污泥干化焚烧技术及运用

摘要：随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，工业废水和城市污水的产量日益增多，污水在处理的过程中会产生大量的悬浮物质，这些物质统称为污泥。污泥的成分较为复杂，若任意堆放将会对人类及动植物的健康造成较大影响。减量化、稳定化和无害化是污泥处理的基本原则。污泥焚烧技术具有处理速度快、减量化程度高、能源可再利用等优点，在国内外被广泛应用。该技术是污泥处置最彻底的方式，当污泥中有毒有害物质含量很高且短期不可降低时尤为实用。

关键词：市政污泥；干化；焚烧；运用

一、污泥干化、焚烧技术介绍

1.1 污泥干化技术

通过开展污泥干化能够有效降低污泥体积，通常能够缩小到4倍以上，生产出稳定、无菌、无臭的原生物，干化后的污泥产品用途非常广泛，不仅能够用作于肥料、土壤改良剂等，同时也能够替代部分能源。将污泥干化设备根据介质与接触方式进行划分，能够分为直接加热、间接加热两种形式。其中，直接加热又称之为对流干燥，主要通过热空气与污泥直接接触，从而蒸发污泥表面上的水分。该种方法利用率高、能够让污泥的含固率从25%提升到85%以上，但由于是直接与污泥接触，传热介质极其容易受到污泥污染，废气需要通过无害处理才能够排放。直接干燥设备主要是转鼓干燥器等。但由于直接干燥尾气处理的成本相对较高，因此可以采用尾气循环技术进行处理，也就是将尾气传输回热风炉中，其余会经过再生热氧化器加温处理后再次排放。间接加热不与污泥直接接触，而是通过热源加热容器表面所传递的热量接触污泥，从而实现干化目的。该种方式能够不接触热介质，避免了介质与污泥分离环节，但是热传输效率与蒸发率相对较差，污泥中的有机物质分解不够彻底，而且还需要配备单独热源系统，会大大提高维护成本。

1.2 污泥焚烧技术

污泥焚烧需要在非常高的温度下进行，在氧气充足的环境下让污泥中的有机物质进行燃烧反应，从而转化为二氧化氮、二氧化碳、水蒸气等气体，焚烧产物主要是烟气与灰渣。焚烧处理技术能够将有机物质全部分解，并且能够彻底杀死病原体，提高重金属稳定性，并且焚烧后的污泥体积只有机械脱水污泥体积的1/10。污泥焚烧设备主要有阶梯焚烧炉、多段焚烧炉等。具有干化后焚烧和直接焚烧两种形式。其中，干化后焚烧设备前期投资相对较大，但处理成本相对较低，从长远角度和安全角度分析，干化后焚烧形式的经济性、应用性都非常高。

二、市政污泥干化焚烧技术的应用要点

2.1 污染控制与尾气处理

根据污泥的特点与来源进行分析，不同泥质的污泥干化焚烧中所产生的气体多少都会对生态环境造成一定影响，包括酸性气体、重金属、二恶英等。因此，我们必须要加强废气的处理工作，保障所排放的气体能够达到国家要求标准。根据有关文献显示，在焚烧炉中添加石灰石或生石灰，能够有效降低烟气中的二氧化氮与二氧化硫等有害气体。其次，对于重金属来说，包括镉、汞、铅等，虽然经过干燥焚烧能够大大减少飞灰体积和灰渣，但重金属依然会残留在残渣当中，因此，如果重金属量没有超标，可以将残渣进行回收制作砌砖和水泥等；如果重金属含量超标，为了不对土地造成污染，不能直接填埋处理，需要采用飞灰再燃的形式进行处理，降低重金属含量后即可进行填埋，或者采用化学制剂将重金属分解后再利用。二恶英对环境的影响非常大，其主要是含有两个氧键连接两个苯环的有机氯化物，是一种毒性非常强的致癌物质。二恶英的产生渠道主要有两种，一是污泥中的氯有机物较高，通过高温分解能够产生二恶英，另一种是未完全燃烧所产生的二恶英。在污泥干化焚烧中，为了能够降低二恶英产生量，通常可以在干化焚烧中添加化学药剂，在燃烧过程中能够提高“3T”作用效果，从而使燃烧物和氧气充分混合，形成富氧燃烧状态，保障燃烧率，降低二恶英前驱物生成。其次，可以通过袋式除尘器或活性炭，这样能够降低二恶英物质重生和吸附率。

再者，通过改进燃烧装置与废气处理系统，将被吸附二恶英的灰粒转移到灰渣系统中，之后对灰渣进行加热处理，加热温度至少在1200℃以上，这样能够在高温中迅速分解、燃烧二恶英。

2.2 污泥焚烧产物利用

虽然污泥干化焚烧产物能够进行堆肥和填埋，但其污泥干化焚烧产品计数依然非常大。因此，为了避免污泥产品遇水或在潮湿环境下产生二次污染，我们必须要强化污泥产品的利用率。由于污泥焚烧后的化学成分与黏土化学成分类似，所以可以将污泥焚烧产物进行烧灰制砖，在制作过程中加入少量的硅砂、黏土，还能够制造出高质量的空心砖，具有质量轻、保温性好、强度高、抗震性强等特点，这样不仅能够降低填埋场所占用的土地空间，同时也能够为建筑行业提供更多的材料。

2.3 降低污泥处理成本

由于不同的干化焚烧工艺所造成的成本不同。从本质上分析，污泥处理成本主要有设备成本与运行成本。例如流化床焚烧炉，国产设备相比国际要便宜25%~50%左右，因此，可以重点考虑国产焚烧设备。对于特殊行业所产生的污泥，需要根据污泥特点选择适用性强的污泥处理技术，这样能够降低污泥处理成本，提高热能利用效率，降低运行损耗。

三、问题与建议

3.1 在现有燃煤锅炉上直接掺烧污泥。目前部分城市，尝试将不超过总燃料量10%的湿污泥直接掺入循环流化床燃煤锅炉中混烧。由于污泥组分复杂，污泥中的有害组分会导致尾部受热面腐蚀和二次污染物的潜在排放，对原有电厂运行和周边环境造成影响。此外，这种方式污泥处理量不能太大，对于污泥产生量多的城市难以满足要求。目前尚无相应的污泥燃煤锅炉排放标准，从环境保护和能源利用综合考虑，目前的研究积累还不足以支撑大规模工业性推广活动，只能在个别项目中因地制宜，谨慎实施。

3.2 来料污泥脱水不到位。从温州项目的实际运行情况来看，来料污泥脱水不到位是影响污泥干化焚烧项目处理处置成本的关键原因。大多数污水处理厂仅重视净化水的指标参数是否满足相应规范的要求，而忽视所产生污泥的品质是否满足国家标准规范。例如污泥的含水率、矿物油脂含量等指标大部分污水处理厂无法达到，这将大大增加了污泥处理处置的难度。因此，建议对污水处理厂产生的污泥进行统一监测和管理。

3.3 缺乏具有自主知识产权的污泥焚烧系统。目前已经运行的污泥处理系统中，通常的污泥干化设备有倾斜桨叶式干燥机、中温带式干燥机、流化床低温干化机等，对污泥进行干化。设备投资高，运行成本为200~300元/t，我国大部分城市财政难以支撑；而目前国内还缺乏系统成熟的技术和设备，未能形成标准化和系列化。因此，限制了我国污泥焚烧技术的提高和发展。

3.4 加强对污泥焚烧飞灰属性的研究。生活垃圾焚烧炉的飞灰被认定为危险废物，而污泥焚烧飞灰的毒性，应进行充分的研究后再进行定义。

四、结束语

加强污泥处理对社会经济发展、提高生态环境质量中有着重要意义。探究污泥干化处理、焚烧处理两种技术，旨在提高我国污泥处理质量与利用效率。

参考文献：

[1]顾杨.我国市政污泥干化焚烧技术及应用[J].中国市政工程,2016(3):45～48+124.

[2]张玉强,周建辉,周学坤,夏兴家,李新波,肖培蒙.市政污泥干化焚烧工艺探讨[J].干燥技术与设备,2011(6):325～328.

[3]李黎杰,田辉,颜廷山,李旭东,石晓东,程益峰.污泥干化焚烧技术的应用[J].环境卫生工程,2015(2):60～62.

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