01

污泥焚燒已成趨勢

「單獨(dú)焚燒or摻燒」誰將“C位出道”

污泥處理處置的最終目的是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)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(jīng)蒸發(fā)、熱解、氣化和燃燒等處理方式，使其有機(jī)組分發(fā)生氧化（燃燒）反應(yīng)生成CO2和H2O等氣相物質(zhì)，無機(jī)組分形成爐灰、渣等固相惰性物質(zhì)的過程。

從污泥焚燒方式來看，主要分為單獨(dú)焚燒和協(xié)同焚燒（摻燒）。

單獨(dú)焚燒是利用污泥焚燒爐，添加少量助燃燃料進(jìn)行焚燒的方式。其中，直接焚燒設(shè)備以鼓泡式流化床和回轉(zhuǎn)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(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小和事故率低等優(yōu)點(diǎn)，但是存在動力消耗較大、飛灰量大等缺點(diǎn)。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

◎ 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐具有強(qiáng)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(qiáng)、操作穩(wěn)定、焚燒安全，但多用于危險廢物的焚燒處置。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

單獨(dú)焚燒存在對項(xiàng)目規(guī)模要求高（日處理400噸以上）、投資高、審批難、周期長以及技術(shù)層面等問題。不過對于污泥產(chǎn)生量大、土地資源緊缺、經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)，應(yīng)鼓勵建設(shè)污泥單獨(dú)焚燒設(shè)施，污泥單獨(dú)焚燒要考慮系統(tǒng)能量的優(yōu)化，以提高污泥熱能利用效率。

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

◎ 水泥窯協(xié)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(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在環(huán)保和水泥行業(yè)得到極大關(guān)注。

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

◎ 燃煤熱電廠協(xié)同焚燒是干污泥與煤摻混后直接進(jìn)入鍋爐進(jìn)行焚燒，既可解決污泥的處置問題，又能為熱電廠節(jié)省鍋爐燃料，降低發(fā)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(yīng)先將污泥進(jìn)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(dāng)污泥中有毒有害物質(zhì)含量很高且短期不可降低時，這種處理方法尤為適用。

機(jī)械熱干化-焚燒工藝路線圖｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

目前國內(nèi)新項(xiàng)目大多以干化—焚燒類居多，在國際污泥處理處置技術(shù)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(shù)

一般來說，剩余污泥采用機(jī)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(jìn)一步減量。

此時采用污泥干化技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模減量。污泥干化，主要是指通過通風(fēng)、加熱等手段，使污泥中的水分蒸發(fā)，從而使污泥減量化、穩(wěn)定化和無害化。

01污泥干化要關(guān)注哪些技術(shù)參數(shù)？

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(jìn)水水質(zhì)和污水處理工藝的影響，因此，對于干化工藝來說，以下內(nèi)容值得注意：

污泥中絮凝劑含量；污泥的粘度、彈性；有機(jī)物在干物質(zhì)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(zhì)的百分比

02 六種污泥干化技術(shù)

目前應(yīng)用較多的污泥干化工藝設(shè)備包括流化床干化、轉(zhuǎn)筒干化、帶式干化、漿葉式干化、臥式轉(zhuǎn)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(shù)

流化床干化系統(tǒng)中污泥顆粒溫度一般為40℃~85℃，系統(tǒng)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(dǎo)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(shù)的核心設(shè)備是流化床干燥機(jī)，從底部到頂部基本由風(fēng)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(fēng)箱，將循環(huán)氣體送入流化床內(nèi)，顆粒在床內(nèi)流態(tài)化并同時混合。通過循環(huán)氣體不斷地流過物料層，達(dá)到干燥的目的。工作原理如圖所示：

流化床干化機(jī)工作原理｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

流化床干化工藝可用于各種規(guī)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(dāng)污泥含沙量高時應(yīng)注意采用防磨措施。

帶式干化技術(shù)

帶式干化技術(shù)主要是通過干燥的熱空氣將均布在網(wǎng)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(shù)。

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(jī)｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

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

污泥經(jīng)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(chǎn)生的熱量，在鼓風(fēng)機(jī)作用下自下而上送至帶式干燥機(jī)中循環(huán)吹干，從而帶走污泥中的水分。

該技術(shù)的特點(diǎn)是裝置獨(dú)立，可移動放置，采用除濕熱泵作為干化系統(tǒng)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(jī)溫度較低，一般控制在45～80℃之間，物料基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，無粉塵、廢氣排出，干凈衛(wèi)生，設(shè)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(jīng)濟(jì)價值較高的物料。

漿葉式干化技術(shù)

槳葉式污泥干化技術(shù)較為傳統(tǒng)，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(tǒng)，以及尾氣的處理系統(tǒng)。

該技術(shù)可以將污泥含水率從80%降低至40%以下，設(shè)備制作簡單，應(yīng)用范圍廣，曾經(jīng)在污泥處理領(lǐng)域占有率較大。

槳葉式污泥干化技術(shù)的核心設(shè)備是槳葉干燥機(jī)。常見的槳葉結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的槳葉推動干燥機(jī)中的污泥向末端推進(jìn)。

臥式空心漿葉干燥機(jī)｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

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

圓盤式干化技術(shù)

圓盤式污泥干化技術(shù)是在槳葉式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前主要應(yīng)用在市政污泥處理領(lǐng)域，其日處理規(guī)模大，裝置自動化程度高，可建設(shè)于電廠，依托電廠現(xiàn)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(shù)的核心設(shè)備是圓盤干燥機(jī)，由同軸排列的盤片組成，污泥的翻動和前進(jìn)主要依靠盤片上的推進(jìn)片和固定在殼體上的刮刀片。

網(wǎng)絡(luò)圓盤干燥機(jī)｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

噴霧式干化技術(shù)

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?dú)?、過熱蒸汽或煙氣）干燥霧化后含水顆粒而獲得干燥產(chǎn)品的一種干化方法 。

噴霧式污泥干化技術(shù)的核心設(shè)備是噴霧干燥設(shè)備，主要由三部分組成，第一部分是對料液進(jìn)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(shè)備｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

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(jìn)入。

熱空氣和霧化污泥首先在塔頂溫度最高區(qū)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(fā)，從而空氣溫度急劇下降當(dāng)顆粒運(yùn)動到塔的下部時，產(chǎn)品已干燥完畢，空氣溫度也已降低至最低點(diǎn)。

噴霧干化設(shè)備干化時間短（以s計(jì)），傳熱效率高，干燥強(qiáng)度大。干化污泥顆粒溫度低，結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，安全性高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，占地面積小。但干燥系統(tǒng)排出的尾氣中粉塵含量高，有惡臭，需經(jīng)兩級除塵和脫臭處理。

薄層式干化技術(shù)

薄層式污泥干化技術(shù)是對污泥減量化最徹底的技術(shù)。顧名思義，該技術(shù)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(fā)的表面積，實(shí)現(xiàn)污泥快速干化的目的。

該技術(shù)的核心設(shè)備是薄層蒸發(fā)器，其主要組成包括加熱夾套、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子葉片、轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置、軸密封裝置等。

薄層蒸發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

該技術(shù)理論上相當(dāng)完美：污泥在薄層狀態(tài)下干化迅速、徹底，熱量消耗低，干污泥含水率可以輕松達(dá)到30%以下。

但是由于薄層蒸發(fā)器設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備檢修難度大，且不適用于雜質(zhì)顆粒大的濕污泥，導(dǎo)致該技術(shù)市場占有率并不高。

03

其他新型污泥干化技術(shù)

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

太陽能污泥干化技術(shù)

利用太陽能，借助傳統(tǒng)溫室干燥工藝，具有低溫干化、能耗小、操作簡單、運(yùn)行安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其驅(qū)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(shù)受氣候、季節(jié)、天氣等因素約束大，并且需要在一個配置翻泥機(jī)的大型暖房內(nèi)進(jìn)行，濕污泥從一端輸入，干污泥從另一端輸出。

微波干化技術(shù)

其實(shí)質(zhì)是將電磁能轉(zhuǎn)化為污泥內(nèi)能蒸發(fā)水分，從而達(dá)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(chǎn)生反作用力（如，彈力、內(nèi)摩擦力和分子作用力）抵抗變化磁場的偶極矩作用，導(dǎo)致分子內(nèi)能上升，從而使水分逐漸蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)干化目的。

低溫真空脫水干化一體化技術(shù)

將傳統(tǒng)污泥脫水與熱干化工序合成一體，含水率90%~99%的污泥，經(jīng)一次工藝處理后可降低至20%以下，并可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)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(shù)

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

國外研究者采用超聲波技術(shù)調(diào)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(dǎo)致污泥過濾性能提高，說明超聲波調(diào)理促進(jìn)污泥的脫水性。

生物干化技術(shù)

生物干化是在好氧發(fā)酵基礎(chǔ)上發(fā)展而來的技術(shù)，在強(qiáng)制通風(fēng)條件下利用微生物產(chǎn)熱實(shí)現(xiàn)快速脫水，目標(biāo)是以更少的有機(jī)質(zhì)降解實(shí)現(xiàn)更多的水分去除。

目前國內(nèi)對于生物干化工藝的研究工作較少，且主要集中在實(shí)驗(yàn)室。