準排放限值，以下每個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，污泥經流化床焚燒爐焚燒，經原有煙氣處理系統處理后，煙氣中的汞含量見下圖（已折算為含氧量7%的標態），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，污泥焚燒廠很可能因無法滿足新標準而喪失焚燒污泥的許可證。一旦這樣，污水廠將需要重新制定相關計劃，以便將污泥送去填埋。污水廠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也有個別的處理線在個別時間少量超標。SO2和重金屬鎘主要通過濕式洗滌塔的改進進行解決，本文不做詳細介紹。

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　　汞的來源

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

　　顆粒汞：飛灰和顆粒物質中夾雜著汞。總汞的這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。總汞中只有很小的一部分以這種形式存在。

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

　　氧化氣態汞：被廢氣成分氧化的單質汞，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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　　常見汞去除技術

　　在大多數污水處理廠，只有一小部分元素汞被氧化。因此在焚燒過程中排放的汞中，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包括干法的粉末活性炭(PAC)噴射技術，和濕法的固定床顆粒活性炭(GAC)吸附技術。

編輯：王媛媛