第六章 污泥處理技術(shù)

1.傳統(tǒng)污泥焚燒技術(shù)指的是什么？

污泥經(jīng)濃縮和脫水后，含水率在60%～80%之間，如污泥中含有較多的有機成分，污泥可以通過焚燒進行減量及無害化處置。

一般的焚燒裝置同污泥的干化是合為一體的。焚燒過程大致可分為以下四個階段。

(1)首先將污泥加熱到80～100℃，使除了內(nèi)部結(jié)合水之外的全部水分蒸發(fā)掉。

(2)繼續(xù)升溫至180℃，進一步蒸發(fā)內(nèi)部結(jié)合水。

(3)再加熱到300～400℃，干化的污泥分解，析出可燃氣體，開始燃燒。

(4)最終加熱到800～1200℃，使可燃固體成分完全燃燒。

一般有機污泥的燃燒，應保證燃燒溫度在815℃左右。為了不造成二次污染，一些有機物的燃燒溫度應高于污泥燃燒溫度，而且還需對焚燒產(chǎn)生的煙氣進行處理，如對煙氣高溫二次焚燒、除塵、活性炭吸附、用堿液進行濕式洗滌等凈化處理方式。

2.污泥焚燒主體設(shè)備有哪些類型？

污泥焚燒的主體設(shè)備形式主要有回轉(zhuǎn)焚燒爐、立式焚燒爐、立式多段焚燒爐及流化床焚燒爐等。

(1)回轉(zhuǎn)焚燒爐回轉(zhuǎn)焚燒爐又稱回轉(zhuǎn)窯，是一個大圓柱筒體，外圍有鋼箍，鋼箍落在傳動輪軸上，由轉(zhuǎn)動輪軸帶動爐體旋轉(zhuǎn)�；剞D(zhuǎn)焚燒爐可分為逆流回轉(zhuǎn)爐和順流回轉(zhuǎn)爐兩種類型。在污泥焚燒處理中，常用逆流回轉(zhuǎn)爐，如圖5-1所示。其爐體內(nèi)壁襯有耐火磚，并設(shè)有徑向抄板以促使污泥翻動。爐體的進料端比出料端略高，微微向下傾斜若干度，使爐料可沿爐體長度方向由高端移向低端�；剞D(zhuǎn)焚燒爐前部2/3爐長為干燥帶和氣化帶，后部1/3爐長為燃燒帶。

回轉(zhuǎn)焚燒爐投入運轉(zhuǎn)之前，需先用燃料油(氣)燃燒預熱爐膛，然后投入脫水后的污泥餅。污泥從爐體高端進入，隨著爐體轉(zhuǎn)動，污泥從高端緩緩向低端移動，燃燒殘渣則從低端排出，而燃料油(氣)從低端噴入，所以低端始終具有最高溫度，而高端溫度較低。

回轉(zhuǎn)焚燒爐的優(yōu)點是：對污泥數(shù)量及性狀變化適應性強；爐子結(jié)構(gòu)簡單，溫度容易控制，可以進行穩(wěn)定焚燒；污泥與燃氣逆流移動，能夠充分利用燃燒廢氣顯熱。

(2)立式多段焚燒爐立式多段焚燒爐如圖5-2所示。它是一個內(nèi)襯耐火材料的鋼制圓筒，一般分成6～12層。各層都有旋轉(zhuǎn)齒耙，所有的耙都固定在一根空心軸上，轉(zhuǎn)速為1r/min。空氣由軸的中心鼓入，一方面使軸冷卻，另一方面把空氣預熱到所需的溫度。齒耙用耐高溫的鉻鋼制成，泥餅從爐的頂部進入爐內(nèi)，依靠齒耙的耙動，翻動污泥，并使污泥自上逐層下落。立式多段焚燒爐的頂部二層為干燥層，中部幾層為焚燒層，下部幾層為緩慢冷卻層，主要起冷卻并預熱空氣的作用。

這種爐型熱效率高，污泥攪動好，但結(jié)構(gòu)較復雜。

1—泥餅；2—冷卻空氣鼓風機；3—浮動風門；4—廢冷卻氣；5—清潔氣體；6—無水時旁通風道；7—旋風噴射洗滌器；8—灰漿；9—分離水；10—砂漿；11—灰桶；12—感應鼓風架；13—輕油

(3)流化床焚燒爐流化床焚燒爐的特點是利用硅砂為熱載體，在預熱空氣的噴射下，形成懸浮狀態(tài)。泥餅首先經(jīng)過快速干燥器。干燥器的熱源是流化床焚燒爐排出的煙道氣。干燥后的泥餅用輸送帶從焚燒爐頂加入。落到流化床上的泥餅，被流化床灼熱的砂層攪拌混合，全部分散氣化，產(chǎn)生的氣體在流化床的上部焚燒。在焚燒部位，由爐壁沿切線方向高速吹入二次空氣，使其與煙氣旋流混合。焚燒溫度不能太高，否則硅砂會發(fā)生熔結(jié)(熔化后結(jié)塊)現(xiàn)象。流化床的流化空氣用鼓風機鼓入，焚燒灰與燃燒氣一起飛散出去，用一次旋流分離器加以捕集。流化床焚燒爐的工藝流程如圖5-3所示。

流化床焚燒爐的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，接觸高溫的金屬部件少，故障也少；硅砂污泥接觸面積大，熱傳導效果好；可以連續(xù)運行。缺點是：操作較復雜；運行效果不夠穩(wěn)定，動力消耗較大。

3.傳統(tǒng)污泥焚燒方式中如何保障煙氣的達標排放？

以上污泥焚燒工藝可以將污泥較為徹底地進行無害化處理。但污泥在加熱、蒸發(fā)、干燥過程中，會揮發(fā)出大量的有害氣體，這些氣體隨煙氣流出，其中包括SO2、HCl、NH3及揮發(fā)性有機物，特別是在400～600℃會產(chǎn)生永久性有機污染物二

4.舉例說明如何開展污泥焚燒？

以吉化污水處理廠為例，介紹污泥焚燒的工藝如下。

(1)污泥焚燒工藝組成吉化污水處理廠污泥焚燒裝置于1984年12月建成投產(chǎn)。該裝置設(shè)計能力為3.1t/h，每年可焚燒濕污泥(含水率80%)22400t，可將污水處理過程所產(chǎn)生的污泥全部焚燒。焚燒后污泥灰渣可燃物小于1%，重金屬微量，可直接做填坑處理。污泥焚燒處理工藝生產(chǎn)工序如下。

生化反應剩余活性污泥經(jīng)過濃縮、脫水后，泥餅含水率仍為80%左右。脫水后的污泥，從污泥焚燒回轉(zhuǎn)爐高端經(jīng)雙螺旋給料機送入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，在回轉(zhuǎn)爐低端噴入火焰并進入空氣。

污泥在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)會蒸發(fā)、揮發(fā)出大量未燃燒的有害氣體(有機物等)，隨煙道氣從高端排入脫臭爐并進行第二次焚燒——高溫空氣氧化。脫臭后的高溫(1000℃)煙氣系統(tǒng)負壓排入廢熱鍋爐進行熱量交換，回收熱量。產(chǎn)生的蒸汽除供給褐煤造氣崗位生產(chǎn)用外，其余全部送入廠內(nèi)總蒸汽管網(wǎng)。

污泥焚燒后產(chǎn)生的灰渣，從回轉(zhuǎn)爐的低端，經(jīng)灰渣螺旋輸送機連續(xù)不斷地排出爐外。

本工藝原設(shè)計以液態(tài)化肥廠丁辛醇殘液作為燃料進行污泥焚燒。后改進為用褐煤就近生產(chǎn)煤氣作為燃料，向回轉(zhuǎn)爐及脫臭爐提供。工藝流程如圖5-5所示。

(2)污泥焚燒各部分工作原理污泥焚燒大致由污泥焚燒、煙氣脫臭、余熱回收、煙氣除塵四部分組成，現(xiàn)分別介紹如下。

①污泥焚燒污泥焚燒主體設(shè)備為對流直下臥式回轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐尺寸為φ2400mm×20000mm，有效直徑為2m，爐體傾斜2%，轉(zhuǎn)速為5r/min。污泥焚燒回轉(zhuǎn)爐如圖5-6所示，燃油和污泥分別從兩端進入，進污泥端為爐尾，進燃油端為爐頭。燃燒煙氣與污泥逆流而行，形成逆流加熱、逐步升溫的流程�；剞D(zhuǎn)爐爐頭燃燒火焰長2m左右，溫度為600～800℃。根據(jù)污泥在爐內(nèi)的受熱過程，轉(zhuǎn)爐內(nèi)可分為加熱、蒸發(fā)、干燥、焚燒四段。運行時，由于回轉(zhuǎn)爐傾斜和緩慢回轉(zhuǎn)，污泥通過爐體內(nèi)的導料板及抄板，沿著爐回轉(zhuǎn)的圓周方向不斷翻滾而均勻地軸向移動，污泥經(jīng)加熱、蒸發(fā)、干燥、焚燒后，其中的可燃組分(有機物等)大部分被空氣中的氧氣所氧化，生成相應、穩(wěn)定、無害的物質(zhì)。固體部分稱為灰渣。

②煙氣脫臭污泥在加熱、蒸發(fā)、干燥過程中，也會揮發(fā)出大量的有害氣體，這些氣體隨煙氣流出，其中包括SO2、HCl、NH3及揮發(fā)性有機物，這些物質(zhì)具有很大的腐蝕性和危害性，必須再次進行處理。本工藝采用立式脫臭爐對煙氣中的有機物進行高溫氧化，稱為煙氣脫臭，脫臭爐尺寸為φ3600mm×14000mm，經(jīng)過回轉(zhuǎn)爐排出的煙氣，從脫臭爐下部風室進入爐內(nèi)，經(jīng)過燃燒器噴出燃料高溫燃燒，使煙氣中有機物再次燃燒，進行高溫氧化，成為無害物質(zhì)。

③余熱回收脫臭爐二次焚燒后排煙溫度為800～1000℃，本工藝采用廢熱鍋爐及省煤器對這部分煙氣內(nèi)熱量進行回收利用，生產(chǎn)蒸汽供生產(chǎn)(燃料霧化)和生活用汽。廢熱鍋爐為雙鼓式、四煙道、自然循環(huán)水管鍋爐，其結(jié)構(gòu)特點為蒸發(fā)管垂直排列、膜式水冷壁、輕型爐墻結(jié)構(gòu)，防腐性能良好。省煤器為2009mm×1601mm×13245mm內(nèi)配蛇管換熱器的換熱裝置，總換熱面積為46m2，安裝在廢熱鍋爐后，用于回收廢熱鍋爐排出煙氣的余熱，是鍋爐進水的預熱裝置。

④煙氣除塵經(jīng)過兩次焚燒的煙氣，里面含有大量粉塵顆粒和一些酸性氣體，本工藝采用文丘里除塵器和氣液分離器，安裝在省煤器后，去除這些有害物質(zhì)。文丘里除塵器是使煙氣經(jīng)過收縮喉管(擴散角α=22°23′)時加高壓水除塵的(圖5-7)。由于喉管的收縮作用，氣體進入后，流速增大，水噴入高速氣流中即被霧化，形成大量液滴，依靠慣性作用將塵粒捕集下來。經(jīng)文丘里除塵器除塵后的煙氣進入氣液分離器進行氣液分離并吸收酸性氣體，氣液分離器為圓柱形(φ2000mm×12450mm)結(jié)構(gòu)，上部設(shè)一圈噴淋穿孔管，煙氣從底部進入，在中上部與噴淋水相接觸，煙氣中的液滴、酸性氣體遇水被濕潤吸附使顆粒增大，從而由氣相轉(zhuǎn)入液相，在氣液分離器中沉降，從煙氣中去除。

(3)焚燒工藝運行控制指標濕污泥含水率為80%；焚燒灰渣可燃物小于1%；回轉(zhuǎn)爐污泥焚燒溫度為600～800℃；回轉(zhuǎn)爐污泥焚燒時間小于1h；脫臭爐煙氣焚燒溫度為800～1000℃；脫臭爐煙氣焚燒時間小于1.5s；煙氣經(jīng)余熱回收后溫度小于200℃；除塵后總排煙溫度小于100℃；焚燒空氣過剩系數(shù)為2.19；焚燒系統(tǒng)負壓為-3000～-2500Pa；排煙氣粉塵濃度為10～20mg/m3；排煙氣SO2濃度為30～40mg/m3；排煙氣HCl濃度小于50mg/m3；排煙氣H2O濃度小于7%。

(4)污泥焚燒系統(tǒng)運行的主要控制環(huán)節(jié)

①系統(tǒng)負壓的控制與調(diào)節(jié)由于焚燒系統(tǒng)工藝路線較長，系統(tǒng)間呈單線密閉連接，且兩次焚燒均采用自然進風供氧。為保證系統(tǒng)煙氣順利流通且供氧充足、燃燒徹底，必須保持系統(tǒng)有足夠的負壓。本系統(tǒng)采用大風量(Q=57200m3/h，P=24.32kPa)引風機進行連續(xù)引風，可使系統(tǒng)終端負壓保持在2000Pa以上，首端負壓為50～100Pa，脫臭爐負壓一般在400Pa左右。由于引風機能力一定，系統(tǒng)運行后，負壓調(diào)整采用兩種方式：一種是采用引風機前部風扇活門，可調(diào)節(jié)引風機引風量，以控制系統(tǒng)煙氣流量和燃燒狀況；另一種是采用燒嘴處的進風孔面積調(diào)節(jié)，可控制局部進風量，根據(jù)溫度需要進行局部調(diào)節(jié)進風。

②焚燒質(zhì)量的控制焚燒質(zhì)量包括煙氣焚燒質(zhì)量和污泥焚燒質(zhì)量，污泥焚燒質(zhì)量主要控制灰渣可燃物，一般低于1%，外觀呈灰褐色。灰渣可燃物含量過高，焚燒灰渣呈黑色，排入自然界后，其可燃部分可再次污染環(huán)境。運行中，可以通過調(diào)整燃料用量和回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速來控制其焚燒質(zhì)量。

本系統(tǒng)煙氣處理比較徹底，煙塵、SO2、HCl排放濃度是國家十三類物質(zhì)排放標準的1/10左右，且不含有機物，但如果控制不好，也會造成瞬時超標。經(jīng)脫臭爐焚燒后的煙氣，有機物燃燒較徹底，可同時也有一些SO2、HCl等無機酸類氣體未能徹底氧化，需在除塵的同時，由水霧截留將其溶于水中排入下水，回收處理。因此，煙氣質(zhì)量的控制，是在控制好煙氣焚燒的同時，控制好除塵壓力水能穩(wěn)定、均勻地供給，一般壓力水壓力高于0.4MPa，流量不低于8000L/h，這樣才能得到較純凈的煙氣。

(5)焚燒運行中易出現(xiàn)的故障

①結(jié)焦焚燒運行中，生產(chǎn)控制不好，會出現(xiàn)大塊焦狀灰渣，出爐后不易輸送，且焦塊中心焚燒不徹底，亦會造成二次污染。形成結(jié)焦大致有三種原因：一是火焰較短，爐頭局部溫度較高，而前段加熱、蒸發(fā)效果不好，有機物、水分含量都很高，使污泥堆在爐頭處高溫結(jié)焦；二是瞬時負荷過大，污泥進爐時，局部堆積，加熱段、蒸發(fā)段即已結(jié)塊，經(jīng)焚燒后結(jié)成焦塊；三是爐體轉(zhuǎn)速過低，污泥在爐體內(nèi)不能分散受熱，造成堆積結(jié)塊，焚燒后結(jié)成焦塊。為了防止結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生，運行中，應視負荷狀況及時調(diào)整轉(zhuǎn)速，并使焚燒火焰處在最佳燃燒狀態(tài)。

②煙氣質(zhì)量下降所謂煙氣質(zhì)量下降，即排煙中SO2、HCl、煙塵濃度相對增加并含有有機分，一般有兩方面的原因：一種是焚燒溫度較低，達不到焚燒效果；另一種是除塵沖洗水壓力、流量不足或波動，也可能是氣液分離器室穿孔管部分堵塞，控制煙氣質(zhì)量的辦法一般是根據(jù)分析結(jié)果，對相應部位進行檢查處理即可。

5.目前國內(nèi)污泥焚燒技術(shù)的整體情況如何？

目前對污水處理廠所產(chǎn)生的污泥進行焚燒處理被世界各國認為是污泥處理中的最佳實用技術(shù)之一。我國在廢物焚燒的研究方面起步較晚，特別是在污水處理廠剩余污泥焚燒這一領(lǐng)域更是缺乏系統(tǒng)的研究。吉化污水處理廠于1984年建成污泥焚燒系統(tǒng)后，山東省招遠縣建成一套規(guī)模較小的同類裝置。由于焚燒需要消耗大量的能源，而能源價格又不斷上漲,焚燒的成本和運行費用均很高。在國內(nèi)，同類裝置很少再進行建設(shè)。特別是在現(xiàn)有的焚燒工藝中，煙氣的二次燃燒消耗燃料占污泥焚燒的60%左右，也就是說，污泥焚燒大部分燃料消耗在煙氣處理上了，造成了污泥焚燒成本過高，企業(yè)難以承受。目前這種污泥焚燒成本為含水80%的濕污泥每焚燒1t需花費1000元左右。對于一個日處理50萬噸污水處理廠來說，產(chǎn)生約500t的濕污泥，要使其徹底進行焚燒無害化處理，需花費50萬元。即每噸污水經(jīng)處理后所產(chǎn)生的污泥需再花費1000元進行污泥的無害化處理。否則，污水處理并不徹底，所產(chǎn)生的污泥還要繼續(xù)污染環(huán)境。而當前，國內(nèi)被普遍公認的污水處理費用為每噸污水處理費0.8元，這一價格僅能實現(xiàn)污水處理水質(zhì)的改善，最多實現(xiàn)污泥脫水，最終的污泥無害化處理并不包含在內(nèi)，經(jīng)脫水后的濕污泥即使僅進行簡單的填埋，污染并未能徹底消除。可見，污泥的處置問題已是國內(nèi)污水處理行業(yè)需迫切解決的問題。對于無害化最為徹底的污泥處理中焚燒這一技術(shù)的研究就顯得日益重要。目前國內(nèi)同行已經(jīng)進行了這方面探索。

6.舉例說明城市污水處理廠污泥焚燒裝置如何運行？

某城市污水處理廠設(shè)計水量為40×104m3/d。采用具有除磷脫氮功能的一體化活性污泥法作為污水處理工藝,處理對象為城市污水(含有大量以化工、制藥、印染廢水為主的工業(yè)廢水),產(chǎn)生的污泥量為64t/d,經(jīng)脫水后含水率為70%,污泥體積為213m3/d。

該城市污水處理廠污泥干化焚燒工程由北京某工程有限公司總承包。設(shè)計污泥的干化和焚燒，污泥熱值高，能源平衡有余。污泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內(nèi)有砂粒循環(huán)使用，外排氣體要適當處理。污泥焚燒爐遠比垃圾焚燒爐的工藝簡單得多，且污泥焚燒不會產(chǎn)生二

干化工藝是本系統(tǒng)的核心工藝。干化過程在流化床內(nèi)進行，流化床底部布置蒸汽(油)盤管�？諝鈴拇驳捉�(jīng)過盤管加熱后進入床身，熱空氣一方面使床身中的污泥處于流動化，防止污泥黏結(jié)；另一方面也與污泥進行充分換熱，蒸發(fā)其中的水分，蒸發(fā)出來的水分和空氣一起被引入洗滌冷卻塔內(nèi)，經(jīng)噴淋后，水分被去除，余下的干空氣則循環(huán)使用。經(jīng)干化后的污泥含水率降為5%～10%。

經(jīng)干化系統(tǒng)處理后的污泥貯存在干污泥料倉中，通過輸料機送入焚燒爐，在投加污泥的同時,可以投加生石灰(用于脫硫)。投加的干污泥經(jīng)爐內(nèi)預置的床砂加熱后迅速升溫，并開始著火燃燒,經(jīng)燃燒后的污泥被循環(huán)流化床床身內(nèi)的高速氣流帶出,通過熱旋風分離器，將其中密度較大的未燃盡顆粒收集下來，然后重新送入焚燒爐焚燒，燃盡后的輕小顆粒和高溫煙氣一起進入后續(xù)煙道。煙道內(nèi)布置余熱鍋爐、空氣預熱器用于回收熱量。

煙氣排出前通過半干法脫硫和布袋除塵器除塵,參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485—2001)的排放標準排放。

該系統(tǒng)運行一段時間以后發(fā)生了油管破裂現(xiàn)象，影響了裝置的穩(wěn)定運行。

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某城市污水處理廠污泥焚燒工藝流程如圖5-8所示。

7.舉例說明工業(yè)污水處理廠污泥焚燒裝置如何運行？

(1)概況某污水處理廠位于某工業(yè)區(qū)內(nèi)，是一座采用國際較先進PAC-SBR生化處理工藝，具有污水處理、污泥脫水濃縮、污泥焚燒為一體的日處理規(guī)模為6萬噸的污水處理廠，并且還是上海地區(qū)第一座采用PLC自動化控制以及污泥焚燒工藝的污水處理廠。污水中含有大量生物難以降解的成分，如含多鹵代芳香烴、多硝基芳香烴及其異構(gòu)體的苯系化合物、重金屬等，其生化過程產(chǎn)生的剩余污泥因含有這些物質(zhì)而帶有較大的毒性，根據(jù)環(huán)保部門的要求必須對剩余污泥進行焚燒處置。原設(shè)計工藝流程如圖5-9所示。

(2)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)的問題該廠自1998年建廠以來，分別在1999年、2000年和2001年進行了三次調(diào)試和試運行，累積運行時間為150d。在此期間分別對焚燒爐工藝、設(shè)施和設(shè)備、測量儀表及電氣自動控制等項目進行調(diào)試。

由于設(shè)計方在設(shè)計焚燒系統(tǒng)時，對污泥性質(zhì)缺乏數(shù)據(jù)，使現(xiàn)有焚燒系統(tǒng)灰粉值偏小，造成實際運行時，沉淀槽超負荷，噴淋洗滌系統(tǒng)攜帶大量灰砂運行，加快系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的過流件和管道等設(shè)施的磨損和損壞，頻繁更換部件，迫使經(jīng)常停爐檢修。噴淋循環(huán)泵長期帶砂運轉(zhuǎn)，經(jīng)增壓后噴淋水中混有大量灰砂，使風管預熱段管壁被灰砂磨損打穿，流化風管大量進水，造成燃燒室進水，流化床塌陷而癱瘓。

(3)對系統(tǒng)存在問題的改進為降低污泥焚燒的成本，輔助燃料由重油改成大同煤，增加了煤場、粉煤設(shè)備、上煤輸送機和爐頂進料口安裝泥煤混合攪拌機等設(shè)備。同時制作一座容量為20t輕油罐。廢除原煤鍋爐,焚燒爐改煤后，在煤的選擇上采用低硫(燃煤含硫小于2%)的大同精煤降低硫的產(chǎn)生，同時增加NaOH的投加量,控制煙塵超標排放。

建造一座采用異重流式沉灰池，極大地降低文丘里水泵的磨耗。

中和循環(huán)系統(tǒng)改造，主要是NaOH計量泵，分成三條管線對文丘里水泵、洗滌塔下部噴淋泵進行加堿，以及對洗滌塔下部噴淋泵進行加堿，以提高SO2去除率。改進后工藝流程如圖5-10所示。

(4)焚燒爐系統(tǒng)改造后遺留問題因焚燒系統(tǒng)是在原基礎(chǔ)上來實現(xiàn)改造，較難完全解決其存在缺陷，只能解決系統(tǒng)運行問題和部分工藝設(shè)施問題。尚有以下問題難以解決。

①在污泥焚燒過程中，產(chǎn)生的熱能沒有回收利用系統(tǒng)，造成很大的能源浪費。

②污泥輸送采用氣墊式橡膠帶輸送機，該設(shè)備運行可靠性較差，自動化程度很低，防腐蝕能力又低，而且運行環(huán)境惡劣，腐蝕嚴重，很難保障設(shè)備正常運行。

③污泥焚燒尾氣未能經(jīng)過第二次1200℃高溫燃燒，對二

8.目前污泥焚燒工藝技術(shù)存在哪些缺陷？

(1)目前已建各裝置均未經(jīng)受過長周期穩(wěn)定運行的檢驗。運行效果與設(shè)計有偏差，且建設(shè)時間均較近，還需要進行不斷的完善和發(fā)展。部分工藝沒有選用煙氣二次焚燒工藝，而是采用簡單的噴淋、堿洗等。這些工藝對去除二氧化硫、粉塵等可以取得較好的效果，但對焚燒過程中產(chǎn)生的有機污染物則不可能有較好的處理效果。這一點在某工業(yè)污水處理廠改進后的結(jié)論中已經(jīng)明確指出。這是由于污染物在加熱焚燒過程中，在400℃左右時，有機污染物會發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，污泥內(nèi)產(chǎn)生多環(huán)芳香烴，揮發(fā)氣體中含二

(2)現(xiàn)有污泥焚燒工藝燃料主要消耗在脫臭爐處，約占60%，主要是煙氣無害化溫度要求較高，必須達到800℃以上，才能實現(xiàn)其中所含有機煙氣的徹底分解，實現(xiàn)無害化的目的。這種煙氣無害化的成本過高，從而造成了污泥無害化的成本過高。

(3)目前污泥經(jīng)濃縮和脫水后，含水率在60%～80%之間，許多情況達80%以上，較多的含水率大大降低了污泥焚燒的效率。焚燒裝置余熱利用效率也較低。存在著蒸汽無法有效合理利用的浪費現(xiàn)象，也增加了污泥焚燒的成本。

9.目前國內(nèi)污泥干化技術(shù)的應用如何？

由于污泥經(jīng)濃縮和脫水后，含水率較高，較多的含水率大大降低了污泥焚燒的效率。對污泥進行二次脫水，最大程度地降低含水率，是減小污泥后續(xù)處理能量消耗，降低運行費用的關(guān)鍵步驟，污泥在焚燒前進行干化成為污泥焚燒前的配套技術(shù)。

(1)真空干化污泥干燥系統(tǒng)主要工藝組成有污泥收集系統(tǒng)螺旋式運輸器、真空熱干燥器、旋風分離器、真空泵、冷凝分液器等。

工藝流程是：首先通過螺旋式運輸器將污泥送至真空熱干燥器內(nèi)。在運輸器內(nèi)，由于復葉片旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生一定擠壓力，可以將脫水污泥中的部分水分排擠出干化器。系統(tǒng)來的蒸汽通往真空熱干燥器內(nèi)，將蒸汽中的熱能傳遞給污泥，增大污泥中水分的揮發(fā)速度。

由真空泵吸氣，使真空熱干燥器內(nèi)部產(chǎn)生一定負壓，同時，增大了干燥器內(nèi)的氣體流動性。真空干燥使水的沸點降低,傳熱溫差增大,傳熱效率提高,水分容易蒸發(fā)并被及時排出,均達到相同干燥程度時,真空干燥遠比常壓干燥所需時間縮短。同時，污泥中的部分廢氣被吸出，并防止廢氣擴散出來，污染環(huán)境。污泥中的水分隨氣體被排出。在真空泵前要設(shè)置一個旋風分離器。含有微粒粉塵的氣體從入口導入旋風分離器的外殼和排氣管之間，形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流。懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下移向器壁，并隨外旋流轉(zhuǎn)到除塵器下部，由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內(nèi)旋流并經(jīng)過排氣管排出。被干化的污泥，排入冷凝分液器內(nèi)，以待做進一步處理。

污泥干化焚燒流程如圖5-11所示。

(2)水熱改性處理水熱改性是通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的微生物細胞破碎，釋放細胞內(nèi)大分子有機物，同時水解大分子有機物，進而破壞污泥膠體結(jié)構(gòu)，改善脫水性能和厭氧消化性能的一種方法。

污泥中的水分、菌膠團和懸浮固體形成了膠體結(jié)構(gòu)。污泥中的水可以分為自由水和束縛水。自由水和污泥中的固體沒有作用力，可以容易地采用機械脫水的方式去除；束縛水是被固體顆粒吸附或被包裹在細胞內(nèi)部，通過化學鍵與各種大分子有機物結(jié)合的水分。隨著水熱反應溫度和壓力的增加，顆粒碰撞概率增大，顆粒間的碰撞導致了膠體結(jié)構(gòu)的破壞，使束縛水和固體顆粒分離。另外，加熱使污泥中的蛋白質(zhì)水解，細胞發(fā)生破裂，細胞內(nèi)的水分被釋放。經(jīng)過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下即可機械脫水到含水率在50%以下。

該技術(shù)需170℃蒸汽作為熱源，并需進行二次脫水。目前已有中試裝置，還沒有大范圍推廣。

(3)蒸汽半干化技術(shù)在污泥半干化工藝中(干化后干物質(zhì)含量小于50%)，蒸汽不與污泥直接接觸，干燥物不經(jīng)回流而被一次性干燥后排出，所排放的廢蒸汽不需除塵而可以直接導入尾氣冷凝液化站。半干化的干燥機通常與焚燒爐相配合，污泥焚燒產(chǎn)生的熱能，基本可以滿足為干燥機供熱。轉(zhuǎn)盤式干燥機國際上應用較多，北京機電院的槳葉機與其也較為相當。目前國內(nèi)開始引進技術(shù)進行制造，如寧夏石化公司采用日本三菱公司技術(shù)。南京天通公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)碟式超圓盤式干燥機，目前國內(nèi)已有較多應用。

干化尾氣處理需要一套完整的工藝，對于石化行業(yè)污泥要實現(xiàn)氣體排放的達標，還要經(jīng)過慎重的研究。

(4)電滲透技術(shù)電滲透原理是：物料在與極性水接觸的界面上，由于發(fā)生電離、離子吸附或溶解等作用，使其表面帶有正電，或帶有負電。帶電顆粒在電場中運動(電泳和電滲透)，或帶電顆粒運動產(chǎn)生電場(流動電勢和沉降電勢)統(tǒng)稱為動電現(xiàn)象。在電場作用下，帶電顆粒在分散介質(zhì)中作定向移動稱為電泳，電泳主要用于蛋白質(zhì)的分離和懸濁液中顆粒的沉降；在電場作用下，分散相固定，分散介質(zhì)通過多孔性固體作定向移動稱為電滲透，電滲透可以用于物料的脫水，采用電滲透法脫水后，污泥含水率可降低到60%左右。

(5)蒸汽噴射技術(shù)該技術(shù)是針對較難干化的含油污泥進行的干化技術(shù)。將含水率80%的污泥輸送至無害化處理裝置的高溫處理槽中，利用超熱蒸汽鍋爐的高溫蒸汽對泥餅進行高速噴射粉碎，油分和水分被蒸發(fā)出來，被粉碎的細小顆粒同蒸汽一起進入旋風分離器，通過旋風分離實現(xiàn)蒸汽與油泥殘渣的分離，殘渣含油率可降至1%以下，含水率可降至5%以下。

該技術(shù)需普通鍋爐和超熱蒸汽鍋爐產(chǎn)生400～500℃的過熱蒸汽，配套設(shè)備較多，最終僅實現(xiàn)污泥干化并未能實現(xiàn)資源化。該設(shè)備較為精細，造價高、效率低，難以穩(wěn)定操作。

10.國內(nèi)外污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀如何？

除了衛(wèi)生填埋以外，目前國內(nèi)外符合環(huán)境保護要求的污泥處理處置方法還有綜合利用、污泥干化、污泥焚燒和污泥熱解等。歐美國家多采用焚燒后土地利用的方式處理污泥，但回用前對重金屬含量有嚴格要求，整個歐盟污泥土地利用的比例為52%；日本、韓國等國家多采用污泥熱干化、熱解、焚燒等工藝對污泥處理后綜合利用。據(jù)統(tǒng)計，2008年日本的污水處理廠產(chǎn)生的221萬噸干污泥，約78%進行了資源化利用。其中，61.2%被制作成建材，14.5%被制作成肥料或者土質(zhì)改良劑。國內(nèi)污泥無害化處理起步較晚，多采用消化、機械脫水后進行土地利用或衛(wèi)生填埋。其中，堆肥、土地利用的比例為10%，衛(wèi)生填埋占20%，焚燒占6%，仍有64%的污泥未得到有效處置，大部分都是外運棄置或簡易堆放，嚴重影響周邊環(huán)境。

面對國內(nèi)污水處理產(chǎn)生的污泥日益增長的現(xiàn)狀，污泥處理技術(shù)卻相對滯后，而煉化污泥所含成分更加復雜，處理難度更大，對處理技術(shù)、設(shè)備及工程技術(shù)人員的要求更高，至今仍未能找到安全、有效、可靠的治理方法。因此，亟須開展煉化污泥減量化、無害化、資源化處理的試驗研究，研發(fā)技術(shù)先進、運行安全可靠、經(jīng)濟環(huán)保的煉化污泥處理技術(shù)，徹底解決國內(nèi)煉化污泥的處理難題。

11.目前有哪些新型污泥處理技術(shù)？

(1)焦化處理技術(shù)在20世紀70年代，國外就有煉廠將含油污泥和原料油一起送入焦化裝置，利用焦化過程的余熱使含油污泥經(jīng)高溫熱裂解為焦化產(chǎn)物，固體物被石油焦捕獲并沉積在石油焦上，消除了煉廠含油污泥對環(huán)境的污染。20世紀90年代，中國多家石化企業(yè)開展了含油污泥和浮渣焦化處理的技術(shù)研究。

油泥經(jīng)過預處理后除去較大機械雜質(zhì)，調(diào)整含水率，投加催化劑后，利用傳輸設(shè)備送入已經(jīng)預熱的焦化反應釜(180℃)，閉釜加熱進行催化焦化反應，反應溫度控制在490℃左右，反應時間為60min；焦化反應氣通過伴熱管線進入三相分離器；三相分離器由循環(huán)水控制降溫(溫度低于100℃)，分離器上部氣相組分送入燃燒系統(tǒng)回收利用；底部含油污水排入污水處理系統(tǒng)，回收油送入貯罐貯存。

采用焦化工藝處理含油污泥需在送焦化裝置前對其進行適當?shù)念A處理：首先通過攪拌罐等均質(zhì)設(shè)施調(diào)節(jié)污泥性質(zhì)，消除因油泥性質(zhì)不均勻給焦化裝置帶來的影響；其次是對油泥進行脫水，降低其含水率；再次是控制好油泥加入量，不能因為摻煉油泥而影響石油焦的品位和焦化分餾塔的正常操作。由于各煉廠的焦化處理能力和生產(chǎn)特點不同，有些企業(yè)的含油污泥只能得到部分處理，對于生產(chǎn)高品位石油焦的企業(yè)，則不能采用焦化裝置處理含油污泥，該技術(shù)的應用存在一定的局限性。而且，焦化處理技術(shù)要結(jié)合煉廠具體工藝，在原有的焦化工藝基礎(chǔ)上進行改造，改造工程比較復雜，改造投資較大。

(2)污泥熱解炭化技術(shù)該技術(shù)在日本、韓國等國家應用較多，是在無氧或欠氧條件下，將污泥加熱至500～600℃，使污泥中的有機物發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變成三種相態(tài)物質(zhì)的過程。氣相為氫氣、甲烷、二氧化碳等；液相以常溫燃油、水為主；固相為無機礦物質(zhì)與殘?zhí)�。一般認為，熱解過程中，200～450℃時污泥中脂肪族化合物蒸發(fā)，高于300℃時蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化，390℃以上時糖類化合物開始轉(zhuǎn)化，主要轉(zhuǎn)化反應是肽鍵斷裂、基團的轉(zhuǎn)移變性及支鏈斷裂。污泥熱解產(chǎn)生的油可以回收利用，不凝氣中可能含有劇毒物質(zhì)，需要燃燒凈化處理后方可排放，伴隨該反應生成的“炭+無機質(zhì)灰分”的殘渣固態(tài)物稱為炭化污泥。產(chǎn)生的固形物可以根據(jù)其熱值不同進行綜合利用或填埋。一般情況下，1000kg的含水率在80%左右的脫水污泥經(jīng)炭化處理后生成的污泥炭化物的質(zhì)量為50～70kg，1m3的脫水污泥經(jīng)炭化處理后生成污泥炭化物的體積為0.12～0.13m3。也就是說，含水率在80%左右、有機物含量在80%左右的脫水污泥經(jīng)炭化處理后將減量至1/20～1/14。在炭化過程中，脫水污泥中含有的有機物的組成成分氧、氫、氮等大部分以氣態(tài)的形式發(fā)生揮發(fā)，干燥固態(tài)物中含有的碳元素的30%～40%及其他無機質(zhì)成分等(灰分)最終被固定在污泥炭化物中。

根據(jù)熱解溫度的不同，可分為“高溫熱解炭化”(600～800℃)、“中溫熱解炭化”(400～500℃)和“低溫熱解炭化”(250～350℃)三種方式；根據(jù)加熱形式的不同，污泥熱解炭化裝置可分為外熱式熱解炭化裝置和內(nèi)熱式熱解炭化裝置。與焚燒處理不同，炭化處理可以將污泥中的碳元素最大程度地以固態(tài)的形式保存下來，而不是以二氧化碳的形式排放到大氣中。在國外有多項工程業(yè)績，是較為理想的污泥無害化、資源化處置技術(shù)。

(3)電漿熱解技術(shù)電漿熱解技術(shù)是利用碳作電弧炬產(chǎn)生1500℃以上高溫，對污泥進行熱解，可產(chǎn)生熱解氣、玻璃熔渣、還原金屬，產(chǎn)物全部可以回收利用。該技術(shù)在美國、歐盟、中國臺灣已有應用。

通過交流，了解到北京某環(huán)保公司與美國晉宣公司合作在某石化公司建設(shè)了一套試驗裝置，由于操作復雜、安全風險大等因素，該裝置并未運行。該技術(shù)還有投資高、處理成本高的問題。

12.污泥炭化技術(shù)有哪些方式？

污泥炭化有兩種方式：一種是火焰與污泥直接接觸，污泥缺氧還原，稱為內(nèi)熱式炭化；另一種是污泥在螺旋中前進，外熱源加熱絕氧熱解，稱為外熱式炭化。前一種效率較高，投資少。在危險廢物處理中，考慮含有機揮發(fā)物、易燃、易爆成分較多，應選取外熱源方式。

(1)內(nèi)熱式污泥炭化處理系統(tǒng)的組成內(nèi)熱式污泥炭化處理系統(tǒng)由干燥爐、炭化爐、二次燃燒爐等幾部分組成。在干燥爐中，通過回轉(zhuǎn)式干燥爐采用熱風干燥的方式將含水率在80%左右的脫水污泥干燥至含水率在20%以下。經(jīng)干燥后的污泥經(jīng)過干燥污泥輸送螺旋輸送到炭化爐，在炭化爐中，干燥污泥通過定量輸送螺旋輸送到內(nèi)熱回轉(zhuǎn)爐式炭化裝置中，在欠氧和500～600℃的溫度環(huán)境下進行炭化處理。這種炭化方式在啟動時需要柴油等燃燒器進行點火和炭化裝置爐體的輔助升溫，當炭化裝置的溫度升高到爐內(nèi)的污泥可以自身發(fā)生燃燒后，燃燒器便可停止。伴隨著污泥自燃所產(chǎn)生的熱量，污泥在爐體回轉(zhuǎn)的作用下逐漸從爐頭移送至爐尾，完成了炭化處理過程。

在二次燃燒和廢熱回收工程中，在炭化工程中伴隨炭化產(chǎn)生的熱分解氣體在二次燃燒爐(熱分解氣體燃燒爐，也稱無煙化裝置)中進行燃燒處理。由于炭化熱分解氣體具有較高熱值，在二次燃燒爐中經(jīng)點火便可維持自燃，并維持二次燃燒爐的溫度在800℃以上，并且氣體在二次燃燒爐中停留時間在2s以上，因而可以有效地防止二

(2)外熱式污泥炭化處理系統(tǒng)的組成與內(nèi)熱式污泥炭化處理系統(tǒng)相同，外熱式污泥炭化處理系統(tǒng)也是由干燥爐、炭化爐、二次燃燒爐等幾部分組成的。與內(nèi)熱式系統(tǒng)不同的是，污泥干燥與炭化過程中，污泥是在封閉、無氧環(huán)境的爐腔內(nèi)通過螺旋由入口向出口方向傳送。外部的熱量通過金屬爐腔壁傳遞給原料，因此原料不會與氧氣及火焰直接接觸，避免了在處理過程中氧氣的混入導致的有毒物質(zhì)的產(chǎn)生。另外，由于在干燥與炭化過程中污泥是通過螺旋傳送的，所以不會產(chǎn)生大量的煙塵，排氣經(jīng)二次燃燒爐燃燒處理后基本上無需再進行布袋除塵，只要經(jīng)水淋式脫臭塔進行脫臭處理后可排出到大氣中。在二次燃燒和廢熱回收工程中，在炭化工程中伴隨炭化產(chǎn)生的熱分解氣體在二次燃燒爐(熱分解氣體燃燒爐)中進行燃燒處理。由于炭化熱分解氣體具有較高熱值，在二次燃燒爐中經(jīng)點火便可維持自燃，并維持二次燃燒爐的溫度在800℃以上，并且氣體在二次燃燒爐中停留時間在2s以上，因而可以有效地防止二

(3)內(nèi)熱式與外熱式炭化處理系統(tǒng)比較內(nèi)熱式與外熱式炭化處理系統(tǒng)的比較見表5-1。

13.舉例說明污泥炭化技術(shù)如何應用？

(1)內(nèi)熱式炭化裝置實例以某肉食加工流通中心為例，污泥炭化裝置主要處理家禽廢水產(chǎn)生的污泥，炭渣作為土壤改良劑。污泥處理規(guī)模為12t/d(含水率80%)，炭渣處理規(guī)模為0.89t/d。內(nèi)熱式炭化裝置實例工藝流程如圖5-14所示。

污泥處理工藝流程如下：污水處理廠產(chǎn)生污泥經(jīng)脫水機處理，含水率降為80%，進入料倉臨時貯存，經(jīng)螺旋輸送機送至干燥機進行干燥，再經(jīng)螺旋輸送機送至內(nèi)熱式炭化裝置進行熱解炭化，炭化裝置排出炭渣作為土壤改良劑進行綜合利用。炭化裝置產(chǎn)生的熱解氣進入無煙化裝置進行處理，燃燒后的尾氣溫度較高，引入污泥干燥機重新利用后，尾氣經(jīng)冷卻后排出廠房。