城鎮污水處理廠污泥碳化技術探析

肖培蒙

（山東金孚環境工程有限公司，山東 濟南 250001）

總結國內外污泥碳化技術的發展經驗，確定污泥碳化技術具有較高的應用價值，將其有效的應用于城鎮污泥處理之中，不僅能夠有效的處理污泥，還能夠得到有利用價值的碳。所以，城鎮污水處理廠應當高度重視并且積極引進污泥碳化技術，意在提高污水、污泥處理的水平。

1 城鎮污水、污泥處理現狀的分析

我國城鎮化進程不斷加快的今天，人們的生活水平有極大程度的提高，相應的所產生的生活污水量與日俱增。據不完全統計，我國城鎮生活污水設施的處理能力已達到了2億m3/d，設城市污水處理率在80%以上，對生活污水予以有效的處理，以便提高水資源的利用率。但詳細分析我國城鎮污水處理的實際情況，確定大多數污水廠的污泥處理能力比較落后，難以實現無害化的處理。

回顧城鎮污水處理廠的建立及發展歷程，不難發現諸多污水廠在建設與處理污水的過程當中，著重于對污水的處理，而輕視污泥的處理，這就使得污泥的處理能力上進展比較緩慢，截至目前，也未能實現污泥的穩定化處理。可以說80%以上的污水廠雖然建設了污泥的濃縮脫水設施，能夠對污泥進行一定的減量化處理，但是卻未達到穩定化的處理。也就是說污泥當中所含有的病原體、持久性的有機物等污染物并沒有被徹底清除，那么這些污染物將會伴隨著污水而持續性的流通，進而擴大污染面積，給環境帶來嚴重的負面影響。所以，為了能夠促進我國城鎮化快速發展，真正邁入小康社會，應當高度重視城鎮污水污泥的處理，尤其是盡可能的實現污泥的穩定化處理，以便將污泥當中所含有的污染物徹底清除，從而更好的保護環境，營造健康美好的家園。

2 國內外污泥碳化技術的研究進展

參考相關資料，確定污泥碳化技術具有較高的應用價值，能夠有效的處理污泥，分離并且消除污泥中含有的污染物。基于此，對國內外污泥碳化技術的研究進展予以詳細的了解，為更加科學合理的運用該項技術提供幫助。

2.1 國外污泥碳化技術的研究進展

早在20世紀80年代，國外就開始進行污泥碳化技術的研究，到90年代美國、日本、澳大利亞等國家相繼展開了小規模的污泥碳化技術生產性實驗。比如1977年日本三菱就在污泥碳化廠進行了規模化的處理；同年美國加利福尼亞州建立了污泥碳化實驗場，同樣進行了規模化的污泥碳化處理。而隨著污泥碳化技術研究的不斷進步，在2000年美國的低溫碳化技術和日本的高溫炭化技術相繼成熟，并進行了大規模的商業推廣，使得該項技術在污泥處理中發揮了極大的作用。目前，美國、日本等發達國家已經構建了高速污泥碳化系統，并且采用了立體多級設計的炭化爐來進行污泥處理，這使得污泥處理的速度較快、時間較短、占地面積較小，不僅能夠有效的消除污染物，還能夠保證整個過程安全、環保。

2.2 國內污泥碳化技術的研究進展

相對于國外發達國家污泥碳化技術的研究來說，我國污泥碳化技術研究的起步較晚，是近些年才從發達國家中引入污泥碳化技術，進而推動國內污泥碳化技術一點點發展起來。比如于2005年才將日本高溫碳化技術引入中國市場，但因相關領域及工作者未能正確認識到污泥處理的重要性，加之高溫碳化設備的價格昂貴，致使污泥碳化技術的研究、推廣受阻。此后到2012年我國各地才陸續引進污泥碳化技術，如武漢引進日本高溫碳化技術并建立了日處理能力在10t脫水污泥的生產線；湖北對日本連續高速污泥碳化系統技術予以引進、消化及吸收，這才促使近些年污泥碳化技術得到重視，并積極推廣應用。但總體來說，為了使污泥碳化技術能夠在我國各地廣泛的應用，應當在借鑒國外發達國家污泥碳化技術研究經驗的基礎上，充分考慮我國污泥處理的實際情況，對污泥碳化技術加以優化和創新，以便打造適應國內實情的污泥碳化處理生產線，為科學、合理、安全、高效的處理污泥創造條件。

3 城鎮污泥處理廠污泥碳化技術的研究

總體來說，污泥碳化技術具有較高的應用價值，并適用于國內的城市污泥處理之中。當然為了能夠有效的運用污泥碳化技術，實現污泥穩定化處理，還應當掌握污泥碳化技術的基本原理，根據城鎮污水污泥處理的實際情況，而科學合理的運用此項技術，提高城鎮污水污泥的處理水平。

3.1 污泥碳化技術的基本原理

相較于干化或者直接焚燒等處理方法而言，污泥碳化技術具有能源消耗、剩余產物中含碳量高、發熱量大等特點，所以該項技術非常適用于城市污泥處理之中。當然，污泥碳化技術之所以具有較高的應用效果，主要是該項技術應用的過程當中能夠在一定的溫度和強度下，通過裂解的方式將生化污泥中細胞的水分強制脫出，使污泥中碳含量比例大幅提高，在經過干餾和熱解的作用下，將有機物轉化為水蒸氣、不凝性氣體及碳。目前，污泥碳化技術主要包括低溫碳化、高溫碳化等類型。

3.2 高溫碳化技術的應用

所謂高溫炭化技術主要是在溫度為649～982℃之間且不加壓的情況下，對污泥進行干化處理，使之含水量達到30%左右，之后利用碳化爐進行高溫碳化造粒，進而得到碳化顆粒。科學、合理的運用高溫碳化技術來處理城鎮污泥，那么在工藝操作的過程中，能夠直接利用污泥所含有的熱值及碳化爐中產生的合成物來支持后續的干化操作，以便得到碳化顆粒；又因為該項技術能夠對污泥進行干化處理，所以其能夠使污泥量減少，并且處理之后達到無害化、資源化的目的。所以，高溫碳化技術具有較高的應用價值。當然，高溫碳化技術也并非毫無缺點，其在具體的應用過程當中會造成能源消耗大的問題。這是因為污泥干化處理主要是將污泥當中的水分蒸發出去，而水分蒸發需要大量的熱能的支持，這勢必會浪費大量的能源；投資大，這是因為高溫碳化包括干化和碳化兩部分，為了使兩部分都能夠良好的操作，那么對高溫碳化系統的投資至少要高于純干化系統的投資，加之炭化爐技術比較復雜，碳化顆粒制造要在高溫800℃以上進行，所以需要消耗大量的材料，相應的整個投資非常大。

3.3 低溫碳化技術的應用

與高溫炭化技術不同，低溫碳化技術沒有干化環節，只有碳化環節。在具體碳化處理的過程當中，需要將壓力設置為10MPa左右，溫度調至315℃，使污泥呈現液態，之后對其進行脫水處理，使之含水量在50%以下，之后進行干化造粒，又因碳化顆粒熱值在3600～4900大卡/公斤之間，所以此時可以按照一定比例與其他燃料相混合，能夠發生熱化分解反應，如此能夠將污泥之中的二氧化碳與固體分離，得到應用價值的碳質（如圖1所示）。由此我們可以看出，低溫碳化技術所具有的優點，如能量消耗少、生產的碳化物具有較高的燃值等。但是我們在具體應用低溫碳化技術的過程中，同樣要注意規避其缺點，比如污泥碳化物的熱值并不能應用在污泥碳化系統之中，需要對污泥裂解液脫水后的生物濃液進行有效的處理，避免出現新的污染物。

圖1 低溫碳化技術工藝

4 結語

經過本文一系列分析，確定城鎮污水、污泥處理水平雖然有較大程度的進步，但現階段污泥處理還未達到穩定狀態，這就意味著污泥處理后，污水之中依舊殘留著污染物，伴隨著污水而流通，造成更大范圍的污染。對此，應當高度重視污泥碳化技術的應用，根據城鎮污泥處理實際需要，合理的選用高溫碳化技術或低溫碳化技術，以便科學化、合理化、有效化的處理城鎮污泥。