污泥干化焚燒過程中污染物排放探究

陳漢銀

河源方元市政建筑工程有限公司

1 引言

隨著工業廢水、生活廢水、污水處理后產生污泥量的增多，污泥逐漸成為環境保護的負擔。傳統填埋的方式會占用大量的土地資源，容易造成環境的污染和損害。為更好地實現污泥處理無公害化的發展，我國引入干化焚燒的處置方式。在干化處理后污泥可轉化為顆粒形態，利于對其充分的燃燒，而燃燒后產生的物質和化合物可進行二次的應用，最大限度地減少對環境的污染以及處置的成本。

2 污泥干化焚燒排放現狀與工藝分析

2.1 污泥處置現狀分析

在我國城市化建設日趨完善，相關產業發展獲得較大機遇的背景下，污染物治理和生態環境保護工作處理的效果和工作水平不斷提升，污泥處理量也隨之增長。相關數據顯示，2019年我國污泥產生量超過5000萬噸，且含水量高達80%，需要對其進行干化降低含水量，再實施焚燒的處理。這種處置的方式不但能源消耗量較大，焚燒過程中產生的酸性氣體和重金屬物會對城市生態環境造成嚴重的污染，成為環境保護和治理工作中污染物的主要來源之一。現階段，污泥處理的方式主要包含堆肥、焚燒、降解等，其中焚燒技術雖然有著污染物排放的缺陷，長期有害氣體的排放會對人的健康產生威脅。但是其處理成本低、占地面積小、部分資源可以利用等優勢，是當前我國各類處理技術中減量化程度最高，且處置較為徹底的方法。據統計，世界各國中發達國家對污泥減量化的處理大多采用焚燒的方式，而我國污泥焚燒處置量占據總量的僅僅3%左右，與發達國家相比較還存在一定的差距。造成這種局面的原因在于我國焚燒治理技術研究較晚，相關的理論依據不夠完善，還不能以研究成果展示的方式來獲得大眾的認可和支持，使得這種方式難以持續性地進行。

2.2 污泥干化焚燒的工藝

2.2.1 脫水干化技術

我國大部分污泥的含水量均值為80%左右，要想通過焚燒作出污泥的處置，其根本條件為降低含水量，并增加污泥的熱值。要想達到這一標準需要采用脫水干化設備，以熱鼓式干化技術為主，采用直接接觸含水量較大的污泥的方式，通過直接和間接加熱，蒸發和擴散掉大部分的水分。通過干化處理后的污泥體積有所減少，大部分可變為顆粒狀態，減少焚燒的難處和成本的同時，為焚燒提供有利的條件。干化技術和方式的選擇，主要應遵循以下幾個原則：（1）防止干化過程產生二次污染，以熱傳導間接加熱為例，這種干化方式產生的少量氣體，會帶走大量的污泥水分，有著較高的工作效能，當氣體的出現也會對污染物的處理增加一定的難度；（2）減少處理成本，提升處置的效率。在選擇干化燃料和設備時，要充分考量干化過程中所需要投入的成本，依據現實情況制定成本使用規劃，保障其控制在合理的范圍內。在污泥干化處理過程中，由于部分污泥中的水分以細胞水和結合水為主，在蒸發中會受到污泥性質的影響，因此應更加謹慎地選擇干化的技術和設備。通過對污泥處理技術的深刻研究，在傳統干化技術基礎上創造的新型技術，如電滲脫水和太陽能干化技術，使干化的水平得到一定程度的提升。

2.2.2 焚燒技術

焚燒技術主要分為直接焚燒和干化后焚燒兩種，其中干化后焚燒更節約成本，是常用的技術之一。這種處置方式借助石灰來保持焚燒爐的溫度，在特定的溫度范圍內可使污泥水分蒸發，形成污泥灰來減少體積占比，同時焚燒產生的化學物質可進行二次利用。最后，焚燒氣體凈化技術。污泥焚燒過程中產生的氣體，對環境有著不同程度的污染，對于氣體的凈化處理，主要采用水氣分離技術，將煙氣放置在水中，減少氣體在大氣中的揮發。通過處置后的焚燒氣體，會二次進入到凈化設備中，保障沒有危害性且滿足國家排放標準，才被允許進入大氣中，保障對環境的保護。

3 污泥干化焚燒排放污染物的優勢

3.1 碳化有機物，實現資源再利用

污泥作為一種固體的廢料，其來源不同所構成的化學元素也存在較大的差異。自來水污泥、生活用水污泥、工業廢水產生污泥，都包含不同的危害物質，一旦選擇不潔凈的處置方式會對環境造成傷害和污染。在處置過程中，直接焚燒和干化焚燒方式有著不同的處置效果。不經過脫水干化處理的污泥，會增加直接焚燒的難度和要求，一旦焚燒不徹底就會造成大量氣體的出現，且需要消耗大量的阻燃燃料，有著成本大和處置不徹底的危險。而干化焚燒方式可利用熱能降低污泥含水量，干化后的污泥不需要添加大量的阻燃物質，且焚燒的更徹底，碳化處置更多的有機物，減少氣體的出現和細菌的滋生。另外，污泥干化焚燒過程中產生的部分有機元素，可制作成相關的產品，促進資源的二次應用，是污染較低且安全的處理方式。

3.2 處置速度快，減少運輸和存儲的成本

污泥干化處置后含水量的大幅度減少，會降低其空間體積面積，物質密度的增加，使其顆粒感更強。在進入焚燒處理流程后，污泥轉化為焚燒灰，不但高溫可滅殺其中的有毒有害物質，還能夠使物質穩定性更強。經歷干化焚燒后的污泥，可直接進行掩埋，不需要做出二次的處理。同時不同長期的存儲和運輸，大大簡化處置的流程，提升污泥處理的效率。這種方式與傳統處理方式相比較，在不同階段處理成本應用上，可節省大量的時間和資金。在處置穩定化上，干化焚燒技術所采用的設備和化學元素更環保，成為眾多污泥處理工作的主要手段。

4 污泥干化焚燒過程中污染物排放特性

4.1 焚燒廢氣的排放

焚燒產生的大量廢氣以氮化物、硫化物、氯化氫、飛灰等為主，其中氮氧化物為主要氣體，其產生的方式主要是氮化物通過焚燒分解，產生具有可燃性的氣體。而這種氣體的含量會受到水分的影響，經過干化處理的污泥所產生的氣體含量一般高于煤炭，而具有一定含水量的污泥，其焚燒氣體量會有所減少。而硫化物和氯化氫氣體的產生，主要是污泥自身存在的硫元素，經過燃燒后會形成硫化物。一旦焚燒溫度和摻混比較高時，硫化物的濃度會隨之提升。飛灰主要產生在焚燒過程中，焚燒爐內的灰結焦會燃燒產生大量的粉塵顆粒，伴隨著重金屬物在爐內揮發，其金屬物的含量也會大幅度增加。這種經過焚燒產生的廢氣，其濃度的變化會隨著時間的變化而增加和減少。相關研究顯示，經過干化的污泥在焚燒開始階段，污泥量充足條件下，氣體的產生量會不斷增加，其中各類氣體活躍度較強。而在干化污泥燃燒一段時間后，隨著含量的大幅度減少，飛灰和金屬物的增多，所產生的廢氣量也會有所降低，整體氣體含量變化呈現上升到下降的拋物線趨勢。

4.2 重金屬的排放

在經過干化污泥焚燒的過程中，所產生的飛灰伴有大量的重金屬物質，其中最受到關注的為金屬汞。這種物質在沒有燃燒的條件下呈現液態狀態，并有著明顯的易揮發特性，在空氣中的排放容易造成污染。而污泥中這種金屬汞的含量約為每千克1mg～4mg，在經過燃燒處理后，在溫度達到350℃以上時，金屬汞會成為氣體排出。對于這種金屬物排放的控制，首先要了解汞元素的存在形式，一般性的離子形態汞可溶于水，因此可利用濕法洗滌的方式進行排放。而污泥中汞含量的較高的條件下，這種簡單的濕法祛除則不能有效的控制金屬物質的排放，還需要在此基礎上選擇其他的方法。具體而言，可利用化學添加劑和活性炭，主要利用吸附的作用，來減少焚燒過程中金屬物汞的含量。相關數據顯示這兩種添加劑祛除汞含量的效率達到近85%。在有效控制金屬物排放量的情況下，對于焚燒物質的二次處理效率，主要還由這幾個要素決定：（1）金屬物的揮發和傳遞速度；（2）汞的溶解度。只有汞物質有著較高的傳遞速度和水溶性，才能夠通過吸附和濕祛除等方法，控制汞物質的揮發和排放，保障污泥干化焚燒的清潔和環保。

4.3 二噁英的排放

二噁英作為無色無味的有毒氣體，其在大氣中的排放不但會對人們身體造成傷害，還會經過生物體內的累積形成難以被分解的狀態。物體的燃燒作為二噁英產生的基礎條件，使干化污泥的焚燒有著大量二噁英氣體的排放。為更好地實施污泥干化焚燒處理技術，保障二噁英的排放滿足國家的環保標準，我國對其的產生和控制作出大量的實驗和研究。其產生的結果顯示二噁英氣體的產生需要氯元素，而焚燒過程中硫元素的存在，可有效地控制二噁英的生成。因此在進行污泥干化焚燒時，可借助混合處置的方式，通過污泥和煤炭的混合焚燒后，硫元素對二噁英的控制造成排放濃度下降。而氯元素和其硫元素依據相關配比進行混合，參與到干化污泥焚燒中，不同配比量會對二噁英產生不同的抑制效果。但濃度和配比達到一定標準時，二噁英的含量則會滿足國家環保的標準，可對焚燒的氣體進行排放處理。只要減少污泥單獨的焚燒，就能有效控制二噁英的含量，在不需要任何二次處理的情況下，二噁英的濃度和含量也會達到排放的要求，為污泥干化焚燒工作帶來一定的參考和幫助。

5 結束語

總而言之，在我國城鎮化建設速度不斷加快，工業活動頻繁發生的背景下，我國所需要處置的污泥量較大。在缺少有效的處置技術和方法下，我國污泥處置率不斷降低，存在較大的缺口。經過長期的研究和試驗，干化焚燒污泥的方式有著一定的可操作性，在減少污泥體積和保護環境上，這種方式有著較強優勢。但在部分環境和條件下的焚燒也存在相應的缺陷。如可燃物的出現會造成燃燒過度，焚燒飛灰和粉塵的易燃易爆等，會增加污泥的處理難度。還需要相關研究者針對污泥干化焚燒不同階段產生的物質和氣體作出細致的研究，在保護生態環境前提下探索協同焚燒的方式，以提升我國污泥處理率，增加環境污染治理和保護的水平。