試論污泥干化焚燒處理技術的應用與發展趨勢

俞超偉

（上海環境衛生工程設計院有限公司，上海市 200237）

引言

隨著城市化進程的不斷加速和現代化的不斷推進，污水處理和廢棄物處理已經成為城市環境治理的重要組成部分。其中，污泥的處理一直是一個難題和焦點。傳統的處理方式通常是通過壓縮、堆肥、焚燒等手段，但這些方法存在一些問題。污泥干化焚燒處理技術不斷被應用于實際生產中，成為了污泥處理的一種新方法。

1 污泥干化焚燒處理技術概述

1.1 定義和原理

污泥干化焚燒處理技術是一種將污泥通過干燥或溫度升高的方式降低可溶性有機物，然后焚燒殘渣并通過余熱途徑回收能量的處理過程。該技術的關鍵原理是將污泥先干化或者焙干，降低其含水率到10%-30%之間，從而減少運輸體積、降低后續輸送和焚燒過程中的能耗，同時降低污泥中可溶性有機物含量。使焚燒殘渣達到無害化和穩定化處理的要求。同時，污泥干化焚燒處理技術也是一種熱化學處理，通過高溫對有機物進行氧化降解，從而使有機物轉化為二氧化碳、水和少量氮、硫氧化物等。該技術的主要關鍵技術包括干化或熱解、水分回收、污染物控制、熱能回收等方面的措施[1]。

1.2 關鍵技術和設備

污泥干化焚燒處理技術包含的關鍵技術和設備有：（1）干化或熱解技術：該技術可采用各種方式實現，如間接熱傳遞、直接熱傳遞、微波加熱、熱風干燥等。（2）污泥輸送和計量技術：包括污泥輸送設備、計量裝置和輸送管道。（3）殘渣煙氣處理技術：包括除塵、脫硫、脫硝等措施。（4）熱能回收技術：該技術通過余熱回收系統實現，包括過熱蒸汽回收、廢氣可燃回收、煙氣余熱回收等。（5）水分回收技術：可采用露點控制、氣流控制、多級脫濕等技術。（6）自動化控制技術：可采用PID控制、PLC控制、DCS控制等方式。（7）輔助設備：包括鍋爐、燃燒器、發電機、冷卻器等[2]。總之，污泥干化焚燒處理技術的關鍵技術和設備不僅需要具備高效、穩定和環保的特性，而且需要實現集中、全自動、規模化和遙控化等特點，以實現持續穩定的運行和優良的處理效果。

1.3 優點和局限性

對于污泥干化焚燒處理技術的優點，首先，污泥干化焚燒處理效率高：該技術能夠有效降低污泥含水率，從而減小運輸體積，降低處理成本，同時通過高溫氧化降解有機物，使焚燒殘渣達到無害化和穩定化處理的要求；其次，能量回收率高：焚燒過程中的余熱可以通過熱回收系統回收利用，降低能量消耗，提高燃燒效率；第三，環保性能好：通過煙氣處理設備和煙氣脫硫設備等技術，能夠有效處理煙氣中的污染物，達到國家排放標準；第四，適用范圍廣：該技術可以處理多種污泥，包括生活垃圾焚燒產生的城市污泥、化工廢水、油田污泥等；最后，可以減少對土地資源的占用：通過減少污泥的體積，能夠減少污泥填埋所需的土地面積[3]。

對于污泥干化焚燒處理技術存在的局限性，第一，設備投資和維護成本高：該技術的設備和維護成本較高，導致其初期投資較大，需要長期經濟分析；第二，操作和維護難度高：熱化學過程涉及大量的高溫、高壓等工藝參數，對操作和維護的要求較高，需要專業技術人員參與；第三，對脫水效果要求高：干化前需要進行污泥預處理，如脫水等，如果脫水效果不好，會影響干化效果，從而影響后續的焚燒處理效果；第四，污泥成分差異較大：由于污泥成分差異較大，處理方式需要因地制宜，調整工藝參數。所以，污泥干化焚燒處理技術是一種高效、環保的處理污泥的方法，但需要根據實際情況進行選擇和優化，以實現最佳的處理效果。

2 污泥干化焚燒處理技術的發展趨勢與存在的問題

2.1 應用現狀

污泥干化焚燒處理技術在國內和國際上得到了廣泛應用。近年來，隨著我國城市廢棄物量的快速增長，越來越多的城市采用污泥干化焚燒處理技術，如北京、上海、廣州、深圳、成都、杭州、南京等地都采用了這種處理污泥的方法。同時，越來越多的企業也開始采用該技術處理廢水生產的污泥，如電力、石化、煤化工、鋼鐵、建材等行業。同時，污泥干化焚燒處理技術也在國際上得到廣泛應用，如美國、歐洲、日本等地也普遍應用該技術。例如，美國紐約市的紐約市垃圾焚燒廠采用干化焚燒處理技術，處理每天約2萬噸垃圾產生的污泥。所以，污泥干化焚燒處理技術在國際上和國內都得到了廣泛應用，并且越來越多的城市和企業表示將采用該技術來處理產生的污泥和廢水，以逐步實現廢物資源化利用，減少對環境的影響。

2.2 技術發展趨勢

污泥干化焚燒處理技術在未來，將朝著以下幾個方向發展：（1）能源利用：利用焚燒過程中產生的余熱，通過發電機等設備實現能源的再生利用，以提高經濟效益和資源利用率。（2）智能化控制：利用人工智能、物聯網、大數據等技術，實現設備智能化控制、自動監控、故障預警、遠程管理等，提高生產效率和設備運行穩定性。（3）多聯產模式：污泥干化焚燒處理技術將漸漸向多產業聯合模式。例如，將污泥干化焚燒技術應用于種植、養殖、生產等領域，實現廢物資源化利用，提高資源利用效率。（4）綠色化：在處理污泥的過程中，增加對環境保護和資源利用的重視，增強污泥干化焚燒處理技術的可持續性和環保性。（5）國際化：隨著全球環境污染日益嚴重，污泥處理技術也顯得尤為重要。加強技術交流與合作，形成全球化的污泥處理技術體系。因此，污泥干化焚燒處理技術面對的機遇和挑戰并存，需要不斷提高技術的應用效率和環保水平，加強政策支持與法規制定，推廣現代化、集約化、綠色化的污泥處理模式，以推動我國城市環境治理。

2.3 政策法規和市場因素的影響

政策法規和市場因素是污泥干化焚燒處理技術的重要推手和制約因素。市場因素將一定程度上影響企業的決策和投資，從而使污泥干化焚燒處理技術在未來得到更廣泛的推廣和應用，實現環保與經濟的雙重目標。隨著環保意識的不斷增強，我國出臺了一系列強制性的環保政策標準，如《城市污水處理廠污泥處理與處置技術政策》《城市污水處理廠污泥處理技術與工程技術要求》《污泥無害化處理技術政策》等文件，鼓勵并支持采用污泥干化焚燒處理技術。同時，在市場的運作中，政策法規的引領作用也將助力污泥干化焚燒處理技術的應用。而企業在采用污泥干化焚燒處理技術時，也需要考慮其市場因素，如投資成本、運行維護成本、效益預測等。隨著環保標準的提高，污泥干化焚燒處理技術在市場上將更受歡迎，既能增加企業的經濟效益，也能為環境保護事業提供力量。同時，在市場競爭的前提下，技術研發、服務和維護也將成為企業競爭優勢的關鍵。

3 啟示與建議

3.1 熱能利用將是污泥資源化利用的主導方式

隨著人們對環保意識的不斷提高，污泥的利用不再只關注有機質、氮、磷、鉀等農業養分的回收和應用，而是開始關注污泥中大量含有有機物質所帶來的潛在生物毒性、對環境及生態的潛在長期影響。因此，傳統的將污泥直接用于土地改良的處理方式將受到越來越嚴格的制約。針對這種情況，目前對污泥的植物營養元素回收研究的重點已經轉向了如何從污泥中提取氮、磷、鉀等養分。通過提取污泥中的可用養分，可以實現有機物和營養元素的資源化回收和利用，減少污泥的堆放和安全處理難題。同時，污泥中的營養元素可用性往往較低，在提取中還需解決養分的有效性和企業經濟利益之間的平衡問題。現代的養分提取技術和方法，如微波加熱和酸堿復合萃取等，可以幫助實現污泥中養分的高效提取與回收，從而更好地實現污泥的資源化利用。

污泥干化焚燒處理技術的應用主要包括兩個方面：干化與焚燒處理。在這兩個過程中，熱能的利用將是污泥資源化利用的主導方式。首先，在干化處理過程中，熱能可用于污泥的干化。由于干燥過程對溫度、濕度都有較高的要求，所以需要提供高溫和低濕度的環境條件。可以通過利用焚燒過程中產生的余熱、廢氣等來滿足干燥所需的溫度和濕度。其次，在焚燒過程中，熱能將發揮更加重要的作用。焚燒過程中產生的高溫高壓的熱能可以驅動蒸汽發電機等設備輸出電能，以實現能源的再生利用。同時，在能源的回收利用過程中，也能夠減少燃燒產生的廢氣、溫室氣體的排放，發揮綠色環保的作用。最后，熱能的利用將是污泥干化焚燒處理技術的重要應用措施，可以通過獲得高溫度和高壓力的熱能來驅動發電機并產生電力，實現經濟效益和環境效益的雙重目標。

3.2 污泥干化與焚燒技術已逐漸成熟

污泥干化焚燒處理現已成為一種成熟可靠的技術。首先，隨著污泥干化焚燒處理技術的廣泛應用，相關技術已經相對成熟，相關設備和工藝已經相對完備，已經有不少實例企業實踐使用成功，部分高效的設備已經進入穩定運行階段。因此，污泥干化焚燒處理技術已經逐漸成為一種成熟的處理廢泥技術。其次，因為干化和焚燒都需要高溫高壓的環境，對設備和技術要求非常高，一旦發生故障會對生產工藝造成極大的影響。經過多年的研發和應用，污泥干化焚燒處理技術的設備可靠性逐步提高，各類設備已經逐步精簡優化，一些關鍵部位也在設計上做了充分的優化。最后，焚燒過程中會產生一些有害氣體，因此，污泥干化焚燒處理技術在設計上也充分考慮了安全因素。目前，通過壓力傳感器、溫度傳感器等多種監測設備實時監測安全狀態，可以在污泥干化和焚燒處理中實現安全控制和運行監測。

3.3 選擇工藝時須進行全方位比較

污泥干化焚燒處理技術的應用措施包括干化和焚燒，而不同的干化和焚燒工藝的選擇會直接影響到處理效果和處理成本。因此，在工藝選擇時需要進行全方位的比較，從處理效果、能耗和運行成本、應用范圍幾個方面來落實。

不同的干化和焚燒工藝對污泥的處理效果不同，包括干化效率、焚燒效率、減量化及穩定化效果等。需要根據不同需要選擇不同的干化和焚燒工藝，在多個方面進行比較和權衡。干化和焚燒工藝的選擇還需要考慮處理能耗和運行成本，主要包括干燥能耗和焚燒能耗、設備維護保養成本、人工管理成本、廢氣凈化成本等，需要從長期經濟效益的角度全方位比較和評估。不同的干化和焚燒工藝應用范圍也有所不同，需要根據不同情況選擇不同的工藝。比如，循環流化床干化技術適用于小型污水處理設施，而球式干化機更適合中小型公司。同時，不同的焚燒工藝也適用于不同的應用場合，如成品水泥窯焚燒技術適用于污泥量較大的水泥廠。在選擇污泥干化焚燒處理技術的具體工藝時，需要全方位比較不同工藝的優缺點，從污泥的性質、產量、運輸等多個方面綜合考慮，才能選擇最適合的工藝。同時，需要及時更新和調整工藝，不斷提高處理效率和降低成本。

3.4 規劃和建設大型污泥處理處置中心

污泥干化焚燒處理技術廣泛應用于污泥的處理和處置中，規劃和建設大型的污泥處理處置中心是目前比較常見和行之有效的一種處理方式。在建設過程中，需要從各個方面進行考慮和規劃，做好各種準備工作，同時加強運營管理，不斷升級設備和工藝，以最大程度地提高污泥處理效率和治理成效。

大型的污泥處理處置中心需要從市場環境和具體的污泥處理處置需求出發，確定其處理規模、工藝路線、對外合作模式等方面的定位。同時還需要考慮場地的選擇、用地的審批和建設資金的籌措等。對于設備選擇，污泥處理處置廠的投資費用很高，而設備購置及安裝費用占總投資近80%，若要降低投資成本，關鍵在于降低設備費用。將整套的設備加以適當分類大部分設備可以采用“引進技術、國內加工”的方式生產制造，不僅可以大幅降低投資成本，還能培育國內的環保設備生產能力。規劃和建設大型污泥處理處置中心需要選擇一些處理設備和系統，如干化設備、焚燒爐、除塵設備、水處理系統等。這些設備需要滿足處理量、處理效率、處理成本等多個方面的要求，需要進行全面評估和比較選擇。對于運營管理，大型污泥處理處置中心需要考慮其運營管理模式、人員配備及管理制度等。需要對污泥的收集、運輸、處理等環節進行細致的管理和監測，并采取嚴謹的運營模式，保證污泥處理效果和運營效率。對于合作方式，在規劃和建設大型污泥處理處置中心時，考慮與其它企業或機構的合作方式。例如，與環保公司合作實現污泥的全生命周期處理、與水泥廠合作將處理后的污泥作為一種工業原料生產水泥等。

3.5 引進選進技術，提高設備制造能力

污泥干化焚燒處理技術是一項綜合性較強、涉及領域廣泛的技術，其應用對設備制造能力有較高的要求，包括技術含量高、工藝流程復雜、設備需要高度一致性、大部分設備為高溫高壓載荷等等。因此，企業家引進先進技術，培育國內設備制造能力尤為重要。

在引進污泥干化焚燒處理技術時，需要選擇技術先進、成熟可靠的設備和工藝，并在引進過程中與國際先進企業進行技術交流和合作，從而在理論和技術方面得到充分的支持和借鑒，從而減少技術不適應和技術開發過程的困難。引進先進技術必然需要消化吸收和轉化創新。需要結合國內技術和生產情況，對引進的技術和工藝進行本土化改造，加以改進和完善。此外，還要針對一些適用于不同生產環境的特殊技術和工藝進行創新，以滿足對設備的差異化定制需求，打造定制化、差異化的設備制造業。對于設備制造企業而言，除了引進技術之外，提高自身的研發能力也是非常關鍵的。國內設備制造企業應關注前沿技術研究和基礎研究，培育高質量的技術人才，提高企業的技術創新能力。只有這樣，才能確保設備制造水平的快速提升，以適應污泥干化焚燒處理技術的不斷更新和升級。

4 結語

污泥干化焚燒處理技術在應用中具有優點明顯的特點，能夠解決傳統處理方式中存在的一些問題。因此，要加強研究，制定相應的政策支持和環保標準，不斷推進該技術，為城市環境治理做出貢獻。