當下對于剩余污泥的處理，有搞厭氧消化的，有搞好氧發(fā)酵的，也有搞焚燒的，還有搞填埋的。眾所周知，常規的污泥填埋已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當前污泥無(wú)害化處置的需要。國家層面對污泥填埋規模的政策導向也從“合理壓減”、“逐步限制”到“加快壓減”。與之相反的，污泥焚燒的“待遇”截然不同。目前國家政策大力鼓勵推動(dòng)焚燒，地方政府正積極推進(jìn)干化焚燒。那么，污泥焚燒為什么會(huì )成為大勢所趨?干化焚燒又何以成為污泥處理處置的首選?

　　一、污泥焚燒已成趨勢-「單獨焚燒or摻燒」誰(shuí)將“C位出道”

　　污泥處理處置的最終目的是實(shí)現污泥的減量化、穩定化、無(wú)害化和資源化。而污泥焚燒，可以說(shuō)是減量化最為徹底的一種手段。

　　污泥焚燒是指在一定溫度和有氧條件下，污泥分別經(jīng)蒸發(fā)、熱解、氣化和燃燒等處理方式，使其有機組分發(fā)生氧化(燃燒)反應生成CO2和H2O等氣相物質(zhì)，無(wú)機組分形成爐灰、渣等固相惰性物質(zhì)的過(guò)程。

　　從污泥焚燒方式來(lái)看，主要分為單獨焚燒和協(xié)同焚燒(摻燒)。

　　單獨焚燒是利用污泥焚燒爐，添加少量助燃燃料進(jìn)行焚燒的方式。其中，直接焚燒設備以鼓泡式流化床和回轉窯焚燒爐焚燒為主流爐型。

　　◎鼓泡式流化床焚燒爐具有燃燒速度快、污泥停留時(shí)間短、焚燒熱量可直接利用、效率高、適用性強、結構緊湊、占地面積小和事故率低等優(yōu)點(diǎn)，但是存在動(dòng)力消耗較大、飛灰量大等缺點(diǎn)。

圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　◎回轉窯焚燒爐具有強大的廢物焚燒處理能力，可處理廢物的范圍廣(可同時(shí)處理固體、液體及氣體廢物)，適用性強、操作穩定、焚燒安全，但多用于危險廢物的焚燒處置。

圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　單獨焚燒存在對項目規模要求高(日處理400噸以上)、投資高、審批難、周期長(cháng)以及技術(shù)層面等問(wèn)題。不過(guò)對于污泥產(chǎn)生量大、土地資源緊缺、經(jīng)濟條件較好的地區，應鼓勵建設污泥單獨焚燒設施，污泥單獨焚燒要考慮系統能量的優(yōu)化，以提高污泥熱能利用效率。

　　協(xié)同焚燒也叫摻燒，主要是在垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)、燃煤熱電廠(chǎng)和水泥窯中摻入少量污泥，對其進(jìn)行協(xié)同處置的方式。

　　◎水泥窯協(xié)同焚燒的灰分能直接作為水泥熟料加以利用，且煙氣余熱用于污泥干化，其具有一定的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢，在環(huán)保和水泥行業(yè)得到極大關(guān)注。

　　◎垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)協(xié)同焚燒是將污泥與垃圾協(xié)同焚燒，相較于水泥窯協(xié)同焚燒和燃煤熱電廠(chǎng)協(xié)同焚燒，其對鍋爐的影響較小，運行成本較低。

　　◎燃煤熱電廠(chǎng)協(xié)同焚燒是干污泥與煤摻混后直接進(jìn)入鍋爐進(jìn)行焚燒，既可解決污泥的處置問(wèn)題，又能為熱電廠(chǎng)節省鍋爐燃料，降低發(fā)電成本。

　　需要特別說(shuō)明的是，無(wú)論是哪種焚燒工藝，在污泥入爐焚燒前，都應先將污泥進(jìn)行干化處理，降低污泥含水率，以提高入爐污泥熱值，提高焚燒效率。

　　所以，干化—焚燒工藝也成為目前污泥處理處置最佳方案中的首選方式。當污泥中有毒有害物質(zhì)含量很高且短期不可降低時(shí)，這種處理方法尤為適用。

機械熱干化-焚燒工藝路線(xiàn)圖|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　目前國內新項目大多以干化—焚燒類(lèi)居多，在國際污泥處理處置技術(shù)中“干化—焚燒”也是主流工藝之一。

　　二、焚燒工藝前處理--污泥干化技術(shù)

　　一般來(lái)說(shuō)，剩余污泥采用機械脫水(帶式壓濾、板框壓濾等)后可將含水率降至 80%，但距離自持燃燒含水率(40%～70%)還有一定距離，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進(jìn)一步減量。

　　此時(shí)采用污泥干化技術(shù)就能實(shí)現大規模減量。污泥干化，主要是指通過(guò)通風(fēng)、加熱等手段，使污泥中的水分蒸發(fā)，從而使污泥減量化、穩定化和無(wú)害化。

　　01污泥干化要關(guān)注哪些技術(shù)參數?

　　污泥成分對于最終干化效果有明顯的影響，這很大程度也受進(jìn)水水質(zhì)和污水處理工藝的影響，因此，對于干化工藝來(lái)說(shuō)，以下內容值得注意：

　　污泥中絮凝劑含量;污泥的粘度、彈性;有機物在干物質(zhì)中的比例;磨蝕性成分的比例(如沙、石等);腐蝕性成分的濃度(如氯、硫等);油脂類(lèi)物質(zhì)的百分比

　　02六種污泥干化技術(shù)

　　目前應用較多的污泥干化工藝設備包括流化床干化、轉筒干化、帶式干化、漿葉式干化、臥式轉盤(pán)式干化、圓盤(pán)式干化、噴霧干化和等渦輪薄膜干化等幾種，可以將污泥干化至含水60%以下。

　　流化床干化技術(shù)

　　流化床干化系統中污泥顆粒溫度一般為40℃~85℃，系統氧含量<3%，熱媒溫度180℃~220℃。推薦采用間接加熱方式，熱媒常采用導熱油，可利用天然氣、燃油、蒸汽等各種熱源。

　　流化床干化干化技術(shù)的核心設備是流化床干燥機，從底部到頂部基本由風(fēng)箱、帶熱交換器的中間部分和抽吸罩三部分組成。

　　通過(guò)流化床下部風(fēng)箱，將循環(huán)氣體送入流化床內，顆粒在床內流態(tài)化并同時(shí)混合。通過(guò)循環(huán)氣體不斷地流過(guò)物料層，達到干燥的目的。工作原理如圖所示：

流化床干化機工作原理|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　流化床干化工藝可用于各種規模的污水處理廠(chǎng)，尤其適用于大型和特大型污水處理廠(chǎng)，干化效果好，處理量大。但投資和維修成本較高，當污泥含沙量高時(shí)應注意采用防磨措施。

　　帶式干化技術(shù)

　　帶式干化技術(shù)主要是通過(guò)干燥的熱空氣將均布在網(wǎng)帶上的濕污泥中的水分吸收出來(lái)，使污泥被逐步烘干，含水率降至10%~30%的污泥干化技術(shù)。

　　低溫帶式<65℃，中溫帶式110-130℃，無(wú)需干泥返混，適用于污泥全干化和半干化。

帶式干燥機|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　低溫帶式污泥脫水技術(shù)是一種污泥靜止干化技術(shù)，裝置一般需配套管道式擠壓造粒。

　　污泥經(jīng)過(guò)造粒后落入履帶上便靜止不動(dòng)，污泥的干化全部依靠熱泵產(chǎn)生的熱量，在鼓風(fēng)機作用下自下而上送至帶式干燥機中循環(huán)吹干，從而帶走污泥中的水分。

　　該技術(shù)的特點(diǎn)是裝置獨立，可移動(dòng)放置，采用除濕熱泵作為干化系統的熱源，以電能作為輸入能量，只消耗電能。

　　低溫帶式污泥干燥機溫度較低，一般控制在45～80℃之間，物料基本處于靜止狀態(tài)，無(wú)粉塵、廢氣排出，干凈衛生，設備投資成本高，更適合低含水率(<50%)物料的干燥，出料含水率可以控制在10%以下，更適用于較干凈、經(jīng)濟價(jià)值較高的物料。

　　漿葉式干化技術(shù)

　　槳葉式污泥干化技術(shù)較為傳統，一般采用蒸汽作為熱源，配套濕污泥和干污泥儲存、輸送系統，以及尾氣的處理系統。

　　該技術(shù)可以將污泥含水率從80%降低至40%以下，設備制作簡(jiǎn)單，應用范圍廣，曾經(jīng)在污泥處理領(lǐng)域占有率較大。

　　槳葉式污泥干化技術(shù)的核心設備是槳葉干燥機。常見(jiàn)的槳葉結構如下圖所示，多為單軸或多軸形式，少見(jiàn)四軸形式，利用楔形結構的槳葉推動(dòng)干燥機中的污泥向末端推進(jìn)。

臥式空心漿葉干燥機|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　值得一提的是，因槳葉換熱面積小，熱量利用率低，干化規模一般較小，多適用中小規模裝置。當日處理濕污泥質(zhì)量超過(guò)50t時(shí)，需要2臺以上設備。

　　圓盤(pán)式干化技術(shù)

　　圓盤(pán)式污泥干化技術(shù)是在槳葉式基礎上發(fā)展起來(lái)的，目前主要應用在市政污泥處理領(lǐng)域，其日處理規模大，裝置自動(dòng)化程度高，可建設于電廠(chǎng)，依托電廠(chǎng)現成的余熱蒸汽和公用工程，同時(shí)干化脫水后的污泥可直接與電廠(chǎng)燃料煤摻燒。

　　圓盤(pán)式污泥干化技術(shù)的核心設備是圓盤(pán)干燥機，由同軸排列的盤(pán)片組成，污泥的翻動(dòng)和前進(jìn)主要依靠盤(pán)片上的推進(jìn)片和固定在殼體上的刮刀片。

網(wǎng)絡(luò )圓盤(pán)干燥機|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　噴霧式干化技術(shù)

　　噴霧干化是利用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體(空氣、氮氣、過(guò)熱蒸汽或煙氣)干燥霧化后含水顆粒而獲得干燥產(chǎn)品的一種干化方法。

　　噴霧式污泥干化技術(shù)的核心設備是噴霧干燥設備，主要由三部分組成，第一部分是對料液進(jìn)行霧化處理，第二部分是使被霧化處理的料液與空氣接觸，第三部分是使干燥后的粉末與空氣分離。

噴霧干燥設備|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　噴霧干化多采用向下流并流干化，即噴嘴安裝在塔的頂部，污泥和熱空氣均從塔頂進(jìn)入。

　　熱空氣和霧化污泥首先在塔頂溫度最高區域接觸，由于大量吸收高溫空氣的熱量，污泥中的水分迅速蒸發(fā)，從而空氣溫度急劇下降當顆粒運動(dòng)到塔的下部時(shí)，產(chǎn)品已干燥完畢，空氣溫度也已降低至最低點(diǎn)。

　　噴霧干化設備干化時(shí)間短(以s計)，傳熱效率高，干燥強度大。干化污泥顆粒溫度低，結構簡(jiǎn)單，操作靈活，安全性高，易實(shí)現機械化和自動(dòng)化，占地面積小。但干燥系統排出的尾氣中粉塵含量高，有惡臭，需經(jīng)兩級除塵和脫臭處理。

　　薄層式干化技術(shù)

　　薄層式污泥干化技術(shù)是對污泥減量化最徹底的技術(shù)。顧名思義，該技術(shù)主要是將污泥制成“煎餅”一樣的薄層，以此增加污泥中水分蒸發(fā)的表面積，實(shí)現污泥快速干化的目的。

　　該技術(shù)的核心設備是薄層蒸發(fā)器，其主要組成包括加熱夾套、轉子、轉子葉片、轉子驅動(dòng)裝置、軸密封裝置等。

薄層蒸發(fā)器內部結構|圖源：網(wǎng)絡(luò )

　　該技術(shù)理論上相當完美：污泥在薄層狀態(tài)下干化迅速、徹底，熱量消耗低，干污泥含水率可以輕松達到30%以下。

　　但是由于薄層蒸發(fā)器設備結構復雜，設備檢修難度大，且不適用于雜質(zhì)顆粒大的濕污泥，導致該技術(shù)市場(chǎng)占有率并不高。

　　三、其他新型污泥干化技術(shù)

　　除了以上提到的應用較廣泛、成熟的是污泥熱干化技術(shù)外，也有頗多新型污泥干化技術(shù)。

　　太陽(yáng)能污泥干化技術(shù)

　　利用太陽(yáng)能，借助傳統溫室干燥工藝，具有低溫干化、能耗小、操作簡(jiǎn)單、運行安全穩定等優(yōu)點(diǎn)。其驅動(dòng)力為污泥中水分含量和空氣中水蒸汽分壓之間的水蒸氣壓力差。

　　太陽(yáng)能干化技術(shù)受氣候、季節、天氣等因素約束大，并且需要在一個(gè)配置翻泥機的大型暖房?jì)冗M(jìn)行，濕污泥從一端輸入，干污泥從另一端輸出。

　　微波干化技術(shù)

　　其實(shí)質(zhì)是將電磁能轉化為污泥內能蒸發(fā)水分，從而達到干化污泥目的。

　　在不同微波波長(cháng)和頻率工況下，污泥極性分子(如，水分子)產(chǎn)生反作用力(如，彈力、內摩擦力和分子作用力)抵抗變化磁場(chǎng)的偶極矩作用，導致分子內能上升，從而使水分逐漸蒸發(fā)，實(shí)現干化目的。

　　低溫真空脫水干化一體化技術(shù)

　　將傳統污泥脫水與熱干化工序合成一體，含水率90%~99%的污泥，經(jīng)一次工藝處理后可降低至20%以下，并可根據實(shí)際需求調整脫水干化后的污泥含水率，以滿(mǎn)足各種污泥處置工藝的含水率要求。

　　超聲波干化技術(shù)

　　利用頻率在20kHz到10MkHz 范圍內的超聲波，在瞬態(tài)空化作用下對污泥進(jìn)行破解，通過(guò)將破解后的污泥回流至生物反應器，作為底物供其他微生物重復代謝，可使得污泥總體產(chǎn)量下降。

　　國外研究者采用超聲波技術(shù)調理污泥后，污泥總固體含量增加16.2%，絮體平均尺寸在22.3μm左右，體積減小了60.9%，同時(shí)污泥粘度降低，導致污泥過(guò)濾性能提高，說(shuō)明超聲波調理促進(jìn)污泥的脫水性。

　　生物干化技術(shù)

　　生物干化是在好氧發(fā)酵基礎上發(fā)展而來(lái)的技術(shù)，在強制通風(fēng)條件下利用微生物產(chǎn)熱實(shí)現快速脫水，目標是以更少的有機質(zhì)降解實(shí)現更多的水分去除。

　　目前國內對于生物干化工藝的研究工作較少，且主要集中在實(shí)驗室。

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