污泥气化处理工艺浅议_牟宁

目标是实现污水厂污水和污泥的处理所需电能 的 80%能够通过自给发电来满足。
巴林根污水处理厂的处理办法是将产生气经净 化冷却后作为燃气发电机的能源来源。目前，其获得 的电能可以直接被污水厂使用，产生的热能可以被 沼气池和污泥干化系统使用。
该实例的工艺组合非常成功，它将污水污泥的 干化、气化和热电联产组合在一起，使污泥中的能源 得到充分利用，并使能源损失降到最低。污水和污泥 处理处置的最终发展趋势是不依赖外部能源，实现 能源自给。 5.2 技术优势
固态燃料转化为气态，反应过程同时产生大量 气体、氧气和水蒸气。污泥的脱气过程也称为焦化过 程，过程中高分子结构被分解。这一工艺过程需要的 温度是 1 000 ℃左右，产生的残渣含碳比例很低，产 生的气体净化后具有较高热值，可用于发电。
污泥气化反应过程在流化床汽化炉中完成（图 1）。 汽化炉温度最低要维持在 900 ℃以上，经初步干化 脱水的污泥在这里停留 30 min 左右。污泥在高温高 压环境内的长时间停留，可以使污泥内的有机物分 解并气化，同时发生不充分的氧化反应。产生气体的 主要可燃成分是 H2 和 CO，含量分别为 15%和 27%。
化情况，并随时进行调整。
7 结语
随着我国对环境保护的重视，大量的城市污水 处理厂建成并运行。这固然对防止我国水污染问题 起到了积极作用，但一个潜在的问题也随之产生，即 污泥的处置与处理问题。
由于我国在污泥处理方面起步较晚，国内成功 运行的案例很少，因此探索出一条符合我国国情的 污泥处理工艺对于我国的环境保护的进一步深化尤 其重要。同时，因为我国在污泥处理方面具备后发优 势，可以借鉴国外先进经验和技术，少走弯路。污水 处理厂的工艺进步提供了一条除传统能源利用 （水 电、光电和太阳能）以外的新的能源回收途径，大大 提高了能源自给水平。这对我国污水处理行业的可 持续发展具有重要参考价值。
6 结语
（1）对于城市污水的处理来说，浮动填料生化 法对 COD，BOD5 和 SS 均具有良好的处理效果，去除 率均达到 85％以上，处理效果要好于活性污泥工艺。
（2）浮动填料法与传统活性污泥法相比具有氧 利用率高、剩余污泥少、不易发生污泥膨胀等特点，
有着活性污泥处理工艺不可代替的优势。 （3）浮动填料生化法具有抗冲击能力强、运行
近年来，污泥气化处理工艺取得突破性进展，因 其占地少，处理效率高，成本相对低廉，且技术成熟 运行稳定以及在减量化和资源化方面的突出表现引 起普遍重视。随着环保要求的不断提高和能源价格 的上涨，该处理工艺的优势将越发明显。
2 污泥气化原理
污泥气化工艺是污泥原料在气化装置中置于缺 氧状态下氧化燃烧和还原，使能量转换成可燃气体 的过程。污泥热解气化过程中涉及一系列复杂的燃 烧、还原、裂解乃至聚合反应，这些反应变化在复杂 的相平衡条件下相互影响，在以空气为介质的反应 器中，总的反应式可写成：
在流化床气化装置运行中, 床内固体颗粒结焦 从而导致床层部分或完全不流化是导致气化装置非 计划停机的主要原因。引起床内结焦的原因很多［5］， 如气化炉的结构特征、运行过程中的参数控制、原料 灰的化学特性以及灰和床料的相互作用因素等。生 物质气化炉内的结焦是个很复杂的问题, 在设计和 运行工作中必须作好以下工作：（1）根据使用原料 的特性来合理设计气化温度, 选用合适的床料来减 少炉内结焦情况；（2）进行结焦温度下最小破粘速 度的计算，保证运行时的风速不小于最小破粘速度； （3）运行中严密监视炉内温度偏差和料层的压力变
CH1 -4 +O0 -6 +0.4O2 +（1.5N2）→0.7CO +0.3CO2 + 0.6H2+0.1H20+（1.5N2）
燃烧（氧化）反应和气化（还原）反应之间，存在 着自平衡机制。当燃烧反应强烈时，释放的热量提高 了反应层温度，加快吸热的气化反污泥样本
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环境保护与循环经济
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胀，而生物膜由于微生物附着生长，即使丝状细菌大 量繁殖，也不会导致污泥膨胀，相反还可以利用丝状 菌较强的分解氧化能力，提高处理效果。
与传统活性污泥法相比，生物膜法具有操作方 便、剩余污泥少、抗冲击负荷等特点。但也存在着不 足，如需要较多的填料，在不少情况下基建投资超过 活性污泥法。但综合比较起来，生物膜法还是有着活 性污泥等其他处理工艺不可代替的优势［5］。
sludge gasification were elaborated. Combined with a successful case, the technical advantages of gasification technology, problems and
solutions were discussed.
目前，该工艺在巴林根·斯瓦比亚的城市污水处 理厂运行良好，产生可燃气体用于发电。该装置可处 理 220 kg/h 污泥，该装置处理能力可满足当地 5 万 居民使用。处理后剩下的无害泥渣用于建筑材料的 生产，如与沥青搅拌用于修路，其效果良好。处理后 的污泥样本见图 2 （分别为含固 85%和小于 50%的 污泥）。
［4］何小英.德国防水处理技术应用初探［J］.有色冶金设计与 研究，2008（10）：1- 2.
Key words：wastewater treatment plant；sludge；sludge gastification
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1674－1021（2010）05-0049-02
1 引言
辽宁省污水处理行业发展迅速，2010 年全省投 入运行的污水处理厂达 130 座以上，日处理能力 700 万 t 左右。城镇污水处理厂污泥是现代城市重大 的二次污染源之一，同时也是一种有价值的可利用 资源。因此，借鉴国外先进经验，实现辽宁省市政污 泥无害化处理、处置必要而紧迫。
污水处理厂处理能力：124.000 EW （1EW 按每 人每天所产生的 BOD 为 60 g，以 EW 表示的负荷是 根据 1 a 中进入污水处理厂浓度最大的一个星期的 BOD 计算出来的，此方法直接反应了污水处理厂污
染物负荷，即实际需处理的污染物的量［4］）。；前污水 厂运行负荷：80.000 EW；光伏发电系统可以提供：20 kWP；污水厂出口处发电系统：18 kWP；沼气发电设 备：3 套；太阳能污泥干燥：干燥能力为年处理 1 200 t 含固率为 30%的污泥。
稳定、便于控制和管理等优点，具有良好的发展前景 及推广价值。
参考文献
［1］李亚峰，晋文学.城市污水处理厂运行管理［M］.北京：化学 工业出版社，2005.
［2］张建中.活性污泥法工艺控制［M］.北京:中国电力出版社， 2007.
［3］罗志腾.水污染控制工程微生物学［M］.北京：北京科学技 术出版社，1988.
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污泥气化处理工艺浅议
牟宁
（辽宁省城市污水处理管理中心，辽宁沈阳 110033）
摘 要：介绍了市政污泥无害化处理、处置的必要性和紧迫性。阐述了污泥气化原理及工艺流程。结合成功案例，提出污
泥气化所具有的技术优势及存在的问题和解决方案。
关键词：污水处理厂；污泥；污泥气化
Abstract：The necessity and urgency of harmless municipal sludge treatment and disposal were described. The Principle and process of
6 气化过程中存在的问题及解决方案
6.1 存在的问题 （1）污泥气化过程产生的气体含有一定量的焦
油成分，经过冷却后大量积存在管道、冷却器、发动 机的进气门和涡轮增压器中。
（2）污泥的产生气需要用水净化，以保证其质 量。此项处理过程工艺难度很大，同时需要消耗一定 量的水资源。
（3）该工艺流程存在的最主要问题是其反应过 程产生的焦油燃点很高，通常在 400 ℃以上。 6.2 解决方案
虽然该工艺有其不足之处，但在降低运行费用 和 能 耗 方 面 是 有 贡 献 的 。 该 厂 2000，2003，2004， 2005 年处理 1 个 EW 的 能 耗 分 别 为 19，18，17 和 15 kW·h。截止 2005 年该水厂污泥污水处理的电能 80%能够自给，但此时污泥处理设备只能处理该厂 生产污泥的 50%～65%。这说明随着设备扩容和设备 性能提高，能源自给率还有一定提升空间。 5.3 处理后的残渣
［4］王洪臣.城市污水处理厂运行控制与维护管理［M］.北京:科 学出版社,1997.
［5］钟淳昌，戚盛豪.简明给排水设计手册［M］.北京：中国建筑 工业出版社，1990.
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处理后的污泥含固率通常能达到 75%左右，一 般比较适用于填埋或建筑业。污泥气化工艺在污泥 的减量化、无害化和资源化方面与传统厌氧发酵工 艺相比有一定优势，同时是除焚烧处理外污泥减量 化程度最高的工艺之一，处理成本也低于焚烧处理。
流化床汽化器 1100 ℃ 主要气 灰 900 ℃
灰 二次气
淬火
干化污泥 活性炭过滤器 150 kg/h 85%~90%TS
气体过滤器
气体干化器 产生气
产生气
天然气
沼气
产生的灰
空气
BHKW 涡轮增压器
剩余气
发电机 发动机冷却 / 剩余气体冷却
图 1 污泥气化工艺流程
5 污泥气化成功案例［3］
德国巴林根·斯瓦比亚的城市污水处理厂是由 目标联盟在 1971 年建立的。该水厂对水处理过程产 生的污泥不进行回收处理，而是采用传统工艺处理、 处置污泥，如将部分湿污泥用于农业。从 2000 年以 后用厢式压滤机脱水或用太阳能干化设施干化后用 于农业。但目前该组织正计划取消污泥在农业上的 使用。之后 AG 公司在该厂建立实验厂，研发污泥气 化工艺。实验于 2005 年获得成功，整个实验前后共 投入经费 200 万欧元。 5.1 设备状况