我国市政污泥干化焚烧技术详解

据统计， 截止至2013年底，我国重点流域及沿海地区共建成污水厂4408座，污水处理厂日处理能力达到14820万t，全年处理污水量达407.7亿t，假设污泥产率按1.5t干泥(含水率10%)每万t 污水计，则污泥年产量达到550万t。随着我国城市污水处理率逐年提高，污泥作为污水处理过程中的副产物，其产量也急剧增加，污泥处理成为亟待解决的问题。

市政污泥的最终安全消纳包括处理和处置2个阶段，处理阶段一般为污泥稳定化、减量化和无害化阶段，主要包括浓缩(调理)、脱水、厌氧消化、好氧消化、石灰稳定、堆肥、干化和焚烧等。处置阶段一般为污泥处理后的消纳阶段，一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用等。

污泥干化技术

机理

污泥干化是通过蒸发及扩散2个过程去除水分，2个过程持续、交替进行，基本上反映干化机理，但是污泥中大多数水分为结合水和细胞水，其蒸发和扩散速率受到污泥性质的影响，应根据设备构造、污泥特征和干化要求，慎重配置干化机能力。

常用设备类型

污泥热干化按照热工质与污泥的接触方式，分为以下3种工艺类型：直接传热式(热对流式)、间接传热式(热传导式)、直接- 间接联合加热式。其中，直接式干化设备有喷雾干化机、带式干化机、箱式干化机等;间接式干化设备有桨叶式干化机、圆盘式干化机、薄层干化机、转鼓式干化机等;直接- 间接联合加热式设备有混合带式污泥干化机、流化床污泥干化机等。除上述传统干化流派外，一些新兴技术也被逐渐应用于工程中，如太阳能温室污泥干化(国外代表产商：德国Huber 公司)、污泥电渗析深度脱水(国外代表产商：加拿大Cinetik 公司)、污泥热水解+ 脱水干化(国外代表产商：德国Pondus 公司)等。近几年我国污泥处理处置表现出跨越式发展，但干化焚烧技术仍受场地、规模、热源、污泥特性、经济性、干化程度及效率等条件的制约，传统热干化技术仍是主流。

污泥焚烧技术

污泥焚烧技术可分为污泥单独焚烧及混烧2 种方式。

单独焚烧

污泥单独焚烧主要有2种工艺，一是将经过污水处理厂压滤后的污泥(含水率80%～90%)直接投入焚烧炉中进行焚烧，此时污泥热值很小甚至为负值，必须加入辅助燃料进行燃烧;二是将干化后的污泥(含水率<50%)投入焚烧炉进行焚烧，使其维持自持燃烧。考虑到污泥颗粒燃烧效率、污泥焚烧后产生的烟气量及经济性等因素，在我国干化焚烧已成为主流技术路线。

混合焚烧

污泥混烧是指污泥与煤、生活垃圾或水泥原料粉等进行混合焚烧，达到彻底处置的目的。污泥混烧一般是利用现有的燃烧设备和技术就近焚烧污泥，节省大量费用，运行成本低，在国内、外已有部分工程应用。但是污泥的含水率和掺混率对焚烧锅炉的热效率、尾气排放、水泥产品质量等带来较大影响，尤其在我国污泥含砂率较高且热值波动较大，使其应用范围受到限制。

炉型和设备选择

1.立式多段炉

立式多段炉是最早应用于污泥焚烧的炉型，是一个垂直的圆柱形耐火衬里钢制设备，内部由水平耐火材料构成的炉膛，自上而下布置水平绝热炉膛，一层层叠加。按照各段功能，炉体分为3个操作区：最上部干燥区(300～ 500℃)，中部焚烧区(750~1000℃)，最下部灰渣冷却区。最初多段炉由美国Nichols公司制造，目前多段炉已逐渐被流化床所取代。

2.回转窑

回转窑常用水泥和石灰烧制，其结构采用卧式圆筒状，外壳一般用钢板卷制成，衬耐火材料(可以为砖结构，也可为高温耐火混凝土预制)。窑体的一端以螺旋加料器或其他方式进行加料，另一端将燃尽的灰烬排出炉外。其操作弹性大，能处理多种混合固废，长期连续运转。但热效率较低，且排气中常携带污泥中的有害有臭气体，故必须进行二次焚烧处理。

3.流化床

流化床焚烧炉主体设备是1个圆形塔体，下部设有分配气体的分配板，塔内壁衬耐火材料，装有一定的耐热粒状载体。流化床焚烧技术是利用污泥热能的最常用技术，焚烧温度通常为815~850℃，适用于大处理量要求。流化床焚烧炉的优势在于大面积燃烧、强烈的湍流强度和较长的停留时间。如对于平均粒径为0.13mm 的床料，流化床全接触面积可达1420m2。连续加料、出料，自动调节，能有效控制NOx及CO污染物，但流化床动力消耗大，排出粉尘量大，需要较复杂的除尘装置。

污泥焚烧工艺在国内外的应用

污泥焚烧在世界上已有70多年的发展历史。1934年，美国密西根Dearborn 安装有记录的第一台污泥焚烧炉，1962年，德国率先建设并开始运行欧洲第一座污泥焚烧厂。如今在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上，欧盟也在10%以上。

在美国，每年产生的干污泥总量约700万t，其中15%～22%的进入同步焚烧系统进行无害化处理。值得一提的是美国几乎所有的污泥焚烧系统都建在污水厂内，污泥无需转运。全美计划污泥焚烧系统将污泥脱水后直接焚烧处理。

在欧洲，由于污泥填埋标准提高，部分国家已禁止填埋或用于农业，污泥焚烧比例较高。其中2010年～2011年污泥焚烧比例超过50% 的国家有荷兰(99%)、比利时(86%)、瑞士(59%)、斯洛文尼亚(58%)、德国(55%)。欧洲焚烧工艺路线与国内相同，均采用干化后焚烧，2010年污泥干化厂已超过450座。

在日本，焚烧法处置污泥发展迅速，规模较大的污水处理厂大都采用焚烧法处理污泥，截止至2009年焚烧炉使用台数已达707台，以回转式(408台) 及流化床(253台) 为主。据统计，2011年日本全国污水处理厂污泥产生量为222 万t(以干固计算)，其中污泥焚烧比例高达66.9%。

在我国，污泥干化焚烧比例较低，以2012年为例，焚烧污泥比例仅5.6%，且大多数污泥焚烧厂集中建设于长三角地区，焚烧炉类型也以回转式焚烧炉与流化床为主。上海石洞口污泥干化焚烧项目是我国运行较早的工程，该项目处理量为180t/d，采用流化床干化系统和流化床焚烧系统相结合的工艺流程。随后浙江部分地区陆续新建污泥单独焚烧工程，主要采用雾化干燥联合回转式焚烧炉的方法，其处理量在300～600t/d 不等。

因地制宜是污泥处理处置方案比选决策的前提，虽然我国污泥焚烧处理起步较晚，且焚烧比例较低，但经过近十几年的不断发展已取得较大程度的进步。期待污泥干化焚烧在今后政策、法规、产业联盟、技术、装备等多方面支持下，结合城市建筑垃圾资源化，使灰渣最终实现资源循环。