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　　當下對于剩余污泥的處理，有搞厭氧消化的，有搞好氧發酵的，也有搞焚燒的，還有搞填埋的。眾所周知，常規的污泥填埋已經無法滿足當前污泥無害化處置的需要。國家層面對污泥填埋規模的政策導向也從"合理壓減"、"逐步限制"到"加快壓減"。與之相反的，污泥焚燒的"待遇"截然不同。目前國家政策大力鼓勵推動焚燒，地方政府正積極推進干化焚燒。那么，污泥焚燒為什么會成為大勢所趨?干化焚燒又何以成為污泥處理處置的首選?

01、污泥焚燒已成趨勢

　　「單獨焚燒or摻燒」誰將"C位出道"

　　污泥處理處置的最終目的是實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化。而污泥焚燒，可以說是減量化最為徹底的一種手段。

　　污泥焚燒是指在一定溫度和有氧條件下，污泥分別經蒸發、熱解、氣化和燃燒等處理方式，使其有機組分發生氧化(燃燒)反應生成CO2和H2O等氣相物質，無機組分形成爐灰、渣等固相惰性物質的過程。

　　從污泥焚燒方式來看，主要分為單獨焚燒和協同焚燒(摻燒)。

　　單獨焚燒是利用污泥焚燒爐，添加少量助燃燃料進行焚燒的方式。其中，直接焚燒設備以鼓泡式流化床和回轉窯焚燒爐焚燒為主流爐型。

　　◎鼓泡式流化床焚燒爐具有燃燒速度快、污泥停留時間短、焚燒熱量可直接利用、效率高、適用性強、結構緊湊、占地面積小和事故率低等優點，但是存在動力消耗較大、飛灰量大等缺點。

圖源：網絡

　　◎回轉窯焚燒爐具有強大的廢物焚燒處理能力，可處理廢物的范圍廣(可同時處理固體、液體及氣體廢物)，適用性強、操作穩定、焚燒安全，但多用于危險廢物的焚燒處置。

圖源：網絡

　　單獨焚燒存在對項目規模要求高(日處理400噸以上)、投資高、審批難、周期長以及技術層面等問題。不過對于污泥產生量大、土地資源緊缺、經濟條件較好的地區，應鼓勵建設污泥單獨焚燒設施，污泥單獨焚燒要考慮系統能量的優化，以提高污泥熱能利用效率。

　　協同焚燒也叫摻燒，主要是在垃圾焚燒發電廠、燃煤熱電廠和水泥窯中摻入少量污泥，對其進行協同處置的方式。

　　◎水泥窯協同焚燒的灰分能直接作為水泥熟料加以利用，且煙氣余熱用于污泥干化，其具有一定的技術經濟優勢，在環保和水泥行業得到極大關注。

　　◎垃圾焚燒發電廠協同焚燒是將污泥與垃圾協同焚燒，相較于水泥窯協同焚燒和燃煤熱電廠協同焚燒，其對鍋爐的影響較小，運行成本較低。

　　◎燃煤熱電廠協同焚燒是干污泥與煤摻混后直接進入鍋爐進行焚燒，既可解決污泥的處置問題，又能為熱電廠節省鍋爐燃料，降低發電成本。

　　需要特別說明的是，無論是哪種焚燒工藝，在污泥入爐焚燒前，都應先將污泥進行干化處理，降低污泥含水率，以提高入爐污泥熱值，提高焚燒效率。

　　所以，干化—焚燒工藝也成為目前污泥處理處置最佳方案中的首選方式。當污泥中有毒有害物質含量很高且短期不可降低時，這種處理方法尤為適用。

機械熱干化-焚燒工藝路線圖|圖源：網絡

　　目前國內新項目大多以干化—焚燒類居多，在國際污泥處理處置技術中"干化—焚燒"也是主流工藝之一。

02、焚燒工藝前處理--污泥干化技術

　　一般來說，剩余污泥采用機械脫水(帶式壓濾、板框壓濾等)后可將含水率降至 80%，但距離自持燃燒含水率(40%～70%)還有一定距離，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進一步減量。

　　此時采用污泥干化技術就能實現大規模減量。污泥干化，主要是指通過通風、加熱等手段，使污泥中的水分蒸發，從而使污泥減量化、穩定化和無害化。

　　01污泥干化要關注哪些技術參數?

　　污泥成分對于最終干化效果有明顯的影響，這很大程度也受進水水質和污水處理工藝的影響，因此，對于干化工藝來說，以下內容值得注意：

　　污泥中絮凝劑含量;污泥的粘度、彈性;有機物在干物質中的比例;磨蝕性成分的比例(如沙、石等);腐蝕性成分的濃度(如氯、硫等);油脂類物質的百分比

　　02六種污泥干化技術

　　目前應用較多的污泥干化工藝設備包括流化床干化、轉筒干化、帶式干化、漿葉式干化、臥式轉盤式干化、圓盤式干化、噴霧干化和等渦輪薄膜干化等幾種，可以將污泥干化至含水60%以下。

　　流化床干化技術

　　流化床干化系統中污泥顆粒溫度一般為40℃~85℃，系統氧含量<3%，熱媒溫度180℃~220℃。推薦采用間接加熱方式，熱媒常采用導熱油，可利用天然氣、燃油、蒸汽等各種熱源。

　　流化床干化干化技術的核心設備是流化床干燥機，從底部到頂部基本由風箱、帶熱交換器的中間部分和抽吸罩三部分組成。

　　通過流化床下部風箱，將循環氣體送入流化床內，顆粒在床內流態化并同時混合。通過循環氣體不斷地流過物料層，達到干燥的目的。工作原理如圖所示：

流化床干化機工作原理|圖源：網絡

　　流化床干化工藝可用于各種規模的污水處理廠，尤其適用于大型和特大型污水處理廠，干化效果好，處理量大。但投資和維修成本較高，當污泥含沙量高時應注意采用防磨措施。

　　帶式干化技術

　　帶式干化技術主要是通過干燥的熱空氣將均布在網帶上的濕污泥中的水分吸收出來，使污泥被逐步烘干，含水率降至10%~30%的污泥干化技術。

　　低溫帶式<65℃，中溫帶式110-130℃，無需干泥返混，適用于污泥全干化和半干化。

帶式干燥機|圖源：網絡

　　低溫帶式污泥脫水技術是一種污泥靜止干化技術，裝置一般需配套管道式擠壓造粒。

　　污泥經過造粒后落入履帶上便靜止不動，污泥的干化全部依靠熱泵產生的熱量，在鼓風機作用下自下而上送至帶式干燥機中循環吹干，從而帶走污泥中的水分。

　　該技術的特點是裝置獨立，可移動放置，采用除濕熱泵作為干化系統的熱源，以電能作為輸入能量，只消耗電能。

　　低溫帶式污泥干燥機溫度較低，一般控制在45～80℃之間，物料基本處于靜止狀態，無粉塵、廢氣排出，干凈衛生，設備投資成本高，更適合低含水率(<50%)物料的干燥，出料含水率可以控制在10%以下，更適用于較干凈、經濟價值較高的物料。

　　漿葉式干化技術

　　槳葉式污泥干化技術較為傳統，一般采用蒸汽作為熱源，配套濕污泥和干污泥儲存、輸送系統，以及尾氣的處理系統。

　　該技術可以將污泥含水率從80%降低至40%以下，設備制作簡單，應用范圍廣，曾經在污泥處理領域占有率較大。

　　槳葉式污泥干化技術的核心設備是槳葉干燥機。常見的槳葉結構如下圖所示，多為單軸或多軸形式，少見四軸形式，利用楔形結構的槳葉推動干燥機中的污泥向末端推進。

臥式空心漿葉干燥機|圖源：網絡

　　值得一提的是，因槳葉換熱面積小，熱量利用率低，干化規模一般較小，多適用中小規模裝置。當日處理濕污泥質量超過50t時，需要2臺以上設備。

　　圓盤式干化技術

　　圓盤式污泥干化技術是在槳葉式基礎上發展起來的，目前主要應用在市政污泥處理領域，其日處理規模大，裝置自動化程度高，可建設于電廠，依托電廠現成的余熱蒸汽和公用工程，同時干化脫水后的污泥可直接與電廠燃料煤摻燒。

　　圓盤式污泥干化技術的核心設備是圓盤干燥機，由同軸排列的盤片組成，污泥的翻動和前進主要依靠盤片上的推進片和固定在殼體上的刮刀片。

網絡圓盤干燥機|圖源：網絡

　　噴霧式干化技術

　　噴霧干化是利用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體(空氣、氮氣、過熱蒸汽或煙氣)干燥霧化后含水顆粒而獲得干燥產品的一種干化方法。

　　噴霧式污泥干化技術的核心設備是噴霧干燥設備，主要由三部分組成，第一部分是對料液進行霧化處理，第二部分是使被霧化處理的料液與空氣接觸，第三部分是使干燥后的粉末與空氣分離。

　　噴霧干燥設備|圖源：網絡

　　噴霧干化多采用向下流并流干化，即噴嘴安裝在塔的頂部，污泥和熱空氣均從塔頂進入。

　　熱空氣和霧化污泥首先在塔頂溫度最高區域接觸，由于大量吸收高溫空氣的熱量，污泥中的水分迅速蒸發，從而空氣溫度急劇下降當顆粒運動到塔的下部時，產品已干燥完畢，空氣溫度也已降低至最低點。

　　噴霧干化設備干化時間短(以s計)，傳熱效率高，干燥強度大。干化污泥顆粒溫度低，結構簡單，操作靈活，安全性高，易實現機械化和自動化，占地面積小。但干燥系統排出的尾氣中粉塵含量高，有惡臭，需經兩級除塵和脫臭處理。

　　薄層式干化技術

　　薄層式污泥干化技術是對污泥減量化最徹底的技術。顧名思義，該技術主要是將污泥制成"煎餅"一樣的薄層，以此增加污泥中水分蒸發的表面積，實現污泥快速干化的目的。

　　該技術的核心設備是薄層蒸發器，其主要組成包括加熱夾套、轉子、轉子葉片、轉子驅動裝置、軸密封裝置等。

薄層蒸發器內部結構|圖源：網絡

　　該技術理論上相當完美：污泥在薄層狀態下干化迅速、徹底，熱量消耗低，干污泥含水率可以輕松達到30%以下。

　　但是由于薄層蒸發器設備結構復雜，設備檢修難度大，且不適用于雜質顆粒大的濕污泥，導致該技術市場占有率并不高。

03、其他新型污泥干化技術

　　除了以上提到的應用較廣泛、成熟的是污泥熱干化技術外，也有頗多新型污泥干化技術。

　　太陽能污泥干化技術

　　利用太陽能，借助傳統溫室干燥工藝，具有低溫干化、能耗小、操作簡單、運行安全穩定等優點。其驅動力為污泥中水分含量和空氣中水蒸汽分壓之間的水蒸氣壓力差。

　　太陽能干化技術受氣候、季節、天氣等因素約束大，并且需要在一個配置翻泥機的大型暖房內進行，濕污泥從一端輸入，干污泥從另一端輸出。

　　微波干化技術

　　其實質是將電磁能轉化為污泥內能蒸發水分，從而達到干化污泥目的。

　　在不同微波波長和頻率工況下，污泥極性分子(如，水分子)產生反作用力(如，彈力、內摩擦力和分子作用力)抵抗變化磁場的偶極矩作用，導致分子內能上升，從而使水分逐漸蒸發，實現干化目的。

　　低溫真空脫水干化一體化技術

　　將傳統污泥脫水與熱干化工序合成一體，含水率90%~99%的污泥，經一次工藝處理后可降低至20%以下，并可根據實際需求調整脫水干化后的污泥含水率，以滿足各種污泥處置工藝的含水率要求。

　　超聲波干化技術

　　利用頻率在20kHz到10MkHz 范圍內的超聲波，在瞬態空化作用下對污泥進行破解，通過將破解后的污泥回流至生物反應器，作為底物供其他微生物重復代謝，可使得污泥總體產量下降。

　　國外研究者采用超聲波技術調理污泥后，污泥總固體含量增加16.2%，絮體平均尺寸在22.3μm左右，體積減小了60.9%，同時污泥粘度降低，導致污泥過濾性能提高，說明超聲波調理促進污泥的脫水性。

　　生物干化技術

　　生物干化是在好氧發酵基礎上發展而來的技術，在強制通風條件下利用微生物產熱實現快速脫水，目標是以更少的有機質降解實現更多的水分去除。

　　目前國內對于生物干化工藝的研究工作較少，且主要集中在實驗室。

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