污泥干化焚烧处理技术的应用与发展趋势

污泥干化焚烧处理技术的应用与发展趋势
发布时间：2022-12-06T02:32:04.798Z 来源：《科学与技术》2022年第15期第8月作者：杨孝忠
[导读] 随着社会经济的迅速发展，污泥的数量每年都在增长，而污泥对人体的危害也越来越大
杨孝忠
上海白龙港污水厂
摘要：随着社会经济的迅速发展，污泥的数量每年都在增长，而污泥对人体的危害也越来越大，因此必须对其进行无害化处理。

但是，目前我国的污泥无害化处置水平还很低达30%左右。

污泥的干化焚烧是一种非常有效的方法。

本文介绍了污泥干燥焚烧工艺的基本流程、优势特点，并指出了其在污水处理中的应用和发展方向，旨在为污泥干化焚烧处理技术提供借鉴和参考。

关键词：污泥；干化焚烧；应用进展；发展趋势
0 引言
污泥按来源分为市政污泥、工业污泥和疏浚污泥三大类型，市政污泥是由自来水厂、废水处理厂等废水处理产生的污泥组成，工业污泥则是各个工业生产过程及工业废水处理产生的污泥，疏浚污泥则是城市黑臭水体治理、河道整治等清挖淤泥。

我国目前主要采用城市生活垃圾作为处理方式，而城市生活垃圾也是污泥的主要来源。

市成污泥具有以下特征：一是水分含量高，在脱水期达到99%；二是有机质高，气味恶臭，重金属浓度高；三是其体内存在着许多生化细菌。

如果不进行无菌处置，随意丢弃或随意倾倒，将会对周围的生态环境产生严重的影响，严重危害着人们的生命和生态环境。

1 污泥干化－焚烧技术应用进展
1.1 污泥干化技术
一般情况下，污泥要经过浓缩和机械脱水才能达到脱水的目的，但当污泥的含水率超过70%时，就必须将其压缩到一定程度，然后再进行干燥，达到脱水的目的。

就是将污泥加热，将其中的湿气迅速蒸发，从而降低污泥的含水率。

一半污水处理厂采用采用厌氧消化、板框脱水后再加入干化污泥的技术。

污泥中的水分可分为两类，即细胞水和结合水，它们的蒸发和扩散速度与污泥自身的性质密切相关，因此在干化过程中应综合考虑各种影响因素，如污泥性质、干化要求等。

在污泥中，水分主要由两大工艺进行去除，第一是蒸发，因为表面的水蒸气压力要低于空气，因此它的水分可以被蒸发到空气中。

其次是扩散，当表面的湿气被蒸发后，表面的温度必然会比它的内部温度低。

内部的水分会逐渐的向外渗透。

根据接触模式，污泥干化分为直接传热、间接传热、直接间接混合传热。

1.2污泥焚烧工艺
污泥焚烧技术是指在合适的条件下，将污泥中的有机物溶解，燃烧产生二氧化碳、水等气体，从而产生各种复杂的化学反应。

污泥焚烧是一种污泥处理方法，它是通过对污泥进行有氧处理，将其分解成少量的灰渣。

其中，以焚烧为主的污泥处置技术最为全面，已在发达国家得到广泛应用。

焚烧技术可分为两种：一种是直接燃烧法，另一种是混合燃烧。

直接燃烧技术是将污泥在含水量很小或者热值很高的情况下，直接投入到燃烧中，但是在这个时候，必须满足一定的要求。

混烧技术是将煤粉和其它易燃物混烧，不需达到含水量等指标，操作简便，但也有大量的烟尘排放。

污泥燃烧设备种类繁多，有流化床、回转窑、熔融炉等，可根据实际情况选用相应的设备。

20世纪六十年代，多膛式焚烧炉被广泛用于污泥燃烧。

随着辅助燃料价格不断上涨，废气排放标准也越来越严格，多膛炉的竞争能力越来越弱，而流化床焚烧炉则是目前比较流行的一种污泥燃烧设备。

目前，我国的污泥焚烧厂大多采用流化床焚烧。

流化床焚烧炉是以流化气流为动力，使燃油与物料在流化状态下燃烧。

流化床焚烧室热容大，物料混合均匀，对燃料适应性强，床层气流强劲，物料流动快，燃烧停留时间长，燃烧充分，燃烧效率高。

1.3 污泥干化－焚烧联合技术
污泥的干化、焚烧工艺日趋成熟和完善。

欧洲污泥干燥焚烧厂历经30年的建设和发展，不但在污泥处理方面有了丰富的经验，而且在不断的完善和完善中，所使用的设备也越来越强大，越来越多样化，污泥的处理量也越来越大，这一切都有很好的借鉴作用。

污泥干化和焚烧两大部分组成了污泥干化焚烧处理过程。

其项目的实施要求有许多不同的配套设施，使得整个生产过程比较繁琐和复杂。

具体来说，它的主要技术有，污泥贮存输送系统、干化系统、焚烧系统和余热回收系统，还包含了一系列的污水处理技术，如给水系统、除臭系统。

上海竹园是我国具有代表性的污泥干化-焚烧厂，其处理工艺为，将进厂的污泥经半干化后送入流化床焚烧炉进行焚烧，余热作为污泥干燥、燃烧后的建筑材料。

另外，污泥的含水率、热值等是影响其干化速率和焚烧性能的主要因素，因此在工程设计和使用时，必须根据污泥自身的特点，合理地选取相应的工艺参数。

2 干化焚烧处理关键技术
2.1废气治理
虽然目前污泥干化处理技术已经非常成熟，但是由于其原料来源的差异，其化学特性也不尽相同。

同时，由于燃烧产生的废气对生态环境的影响也不同，比如燃烧产生的二氧化硫和重金属对生态影响很大，由于二恶英等有害气体的存在，所以加强对废物的监测和处置，以使废气达到国家规定的排放标准。

就拿二恶英来说，它是一种对环境有很大影响的气体，由于在污泥干化过程中会发生化学反应，从而减少二恶英的生成，通过加入化学助剂，可以将燃烧物质与氧充分混合，减少二恶英的排放。

其它的处理方式，例如通过使用袋式收尘器或活性碳自身的吸附性来减少二恶英的含量。

2.2提高污泥处理后产品的利用率
尽管污泥干化后产生的产物，可以通过回收再利用来达到环保和绿色的目标，但是在国内，污泥的资源量较大，所以如何提高污泥的利用率就显得尤为重要。

对污泥焚烧后的化学组成进行了比较，结果表明，其组成与陶粒的组成相似。

这样，污泥燃烧后的产品就可以取代粘土，制成砖、瓷砖等建筑用材，减少填埋场地的占地面积，并且由于其优异的化学性能，可以为建筑业提供高质量的原料，并且可以减少建筑工程的造价。

2.3减少污泥处置费用
在实践中，由于采用了不同的干燥燃烧设备，因此，最终的费用也会有所不同。

从实践中可以看出，污泥的处置费用既包含了设备自身的费用，也包含了设备运行的费用。

以使用范围很广的流化床焚烧炉为例，国内设备的价格比国外的设备要便宜25-50%，所以国产焚烧
机的生产成本比国外具有一定优势。

针对不同工业生产的污泥，特别是某些特定的工业企业，应参照其组成，采用最经济、最环保的工艺，以减少污泥的处理费用。

2.4 二次污染控制
污泥中只有80%左右的碳以挥发性物质的形式被彻底燃烧，而不像煤炭那样能够充分燃烧，它是一种完全挥发的物质，所以在污泥燃烧中，挥发性气态燃烧是存在的主要现象。

其燃烧过程中O2、CO2浓度的变化趋势与燃烧过程中的丙烷-空气混合燃烧相似，从理论上讲，污泥燃烧是完全可行的。

德国污泥燃烧基本上没有附加烟气脱硝设备，能够将 NOx浓度控制在200 mg/m3以下，说明通过设计合理的流化床燃烧系统，能够达到排放标准。

例如，杭州市萧山区污水处理厂4000 t/d污水处理厂的 CFB焚烧炉及烟气治理装置，在实际使用中也获得了良好的效果。

污泥灰分中的SiO2、Al2O3、 CaO可以作为生态水泥、砖、陶瓷、轻骨料等烧结材料，也可作为水泥、陶瓷、轻集料等胶结材料的添加剂，达到回收利用目的。

然而，由于目前市场容量有限，在实际操作中无法完全满足污泥处理的产能要求。

3 污泥干化焚烧工艺的应用发展趋势
由于投资少，运行费用少，利用现有设施、余热和能源的焚烧、混合焚烧和半干化处理技术已被广泛接受。

深圳、青岛、北京、杭州、南京等地区，干化焚烧是其污泥的一个重要处置方法。

因此，进一步降低外加热能和有效利用污泥热能是今后的一个主要发展趋势。

例如，在处理过程中，怎样有效地保证燃烧过程中的水分含量，以减少生产费用，通过高压挤出技术、深度脱水技术代替前期热干化技术，应用和运行成本分析、污泥直接投料和干化后投料燃烧的优选方案，这些叫将是今后污泥干化焚烧的主要发展趋势。

近年来，我国的污泥焚化处置已有相当的发展，为二次环境的治理做出了巨大的贡献。

然而，我国已建的垃圾焚化项目由于其运营周期太短，从节约能源和环境保护等方面考虑，在实际操作中应注意的一些问题。

与热电厂、水泥厂、城市垃圾联合焚烧处理方案相比，污水的投入量对原有的工艺进行了优化，对烟尘及废料的治理效果较为明显。

由于污水中氮、硫等成分多，燃烧时所排放的SO2、 NOX等会使原烟道的负荷增大，为了防止二恶英的形成和污染物的合成，以及SO2对焚烧的侵蚀，必须进行相应的改进，以改善操作的控制。

在使用泥石粉生产建筑材料时，必须对重金属进行严格的控制
4 结语
污泥干化燃烧处置技术具有科学性、经济性等诸多优点，应根据我国实际情况，对其工艺进行优化与改造，实现污泥的合理利用，在改善我国生态环境质量的过程中，发挥着举足轻重的作用。

在焚烧工艺中，烟尘排放技术已经发展的比较成熟，能够满足污泥的洁净燃烧，但是，灰渣的资源化利用方式常常受到限制，因此在今后的发展中，必须开拓新的应用领域。

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