市政污泥干化及焚燒處理工藝的分析及建議

摘 要：通過對市政污泥干化及焚燒處理工藝進行探析，結(jié)合本地區(qū)的實際要求，選擇最為科學合理的市政污泥處理工藝，保證市政污泥得到有效處理，以期可以對市政污水處理提供幫助。

關鍵詞：市政污泥；城鎮(zhèn)化；污泥干化；污泥焚燒

中圖分類號：X703" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0096-03

1 我國市政污泥處理的主要方式

1.1 對市政污泥進行填埋

過去通常采用填埋的方式處理市政污泥，主要原因是這種處理方式比較單一，操作簡單，且所需的成本不高。但是隨著土地資源不斷減少，以及對環(huán)境保護的不斷重視。填埋這種處理方式逐漸被淘汰，分析其原因主要有以下3方面。

第一，污泥的填埋一般情況下是在垃圾處理廠進行，而在垃圾處理場中的許多垃圾都是長期堆積在一塊，很容易產(chǎn)生火災等安全隱患[1]。

第二，由于污泥具有很大的流動性，一旦出現(xiàn)流動的情況，填埋的場地極易引發(fā)路面塌方，從而造成人員的生命財產(chǎn)安全。

第三，污泥填埋的過程中，如果操作出現(xiàn)問題，導致污泥向外滲出，勢必會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響，造成一定的環(huán)境污染。

1.2 對市政污泥進行堆肥利用

堆肥利用是對市政污泥的一種二次利用，因為其本身含有較高的有機成分，所以在經(jīng)過簡單處理之后就會形成可以利用的肥料。但是需要注意的是，這種肥料禁止使用在農(nóng)耕用地方面。市政污水處理管網(wǎng)并不僅有生活污水，同時還有可能混入一些工業(yè)廢水，而工業(yè)廢水中包含的一些物質(zhì)對于農(nóng)作物的生長十分不利，所以為了杜絕這種情況，我國明確禁止市政污泥經(jīng)處理后形成的肥料用于農(nóng)耕地。

1.3 對市政污泥進行協(xié)同焚燒

協(xié)同焚燒顧名思義就是將市政污泥同其他原料進行混合焚燒。這種處理前提是必須將市政污泥的脫水保持在20%～40%，以利于協(xié)同焚燒。協(xié)同焚燒的主要利用方式有以下4種。

1.3.1 焚燒制磚

這種協(xié)同焚燒的方式在很長時間都是人們的主要選擇，一方面可以處理市政污泥，另一方面制磚具有一定的經(jīng)濟效益。但是隨著環(huán)境的變化，這種方式也在逐漸淘汰。原因有以下3個方面：首先，市政污泥本身的性能較差，在制磚過程中焚燒溫度不易控制，所以很容易出現(xiàn)環(huán)境污染的情況。其次，隨著國家對環(huán)境的大力整治，磚窯燒制這種環(huán)境污染產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被國家取締。最后，部分磚窯在不斷提高自身的工藝，減少污染，已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)型成立專業(yè)的廢物處理企業(yè)，協(xié)同焚燒制磚逐漸淘汰。

1.3.2 熱電廠焚燒

將市政污泥送熱電廠協(xié)同焚燒需要注意以下問題：由于市政污泥中含水量較高，所以在送熱電廠進行協(xié)同焚燒時必須要進行脫水處理，這樣才能進行有效地焚燒。同時，在與熱電廠協(xié)同焚燒時必須要注意控制市政污泥的添加量。由于市政污泥焚燒產(chǎn)生的熱量不高，并且極易造成焚燒鍋爐的腐蝕，所以不能過多的添加污泥。這種協(xié)同焚燒的方式效果并不是很好，所以也在逐漸退出市場。

1.3.3 水泥廠焚燒

水泥廠焚燒比熱電廠焚燒有一定的優(yōu)勢，由于水泥廠焚燒窯中的溫度比較高，脫水之后的市政污泥可以得到充分的燃燒，焚燒效果比較好。但是，由于水泥廠的數(shù)量比較少，有時市政污泥需要經(jīng)過運輸才能到達水泥廠，在運輸?shù)倪^程中極易產(chǎn)生二次污染。另外水泥作為建筑材料，其品質(zhì)有著特定的要求，因此在污泥進行協(xié)同焚燒時，也要注意添加污泥的分量，但這種焚燒方式也有著一定的局限性[2]。

1.3.4 垃圾焚燒廠焚燒

將市政污泥運到垃圾焚燒廠進行協(xié)同焚燒也是處理的方式之一，但是這種處理方式也有著一定的局限性。比如，垃圾焚燒與污泥焚燒在工藝方面存在一定的差異，二者如果進行協(xié)同焚燒，必須要改變焚燒工藝，并且添加設備，同時添加污泥的比例必須要保證在7%以下。這些局限性在一定程度上導致了垃圾焚燒廠協(xié)同焚燒這種方式也不會成為主流。

1.4 市政污泥干化焚燒

市政污泥干化焚燒是目前使用比較多的一種污泥處理方式，主要是通過將市政污泥進行干化焚燒，將污泥中的有害物質(zhì)進行分解，并且將其中的一些殘留進行二次利用。但是需要注意的是，焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣必須要進行處理，達到排放標準后才能進行排放，以避免污染環(huán)境。

2 市政污泥干化焚燒工藝分析

2.1 干化方式分析

目前市政污泥干化方式有很多不同的類型，比如帶式干化、轉(zhuǎn)盤干化和塔式噴霧干化等。這些不同種類的干化方式主要區(qū)別由于脫水率不一樣，導致干化的程度也各不相同。在這些不同的干化方式中，現(xiàn)階段使用比較多的方式是塔式噴霧干化。這種干化方式操作比較簡單，在干化過程中不會產(chǎn)生異味，并且效率比較高，可以將污泥快速干化，最低可以將污泥含水量降到20%。而帶式干化、轉(zhuǎn)盤干化等其他干化方式的效果沒有塔式噴霧干化的效果好，只能將污泥的含水量控制在50%左右，有的甚至更高。

總之，由于污泥本身的狀態(tài)，比如體積大小、破碎的方式等差異，決定著不同的干化方式，干化方式的過程越短，消耗就越低。

2.2 污泥焚燒方式分析

現(xiàn)階段，污泥焚燒方式有著不同的種類，比如流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐等，這些不同的焚燒方式對于污泥的處理效果各不相同。由于市政污泥中的含水量不同，所以設備在焚燒過程中的反應是不一樣的。比如，流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)式焚燒爐在焚燒過程中都具備一定的調(diào)節(jié)能力，可操控性比較強。但是，由于污泥含水量的不同，在焚燒的過程中會出現(xiàn)焚燒不徹底的情況。在這種情況下，就要選擇合適的污泥焚燒方式。例如，在處理固結(jié)小飛灰的時候，就可以采用回轉(zhuǎn)式焚燒爐。經(jīng)過實驗證實，這種焚燒方式的效果比其他焚燒方式效果要更優(yōu)。

3 現(xiàn)階段主流污泥處理工藝分析

3.1 盤式熱干化和流化床焚燒處理工藝

盤式熱干化加流化床焚燒處理的工藝比較成熟，且設備已經(jīng)實現(xiàn)自動化，可以做到充分焚燒。

由于市政污泥是活性的，所以必須進行濃縮，等污泥濃縮到一定程度之后，將濃縮過的污泥進行干化。利用盤式熱干化設備進行操作，在干化的過程中添加一定的高分子絮凝劑，這樣可以將污泥中的含水量控制在70%左右。

在初步脫水完成后，可以將這些污泥同其他地區(qū)運輸來的污泥（脫水處理后）進行混合，然后利用干燥器進行二次脫水，將含水量控制在35%左右。

將最終脫水完成的污泥輸送入流化床進行焚燒處理之前，要在焚燒爐中加入石英砂，這樣可以提高焚燒效率。不過，這種工藝也存在一定的缺陷，比如對設備的各方面性能要求高，導致焚燒成本上升。

3.2 水熱炭化污泥處理工藝

水熱炭化污泥處理工藝需要將待處理的污泥投入到反應器中進行催化，同時在這個過程中需要反應器保持在一定的溫度，以免出現(xiàn)水熱炭化不徹底或者是水熱炭化過程提前中止的情況。該處理工藝可以將污泥中的含水量控制在30%以下，效果比較理想。

但是，這種污泥處理工作在工作過程中極易產(chǎn)生濃硫酸，所以在使用該工藝時，工作人員必須要做好個人防護，避免出現(xiàn)人員中毒的情況，同時處理后的污泥必須要經(jīng)過二次處理才能使用。另外，在這個過程中，由于大量濃硫酸的產(chǎn)生，極易對設備產(chǎn)生不良的影響，使設備的使用壽命降低。

3.3 氣化、炭化和焚燒污泥處理工藝

該處理工藝大致可以分為氣化、炭化和焚燒3個部分，具體的操作流程如下：將市政污泥投入到溫度在200℃左右的設備內(nèi)，在干化的過程中通過攪拌的方式將污泥破碎；等破碎完成之后，將污泥放入到炭化設備中進行炭化，將炭化后的污泥再次進行破碎；然后與其他物質(zhì)協(xié)調(diào)焚燒，將其作為水泥等建筑材料的原料。該工藝需要經(jīng)過多道程序，且這些程序都會產(chǎn)生異味，污染操作間的空氣，所以操作人員要做好相應的防護工作。同時在污泥處理的工程中，設備內(nèi)容易出現(xiàn)結(jié)垢的情況，需要也要定期清理設備。

3.4 污泥破碎干化和焚燒污泥處理工藝

污泥破碎干化和焚燒處理工藝流程中，污泥接收系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)、污泥破碎干化系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)等相互銜接，缺一不可。通過該工藝處理的污泥最終形成的是粉狀泥灰。據(jù)不完全統(tǒng)計，100 t污泥經(jīng)過處理大致可以形成5～6 t的泥灰。這些泥灰如果得到有效的應用，作為制磚和水泥等產(chǎn)品的原料，可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

需注意：①污泥輸送至污泥接受系統(tǒng)，通過傳動設備將污泥送至破碎干化塔進行干化，要保證污泥的含水量在20%左右。②將干化后的污泥進行焚燒，通過回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)，干燥的污泥能夠進行更充分的燃燒。經(jīng)過燃燒使污泥的體積減少95%以上才算達標。③對產(chǎn)生的煙氣進行處理，回轉(zhuǎn)窯中產(chǎn)生的煙氣溫度通常比較高，需要經(jīng)過干化塔進行降溫，然后利用凈化設備對煙氣進行凈化，從而使煙氣達到排放標準[3]?，F(xiàn)階段，這種污泥處理工藝已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，由于處理后的污泥可以進行二次利用，所以沒有廢渣，并且在處理過程中不會產(chǎn)生異味，對操作人員不會產(chǎn)生危害。

4 促進市政污泥干化焚燒工藝發(fā)展的有效策略

4.1 提高污泥焚燒產(chǎn)物的利用率

市政污泥干化焚燒的主要目的是降低市政污泥的數(shù)量，從而減少市政污水對環(huán)境的不良影響，上文的幾種焚燒工藝都能達到此效果，但是無論使用哪種焚燒工藝最終都會產(chǎn)生一定的焚燒產(chǎn)物。如果能夠提高這些污泥焚燒產(chǎn)生的利用效率，可以進一步促進市政污泥干化焚燒工藝的發(fā)展。目前，市政污泥焚燒產(chǎn)物的利用主要是作為一些建材的原料使用，比如制磚。市政污泥進行干化焚燒后通常會產(chǎn)生一些污泥灰，這些污泥灰的成分在一定程度上可以幫助制磚，所以在制磚過程中可以適當添加，這樣一方面可以提高污泥灰的利用效率，減少污泥灰的排放，另外一方面也能降低制磚的成本[4]。

4.2 科學合理處置焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣

市政污泥在干化焚燒的過程中或多或少會產(chǎn)生一些煙氣，這些煙氣如果處理不當，里面所含的各種有害物質(zhì)就會造成一定的環(huán)境污染，長時間的吸入會影響人們的身體健康，所以必須要對焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣進行科學處理。焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣主要含有二氧化硫等氣體、重金屬和二噁英等，所以在處理煙氣時必須要有針對性。要確保煙氣中的這幾種有害物質(zhì)得到有效的控制后，才能進行排放，治理后的煙氣要達到國家標準。

4.3 合理控制污泥處理的成本

市政污泥干化焚燒工藝的成本主要有兩個方面構成：設備投入成本和干化焚燒的運行成本，而這兩部分的成本與污泥的處理規(guī)模、處理工藝等有關，不同情況下需要投入的成本也各不相同。

在焚燒處理中會使用到眾多的設備，本文以焚燒爐為例進行說明?，F(xiàn)階段，我國使用比較多的焚燒爐為流化床焚燒爐，目前我國生產(chǎn)的流化床焚燒爐比國外的性價比更高，所以在購買該設備時可以優(yōu)先選擇國內(nèi)的設備，并且貨比三家，選擇性價比最高的供貨商，可以節(jié)約設備的采購成本。

在運行成本方面，本文以污泥處理廠的選址作為說明?？紤]到市政污泥的流動性，所以在選址方面可以考慮將位置放在水泥廠或者磚廠附近，這樣協(xié)同焚燒或者處理焚燒產(chǎn)物時可以實現(xiàn)運輸成本的最優(yōu)化。

考慮到地價的問題，污泥處理廠可以選擇在邊緣的地區(qū)，這樣也可以節(jié)約一部分資金。同時選擇邊緣地區(qū)還有一個好處，可以最大程度減少焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣對人們的生產(chǎn)生活帶來不良影響[5]。

在焚燒處理的過程中，要做好工作人員的安全防護工作。市政污泥在干化焚燒的過程中都會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，所以必須要保證工作人員的人身安全，一旦工作人員在工作過程中出現(xiàn)健康問題，那么企業(yè)所承擔的醫(yī)療費用將無法估算。

5 結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化規(guī)模不斷擴大，未來市政污泥的處理需求將會變得更大。在這種情況下，相關部門與人員要加大對市政污泥處理工藝的關注，結(jié)合本地區(qū)的實際要求，選擇最為科學合理的市政污泥處理工藝，從而保證市政污泥得到有效處理，從而滿足人們的日常生活的要求。

參考文獻

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