污泥热解技术优势

污泥热解技术具有不产生二噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失等特点，是当之无愧的节能环保技术。

无二噁英

焚烧过程中产生二噁英的途径主要有四种：直接释放、高温气相生成、前驱物固体催化合成、从头合成。直接释放是指固废中本身所含有二噁英并且在焚烧过程经过不完全的分解破坏后继续存在，与其他途径产生的二噁英相比较，这部分的量是相当小的。高温气相生成是由不同的二噁英前驱物（如氯酚、多氯联苯）在高温和氧气的条件下反应生成二噁英。前驱物固体催化是二噁英前驱物在低温燃烧区在受到催化剂（金属或其氧化物）作用反应生成。从头合成是通过形成二噁英的基本元素（碳、氧、氯、氢）在催化剂作用下发生氧化和缩合反应生成二噁英。

从以上四个形成二噁英的过程中，可以得出产生二噁英的条件为：有形成二噁英的基本元素（碳、氧、氯、氢）或前驱物，一定的温度范围、金属催化剂、氧化所需的氧气。

热解过程由于是在还原气氛下进行，能有效的抑制二噁英的合成。其次，经过净化处理后的热解气不存在具有催化作用的物质（金属或其氧化物），其高温燃烧过程是一个彻底而洁净的氧化过程。

另外，热解过程不但能有效的防止二噁英的产生，在特定的条件下物料中含有的二噁英能被有效的分解。Hagenmaier等人(1987)最早发现在300℃下贫氧气氛中处理2h，不同种类飞灰所含二噁英均能够显著降解，故此后将这种飞灰在贫氧条件下的低温热处理方式称之为“Hagenlnaier工艺”。Ishida等人(1998)研究了日本一家垃圾焚烧厂采用Hagenmaier工艺处理飞灰二噁英的运行结果，在350℃，处理时间lh，氮气氛条件下，飞灰中二噁英的去除率超过了99%。

固化重金属

由于污泥中均含有一定量的重金属元素，通过热解处理后大部分浓缩于固体残渣中。大量分析数据表明：污泥经历热解后，重金属都富集在固体残留物中，且重金属形态发生了显著改变，可交换态含量降低，残渣态含量升高，浸出浓度都低于监测标准。

由于热解对重金属的固化能力，在国外热解还被用于处理受到重金属六价铬

及汞污染的土壤。土壤中的高毒性六价铬还原为三价铬，同时，在还原条件下能抑制底泥中含有的三价铬被氧化为六价铬，实现污染土壤的再生。

表1 德国热解残渣分析报告

分析数据，限定数据

参数代码/缩写单位测量值一级填埋场限定值废渣成份分析

有机物含量% 0.60% 3

可萃取有机卤化物EOX mg/kg <1

可萃取亲脂物mg/kg 74 4000

总碳水化合物mg/kg 1-6

芳香族碳水化合物BTEX mg/kg

苯C6H6mg/kg <0.1

甲苯mg/kg <0.1

间-对-二甲苯mg/kg <0.1

邻二甲苯mg/kg <0.1

乙基苯mg/kg <0.1

易挥发碳水化合物VHC mg/kg

二氯甲烷mg/kg <100

1.1.1-三氯乙烷C2H3Cl3μg/kg <10

三氯乙烯C2HCl3μg/kg <10

四氯乙烯C2Cl4μg/kg <10

四氯甲烷CCl4μg/kg <10

1,2-cis-二氯乙烯μg/kg <200

多环芳香碳水化合物PAK mg/kg 0.07

萘mg/kg 0.07

mg/kg <0.01

其它多环芳香碳水化

合物

聚氯联苯PCB mg/kg <0.005

总有机碳TOC % 0.14

重金属

砷As mg/kg 5.85-11.4

铅Pb mg/kg 42.5-57.5

镉Cd mg/kg 0.25-1

总铬Cr mg/kg 72.5-198

铜Cu mg/kg 350-1330

镍Ni mg/kg 32.5-80

汞Hg mg/kg 0.013-0.03

铊Th mg/kg 0.50-0.75

锌Zn mg/kg 695-1180

氰化物CN- mg/kg 0.09-0.4

二恶英/呋喃Teq ng/kg 0.05

浸出实验值

pH - 9.2-11.6 5.5-13

电导率μS/cm 1150-1170 50000

氯化物Cl-mg/L 12.3-16.2

硫酸盐SO4-mg/L 105-650

氰化物CN- μg/L 5-21 100

酚μg/L 11-110 200

砷As μg/L 4-8 200

铅Pb μg/L <3 200

镉Cd μg/L <0.1 50

总铬Cr μg/L 1-21 50

铜Cu μg/L 1-15 1000

镍Ni μg/L <3 200

汞Hg μg/L 0.1-0.7 5

铊Th μg/L <5

锌Zn μg/L 40 <2000

热解残渣是完全惰性，疏松和干燥的物质，富含钾和磷，因此具有极多的利用可能。

从上面的数据可以知道，污泥热解后的残渣中的有害物质的浸出量很少，符合德国一类填埋物标准。并且废渣的物理特性有利于填埋场的稳定，因此把热解残渣填埋到生活垃圾填埋场是毫无问题的。

热解残渣的物理构造使它可作为添加剂用于沥青生产，以降低相应生产原料的消耗。

热解残渣因有害物质含量少和刚度可被用于填充地下开挖点或堆积，因残渣富含无机物，也可在土地返垦中用作底层填料。

另外，热解残渣含磷量很高，可在肥料生产中用来代替矿山采集的磷矿石，此过程可实现大量二氧化碳减排。

高能量利用率，低能量损失

污泥热解工艺能否达到能量自平衡，主要取决于污泥的含水率和热值。由于污水厂的脱水污泥的含水率在80%左右，如果直接进行热解，热解设备的尺寸将相当大，并且热解产生的热解气由于混有大量的水蒸汽热值较低，不具有利用价值。所以污泥在热解之前必须对其进行干燥处理，降低污泥的含水率至20-25%。在整个系统的能量平衡中，污泥干燥是主要的能量消耗单元。污泥热值的影响主要体现在热解产生的热解气的热值，污泥热值高热解得到的热解气的热值也就高，反之热解得到的热解气的热值就低。热解气热值直接关系到燃烧后的烟气能

量从而影响到余热锅炉产生的蒸汽的量，最终对污泥的干燥系统也产生影响。此外，干燥设备、热解设备、燃烧室、余热锅炉的能量利用率也会影响到整个系统的能量平衡。如下图，离开系统的能量主要是烟气的排放，可以利用其能量来换热水给冬季所有的车间厂房供暖或用来预热燃烧用空气等。可以根据不同工艺流程选择最为经济的能量利用方式。

图1 污泥热解能量平衡图

与焚烧工艺相比，热解工艺产生的废气量要小得多，所以尾气带出的能量要小的多。虽然在热解过程中，物料中的部分碳被固定在热解残渣中，但与焚烧尾气代带走的能量相比微乎其微。所以，从能量利用角度讲，热解比焚烧的能量利用率更高，能量损失更小。

污泥热解技术是一项很有发展潜力并已成熟应用的技术。污泥热解方法可以制得有利用价值的气体和固体，操作系统封闭，无污染气体排放，几乎所有的重金属被固定在固体剩余物中，对环境影响大大减小，并且热解运行成本低于焚烧。所以，可以肯定的是污泥热解技术大有发展前景，是一种有前途的固废处理方法。

湿污泥

凝结水

水蒸气

烟气 烟气

热解气

干污泥

干燥

热解

燃烧室

余热锅炉

烟气净化排放