市政污泥與生活垃圾共處理工藝及其應用

胥鈺林

四川輕化工大學（643000）

隨著城市經濟建設腳步的加快，市政設施日常運行中不可避免地產生大量城市污泥。為減輕城市環境壓力，市政污泥和生活垃圾的處理已經成為城市發展中不可忽視的問題。 對于微量的污泥來說，一般采用就地填埋的處理方法，但對于巨量的市政污泥來說，自然降解所需時間較長，還會污染土地，對城市生態環境造成巨大影響[1]。因此，文章借鑒生活垃圾處理工藝，利用生活垃圾焚燒廠進行污泥焚燒，將市政污泥和生活垃圾進行協同處理，不僅可以大量處理市政污泥，將污泥的危害降到最低，而且節約成本，對城市環境保護具有十分重要的意義。

1 市政污泥處理、處置現狀

市政污泥是指市政設施在運營過程中排放的城市污水，經過污水處理廠處理后沉淀下來的雜質混合物，其主要由淤泥、有機殘渣、無機顆粒、細菌微生物和微生物等物質構成[2]。 市政污泥的自身特性主要有兩點:1）市政污泥屬于固液混合物，含液量高、體積較大，采用管道泵送容易因殘渣影響而造成堵塞，采用車輛輸送則成本偏高、固液分離難度大；2）市政污泥構成極其復雜，其中包含微生物、有害病菌、可吸入顆粒物等物質，非常容易對人體造成危害，如不謹慎處理，不僅影響居民身體健康，其嚴重的異味還會污染空氣。

我國在污泥處理技術研究領域起步較晚，目前有以下幾種常見的污泥處理工藝。

1.1 填埋法降解污泥

國內最常見的污泥處理方法便是填埋法。現有垃圾處理廠和污水處理廠會將污泥分離出來，對其進行統一填埋，自然降解。 這種方法的優點是成本低、容量大，所以被工廠廣泛使用[3]。 但是這種方法存在很大弊端，污泥中的有害物質會擴散到周圍土地或者空氣中，造成地下水源污染和土地污染。 長期使用填埋方式處理污泥，由于降解周期長，使得可供使用的土地資源緊張，舊的污泥未被處理，新的污泥又輸出堆放，長此以往會對城市生態環境造成嚴重影響，無法從根本上解決污泥問題，最終對城市的經濟發展形成制約。

1.2 堆肥法利用污泥

將市政污泥利用堆肥法加以農用也是比較常見的一種方法。 一方面，污泥中存在的有機物質、礦物質是可以改善土壤肥力的，對于農作物有著促進生長的作用；另一方面，利用堆肥法對污泥進行高溫發酵，污泥中的病菌、微生物能夠被有機質分解，降低了污泥對大氣和水源造成二次污染的可能性。采用堆肥法處理污泥的優點就是能耗低、 成本低。充分利用土壤堆肥將污泥改良為可農用的肥料，是資源化的一種表現[4]。 但部分污泥含有重金屬或者難降解病原體等物質，土地堆肥無法降低重金屬含量，最終會對周圍土地和地下水源造成污染，影響人們的身體健康。

1.3 焚燒法處理污泥

利用污泥焚燒廠對市政污泥進行焚燒處理是現階段主流的污泥處理手段，通過焚燒可以大量減小污泥體積并殺死病原體等有害細菌，同時還可以充分利用焚燒時產生的熱能進行資源再利用[5]。 但污泥焚燒廠投資大，運營成本高；有機物燃燒還可能產生有害氣體，排放到大氣中會造成二次污染。

2 市政污泥與生活垃圾混燒處理

上述市政污泥處理方法各有利弊，但需要解決的關鍵問題主要有以下三點:1）解決污泥量龐大問題。 污泥處理工藝應該能夠大量處理市政污泥，降低污泥處置成本；2）解決污泥有害物質問題。 污泥的成分復雜且穩定性不好，在空氣或土壤中會發生有機物變質、有害氣體揮發等現象，為城市環境帶來污染；3）解決污泥資源化利用問題。 污泥中也存在可利用物質資源，將污泥資源進行處理再利用符合中國國情和可持續發展策略， 避免了資源浪費。因此，選擇利用生活垃圾焚燒發電廠將市政污泥進行混燒處理， 既可以避免環境二次污染情況的出現，又可以解決單獨焚燒污泥成本高的問題，從而實現市政污泥的減量化、無害化、資源化處理。

污泥混燒過程是市政污泥中有機成分跟氧氣結合進行燃燒的過程， 混燒過程主要包括干燥、焚燒和燃盡三個階段。

2.1 污泥干燥階段

市政污泥在焚燒處理之前含有較多水分，將其與生活垃圾共同投入焚燒爐到污泥開始燃燒之前的時間都屬于污泥干燥階段。 在高溫條件下污泥中的水分氣化揮發， 同時吸收焚燒爐內的大量熱量，使溫度降低。 在這個過程中爐內溫度受污泥含水率的影響較大，因此在焚燒之前應該控制市政污泥的含水率。

2.2 污泥焚燒階段

市政污泥經過干燥處理后，結合焚燒爐內的氧氣，在高溫條件下開始燃燒。 污泥中富含的碳氫硫元素等有機成分與氧氣結合發生強烈的氧化反應，充分燃燒后轉化為水、二氧化碳和二氧化硫，然后排入大氣。 當然，在含氧量不足的條件下會發生熱解，生成一氧化碳、甲烷及氫氣等可燃性氣體和單質碳等可燃性固體，這時利用焚燒爐的循環裝置將未完全燃燒產物進行二次焚燒，充分反應后再進行無害排放。

2.3 污泥燃盡階段

隨著市政污泥焚燒過程的進行，最終可燃成分逐步減少直至消失殆盡， 便進入污泥燃盡階段，最終污泥成分會轉化為二氧化碳、水和殘渣。 市政污泥和生活垃圾燃燒過程中產生的巨大熱能可用于焚燒廠熱力發電，真正實現了污泥的減量化、無害化和資源化處理。

3 污泥混燒影響因素分析

3.1 污泥含水率

市政污泥含水率對焚燒效果的影響較大。 污泥含水率越高，其消耗熱能越多，焚燒爐溫度下降越多，直接影響污泥干燥效果與污泥燃燒成功與否，這也影響到焚燒熱能的有效利用。 因此，需要嚴格控制污泥進爐前的含水率，進而保證市政污泥和生活垃圾協同處理工作的順利進行。

3.2 焚燒工藝條件

為了保證焚燒效果，污泥應該焚燒足夠長的時間，但同時需要兼顧經濟因素，通過調整市政污泥和生活垃圾的合理配比與焚燒時間，在保證焚燒效果的前提下減少焚燒停留時間；溫度對于燃燒來說是關鍵因素，溫度必須保持在可燃點以上，一般在市政污泥和生活垃圾協同處理時，將焚燒爐溫度控制在850～950 ℃即可；焚燒爐中的氧氣含量以及污泥與氧氣混合的均勻程度都影響著焚燒效果。 在實際焚燒過程中應該采用二次送風工藝，增加助燃空氣含量， 提高污泥焚燒過程的流暢度與完全度，盡量避免污泥燃燒不完全的情況，保障市政污泥和生活垃圾協同處理焚燒效果。

4 結語

利用生活垃圾焚燒廠對市政污泥與生活垃圾進行共處理，可以實現市政污泥的減量化、無害化、穩定化、資源化處理，規避單獨建設污泥焚燒廠造成的資本浪費，有效地節約、利用了資源，具有良好的應用前景與推廣價值。