安郝曉地，陳 奇，李 季，江 翰，梁 遠(yuǎn)
（北京建筑大學(xué) 城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中—荷污水處理技術(shù)研發(fā)中心，北京 100044）
摘 要：剩余污泥處理/處置目前在我國(guó)已成為比污水處理本身更為棘手的問(wèn)題。丟棄（填埋，土地利用等）固然省事、省力、省錢，但限于填埋空間有限和土地利用受阻，再加上環(huán)境二次污染問(wèn)題，這一低端途徑已經(jīng)或即將走進(jìn)“死穴”，這也是發(fā)達(dá)國(guó)家面臨的現(xiàn)實(shí)情況。高端污泥處理/處置以焚燒為代表，但多數(shù)國(guó)人認(rèn)為投資太高而燒不起。針對(duì)這一問(wèn)題，該研究以污泥脫水/干化后直接焚燒作為建議處理/處置方案，對(duì)這一建議工藝進(jìn)行能量衡算以及投資與運(yùn)行成本匡算，并與傳統(tǒng)處理/處置工藝、介入熱水解預(yù)處理工藝橫向?qū)Ρ�。�?jì)算結(jié)果顯示，建議工藝與其它兩種工藝對(duì)比，無(wú)論在能量赤字還是投資與運(yùn)行成本上均為最低，分別為109 kW·h /t DS、374 萬(wàn)元/t DS和2 663元/t DS，較其它兩種工藝能量赤字分別減少66.4%和65.2%，投資成本分別降低36.4%和39.2%，運(yùn)行成本分別減少1.5%和12.1%。如果污水余溫可就近用于污泥干化，建議工藝的可持續(xù)性將大為增加，不僅可實(shí)現(xiàn)污水處理廠自身碳中和運(yùn)行，亦可能向外輸電。以此同時(shí)，建議工藝額外好處是讓灰分磷回收變得更加有效。
關(guān)鍵詞：污泥焚燒；機(jī)械脫水；熱媒干化；厭氧消化；能量衡算；成本分析
生物處理不僅是過(guò)去、現(xiàn)在盛行的污水處理方法，也將代表著未來(lái)。故而，污水處理副產(chǎn)物——剩余污泥是始終繞不開(kāi)的問(wèn)題。污泥處置方式，從開(kāi)始的填埋、農(nóng)用、綠化，一直到現(xiàn)在的堆肥、消化、乃至焚燒，這其中，污泥“丟棄”（如填埋、農(nóng)用）顯然是最為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的方式；在相對(duì)“地大物博”的中國(guó)、美國(guó)和英國(guó)丟棄所占比例較高, 分別達(dá)76%、59%和63% [1-4]。但是，在人均國(guó)土面積較小的一些歐洲國(guó)家和日本，丟棄應(yīng)用比例持續(xù)下降，從法國(guó)46%，到德國(guó)27%，直至日本16%、荷蘭11%（0%農(nóng)用）[1-4]，繼而增加了厭氧消化、甚至焚燒的路徑。
縱觀歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家剩余污泥處理、處置歷史，丟棄越來(lái)越受到空間和農(nóng)業(yè)的限制，以至于很快變成一條“死胡同”。從省事、省力、省錢角度，中國(guó)固然想繼續(xù)走丟棄的路子。然而，現(xiàn)實(shí)情況表明，我們沒(méi)有足夠可持續(xù)接納污泥的填埋場(chǎng)地，農(nóng)民亦不稀罕污泥中的肥效，園林綠化恐也難以長(zhǎng)期接納污泥。
這就形成了目前中國(guó)剩余污泥“成災(zāi)”的嚴(yán)重局面。因此，我們不得不“另辟蹊徑”，以至于堆肥、消化、焚燒也相繼提到議事日程并開(kāi)始工程應(yīng)用。在大多數(shù)國(guó)人眼中，焚燒投資與運(yùn)行費(fèi)用太高而望而生畏，一般首先考慮堆肥和消化。污泥堆肥出路有限，厭氧消化后仍有50%~70%的污泥有機(jī)物殘留而“無(wú)地自容”，不得不再加焚燒環(huán)節(jié)最終處置。
鑒于此，我們認(rèn)為，既然“低端”丟棄方式變得日益艱難，不如直接走向“高端”，即焚燒。當(dāng)然，污泥焚燒需要將含水率降至一定范圍（40%~70%[5~6]）。所以，污泥脫水后仍需要進(jìn)一步干化至目標(biāo)含水率，而傳統(tǒng)的厭氧消化則完全可以省略。污泥干化后焚燒不僅可以最大程度將污泥有機(jī)能量予以回收（發(fā)電、供熱），而且焚燒后灰分是回收污水中磷（P）的最有效方式，甚至還可以回收重金屬[5~10]。
基于這一思路，需要對(duì)污泥干化、焚燒建議工藝進(jìn)行能量平衡、投資成本、運(yùn)行費(fèi)用匡算，并與傳統(tǒng)厭氧消化為主的焚燒工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以揭示建議工藝在能量、投資以及運(yùn)行方面的優(yōu)勢(shì)所在。
1干化+焚燒建議工藝
污泥直接干化、焚燒建議工藝包括機(jī)械脫水、熱媒干化與單獨(dú)焚燒三個(gè)單元，如圖1所示。含水率³99%的原污泥采用機(jī)械脫水方式可容易將含水率降至80%（外運(yùn)填埋標(biāo)準(zhǔn)）；常用機(jī)械脫水方式有壓濾（帶式、板框）、真空吸濾和離心等等，但較常用的是壓濾[11]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外也研發(fā)出一些新的脫水設(shè)備，如，電滲析脫水工藝[11]�？傊瑢⒃勰嗝撍�80%選擇方案較多。
詳見(jiàn)：中國(guó)給水排水2019年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第十屆） 論文集
