收集的污泥处置文章

某造纸企业污泥干燥焚烧系统

摘要：污水处理过程中会产生泥渣，由于不同行业产生的污水性质不同，因而污泥成分也不一样，按行业划分主要有化工污泥、印染污泥、制革污泥、造纸污泥、金属表面处理（主要是电镀）污泥等。这些污泥成分复杂，绝大部分属于危险废物。国外的污泥处理已经有近百年的，而我国的污泥处理近几年才刚刚起步，大部分地方污水处理产生的污泥没有得到充分有效控制，多数污水处理厂只是将污泥送往垃圾场填埋或直接暴露在旷野中，不仅造成二次污染，而且危及当代及后代人的身体健康，妥善处置工业污泥已是刻不容缓。 关键词：造纸 污泥 干燥 焚烧

一、工业污泥处理概况

污泥的处理先后经过了海洋投弃、土地填埋、堆肥化、焚烧、干燥等多种实践的处置，逐步走向成熟，污泥的焚烧在污泥的最终处置方法中占有比较大的优势。

现在世界范围内污泥处置没有一个统一的标准，但有一点是达成了共识即禁止污泥倾倒入海以及有机物含量大于的污泥禁止堆埋。大多数的欧洲国家目前基本认同污泥再利用的方式，以保护资源，如磷等，让其在界中循环。另一方面污泥含有一些有害物质如：重金属、医药化学物质这就不允许污泥在农业中随意使用。

虽然欧洲一些国家采用了循环利用的方式而另一些国家却不接收存在的有害物质所带来的风险，因为没有人知道污泥的再利用最终会对未来的土壤地下水植物动物及人类带来什么样的后果。一些国家如瑞士比利时的费莱米西地区荷兰已经决定走污泥热处理的方向发电厂水泥厂垃圾焚烧厂，其他国家如德国奥地利还在就该进行讨论但是趋势基本还是污泥的热处理道路。

在随着人们生活水平的提高和对环境质量要求的愈加严格，污泥的处理同样也存在上述问题，正在凸现出来。目前国内最终处置污泥的技术是借鉴欧美国家的成功经验———采用热处理作为最终的处置方向。

污泥焚烧处置虽然一次性投资稍高，但由于它具有其它工艺不可代替的优点，特别在污泥量的消减上，卫生化，最终出路上，处置占地面积上，都有其他工艺无法比拟的优势，是一种污泥最终出路的解决办法，污泥焚烧炉已经在国内外的一些污水处理厂得到了。由于污泥焚烧具有较大优势，相信不远的将来，污泥焚烧在污泥的最终处置方面将有着广泛的前景。

二、污泥的焚烧工艺

焚烧工艺重点是解决污泥存在的问题，即实现污泥的节能型、低污染处理。与其他处置工艺对比尤其对于下列两种情况更具有优势：

污染严重的污泥(例如重金属含量或化学污染物超标的工业污泥)：污泥最终要实现完全矿化。

处理规模大(大于吨(泥饼)年)的装置，单位投资比例省、综合处理成本相对较低。

污泥焚烧工艺根据焚烧方式又分为直接焚烧和干燥焚烧两种。 1、直接焚烧

污泥的直接焚烧是将高湿(含水量～％)污泥在辅助燃料作为热源的情况下直接在焚烧炉内焚烧。由于污泥的含水量大、热值低，只有加入辅助燃料(煤、重油、柴油等)的情况下，污泥才能燃烧，耗费大量能源。由于污泥含水量大，焚烧后的尾气量也比较大，后续尾气处理需要庞大的设备，操作控制难度大。由于污泥的含水量达到，如果按一天的焚烧量，其中的水分含量可以达～，如果没有烘干的污泥直接送入回转窑焚烧，在焚烧温度℃的条件下，焚烧炉的每小时的耗油量至少增加，相应造成后续喷淋塔塔、除雾塔等设备处理量大大增加，同时使设备投资和系统运行费用大大提高。对于中国的市政污泥，其有干态机物含量大约为到，干态热值为到。很显然，如果直接采用现有的焚烧炉来焚烧中国的市政污泥，补充辅助燃料是不可避免的，只是补充辅助燃料的多少不同。在目前控制资源和能源消耗的条件下，无论从运行成本和设备投资等方面，污泥的直接焚烧正逐渐被干燥后焚烧所代替。 2、干燥焚烧

污泥的干燥最早是在二十世纪四十年代开发的，经过几十年的，污泥干燥的优点正逐渐显现出来：干燥后的污泥与湿污泥相比，可以大幅度减小体积，从而减小了储存空间，以含水的湿污泥为例，干燥至含水时，体积可以减小倍；形成颗粒或粉状的稳定产品，使污泥形状大大改善；最终产品无臭且无病原体，减轻了污泥的有关负面效应，使处理的污泥更容易被接受；干化后的高热值污泥也可以替代能源，实现变废为宝。

污泥的干燥焚烧目的是高效、安全的实现污泥的完全矿化。在焚烧工艺前面采用污泥干燥工艺的目的是实现污泥的减量化，节省后续焚烧处置的费用。污泥中大量的水分在干燥阶段被除去，后续的焚烧炉将比直接燃烧时的体积根据含水量的不同减小～倍，尾气处理系统在设备体积减小的同时，由于水蒸气含量的减少，处理难度会降低而效率会增加。

干燥后的污泥焚烧可以节约燃料的消耗，根据我们的计算晨鸣造纸厂的污泥干燥至～的水分、在焚烧路高温情况下即可实现自助燃烧，无需加入辅助燃料。

本方案采用回转筒干燥机和回转焚烧炉联合处理高湿污泥。回转筒干燥机与其他干燥设备相比，生产能力大，可连续操作，结构简单，操作方便，故障少，维修费用低，适用范围广，流体阻力小，可以用它干燥颗料状物料，对于那些附着性大的物料也很有利，操作弹性大，生产上允许产品的流量有较大波动范围，不会产品的质量，清扫容易。回转窑焚烧系统与固定床式、活动床式、流化床式焚烧炉相比可以适用处理多种形态的废弃物而得到越来越广泛的应用，特别在焚烧处理污泥和半污泥类废弃物方面，回转窑焚烧系统几乎是唯一可选的焚烧设备。该种炉型具有适用面广、处理量大、占地面积小、有害成分破除率高、设备简单可靠、可长期连续运行等特点。在干燥热源方面，采用焚烧炉的烟气作为干燥热源，实现系统热量自助平衡。 三、处理对象及形态

四、工艺流程及叙述

1、工艺流程 2、工艺流程叙述

首先将污泥由上料机输送到回转筒干燥机的进料斗内，然后由推料设备将污泥推入回转筒干燥机内，干燥机内污泥同一定温度(℃)的烟气接触，经过干燥机的搅动使污泥与热烟气接触，达到污泥烘干的目的。干燥后的污泥从干燥机的尾部排出，然后由回转窑的上料机构收集输送到回转窑头部的进料斗内，由螺旋送料机推入窑内焚烧，同时在窑头设有助燃燃烧器和供风装置，用以回转窑和干燥机的启动时所需的热量和助燃空气。随着窑体的转动，燃烬的灰渣从窑体尾部排出，燃烧产生的烟气经过沉降后与干燥机所需的烟气换热、给助燃空气预热后，进入半干式喷雾塔降温并去除有害气体，由布袋除尘器去除携带的烟尘后达标排放。

回转式干燥机排出的含水蒸气的低温烟气(～℃)，相对湿度～％，经过除尘系统去除携带的颗粒后，进入水冷凝器进行除湿，水蒸气以冷凝水状态排出系统，送入污水处理厂处理。除湿后的气体被焚烧炉烟气加热达到℃，相对湿度10％以下，再导入回转筒干燥机。整个过程不断循环，达到最终干燥目的。 除湿的水冷凝器的用水来自污水厂处理水。

烘干污泥的烟气排入粉尘沉降室，用以沉降去除烘干产生的粉尘。收集的灰尘通过输送设备，送入回转筒干燥机继续干燥结粒。

五、系统方案说明

1、由于用户的具体要求、现场情况没有提供，本方案只作为生化污泥干燥、焚烧的的初步方案，其中具体工艺设备可以根据废弃物特性的变化和用户要求作相应的改动。

2、方案中水冷凝器、喷雾塔用水采用污水处理厂的处理水，以降低设备投资和运行成本，方案中没有考虑处理水的输送；

3、本系统产生的污水进入现有的污水处理厂，整套系统中不包括系统内污水最终处理设备。

4、污泥具体特性未知，工艺中没有考虑污泥烘干过程中产生的特殊有害物质(比如在℃以上不能分解燃烧的有机物)；

5、系统没有考虑固体废弃物的运输、储存和最初的上料问题(如何运送到烘干机的皮带上料机)，以及含重金属灰渣的储运和最终处置问题；

6、尾气处理方案中只考虑焚烧废弃物中、元素含量不太高的情况，如果含量较高整套焚烧系统的尾气处理工艺；

7、方案中没有考虑焚烧的废弃物中含有过多的含氮有机物，如果废弃物的含氮量的提高会造成排放尾气中的氮氧化物含量增加，要保证排烟达标必须另外增加尾气处理设备；

8、用户没有提出余热利用的具体方式，方案中没有过多考虑余热利用问题； 9、系统中所有参数只是初步估算的结果(多种条件未知)； 10、以下有关设备和描述以上述说明为基础。 六、主要系统功能及控制简介

整套干燥焚烧系统由下列几部分组成∶(1)进出料系统、(2)助燃系统、(3)干燥系统、(4)焚烧系统、(5)余热冷却系统、(6)烟气处理排放系统、(7)电气控制系统。 1、进料系统

污泥进料设备包括干燥机上料机、进料机和回转窑上料机(干燥机出灰机)、进料机(根据污泥的具体情况该设备并不是必须的)等设备。干燥机上料机采用自动输送机，将湿污泥送到干燥机的进料斗内，然后由进料斗底部的推料机推入干燥机进行烘干。干燥机的出料设备即是回转窑的进料设备，回转窑进料机将烘干后的物料输送到回转窑的进料斗内，然后由螺旋机将物料推入回转窑进行焚烧。系统中污泥的进料和焚烧连续进行。

注：如果焚烧废物除污泥外还有其他固体废物可以在窑头增设人工投料门或其他上料机构。 2、助燃系统

助燃系统是在系统起炉和不能维持焚烧或干燥温度时辅助提高炉膛温度的手段。根据焚烧的废弃物热值决定是否采用辅助燃料助燃。

助燃系统主要设备有油罐、油泵和燃烧器。燃烧器具有自动点火、灭火保护、故障报警等功能和火焰强度大、燃烧稳定、安全性好、功率调整范围较大等特点。可根据燃烧功率要求开启小火或大火供风阀自动调节，同时也可通过调整供油压力调节燃油量的大小。 3、干燥系统

干燥系统是整个系统的关键，干燥系统的好坏直接影响焚烧炉的正常运行。干燥系统是否稳定直接影响整个系统运行工况。本系统主要包括回转筒干燥机、除尘器、水冷凝器和烟气再热系统等。 (1)回转筒干燥机及其安全、环保控制

回转式干燥机利用循环使用的高温烟气作为烘干污泥的热源，通过对污泥的加热烘烤，烘去污泥中的水分。主体是一卧式可旋转的圆柱形筒体，筒体的轴线同水平面稍有夹角，被烘干的物料由高端进入烘干机，随着筒体转动，物料在筒体内部不断的翻动，同热烟气充分接触，物料被不断的加热、烘干。

我们认为，污泥处理必须是环境安全的，不能产生二次污染，所以很重视尾气处理和臭味控制。早期的直接加热系统，引入外部空气经加热后通入干燥器，蒸发污泥中的水分并运送污泥。离开干燥器后热风与干污泥颗粒分离，然后经过除尘、热氧化除臭后排放。由于热风的量很大，使得尾气处理成本非常高。本直接加热工艺采用了气体循环回用的设计，富水烟气风经过除尘、冷凝、加热后，80%以上返回干燥机(并补充新的焚烧烟气)，其余部分经过焚烧炉焚烧处理后排放。这减少了尾气处理的负担，更重要的是大大减少了外部空气的引入量，将转鼓内氧气的含量维持在很低的水平，从而很大程度上提高了系统的安全性能。 老式以热空气作为烘干热源的干燥器里，在烘干污泥的过程中容易引起起火或爆燃现象，令污泥干燥设备的安全性能倍受置疑。与爆炸有关的三个主要因素是氧气、粉尘和颗粒的温度。不同的工艺报道或许会有些差异，但总的来说必须控制的安全要素是：氧气含量＜12%；粉尘浓度＜60 g/m3；颗粒温度＜110 ℃。本工艺采用循环使用的烟气作为热载体，充分利用烟气中氧含量低的特点将系统氧含量控制<6%，另外系统内设置了氧气超标保护，当氧含量大于8%时系统自动报警，一旦氧气含量超过10%，系统会自动停机。颗粒温度的控制关键在于控制污泥在干燥器内的停留时间，必须保持干泥中适量的水分，以避免污泥过热而燃烧，根据晨鸣造纸厂污泥情况，当污泥达到一定的干度(30～40%)就需离开干燥器，这也解决了污泥在设备内的粘结和粉尘问题。 (2)循环烟气冷却及再热

回转式干燥机原理是利用烟气不同温度下的相对湿度不同达到干燥的目的。干燥污泥后排出的含水蒸气的低温烟气(～℃)，相对湿度～％，经过除尘系统去除携带的颗粒后，进入水冷凝器进行除湿，冷却水来自造纸厂的污水厂出水，烟气中的水蒸气被冷凝以液态水排出系统，送入污水处理厂处理。除湿后的气体一小部分送入焚烧炉进行焚烧处理，大部分被焚烧炉烟气间接加热达到℃，相对湿度10％以下，并补充一定量的高温烟气后，再导入回转筒干燥机。整个过程不断循环，达到最终干燥目的。 (3)除尘器

由于干燥机对物料搅拌和翻动，物料中的细小颗粒可能会被热烟气带走形成烟尘，该部分烟尘虽然量不大，但是这部分粉尘随着烟气循环时间延长会逐渐积累，影响系统的正常运行。所以干燥系统中在冷凝器以前设有除尘设备，用于去除烘干气体中的污泥颗粒，防止对系统设备造成磨损。 4、焚烧系统

回转窑窑体是一卧式并可旋转的圆柱型筒体，外壳用钢板卷制而成，内衬耐火材料；筒体的轴线与水平面保持一定的倾角，烘干后的污泥由高的一端窑头部进入窑内，随着筒体的转动缓慢的向窑尾部移动，窑体的转动使物料在燃烧的过程中与助燃空气充分接触，完成干燥、燃烧、燃烬的全过程，最后由尾部将燃烬的灰渣排出；旋转窑可根据窑内物料的运动方向和烟气的流向分为逆流和顺流两种形式。为保证窑体在微负压下运行和减小设备漏风对系统的影响，在旋转的窑体和固定的头、尾罩相连接的地方设有密封装置。

回转窑所用的耐火材料是我所与建筑材料院共同开发的一种耐腐蚀、耐高温、高强度的耐火材料。该种材料经受了焚烧多种有毒有害废弃物的考验其中包括销毁化学武器。 5、余热利用系统

为了充分利用污泥焚烧产生的余热，降低整套系统的运行成本，余热利用系统由干燥气体换热器、空气预热器和风机等设备组成。

回转窑焚烧炉排放的烟气经过沉降室降尘后首先进入干燥气体换热器，经过冷凝后的干燥用气体进入换热器，通过热交换干燥用气被加热到℃；然后焚烧产生的烟气进入空气换热器，预热后的空气被送到回转窑作为助燃空气，降低了系统的燃料消耗和系统的运行成本。根据贵方提供的有关数据，当预热空气温度时℃，如果污泥烘干到含水率小于38%，整套系统就不需要添加辅助燃料即可维持整套系统稳定的运行，使得整套系统的运行成本降到最低，同时投资规模达到最佳。

6、尾气处理系统

尾气处理系统主要包括高温沉降室、喷雾吸收塔、布袋除尘器、引风机、烟囱和部分配套设备。

由于污泥本身颗粒较细，所以在焚烧的过程中容易产生粉尘，为了避免烟气中粉尘堵塞换热系统和对换热器的磨损，在烟气从回转窑排出后设置了高温沉降室，用于去除烟气中的一部分粉尘，同时增加了烟气在高温段的停留时间，保证烟气中的有机成分彻底燃尽。

污泥在燃烧的过程中不可避免的产生、等酸性气体，影响尾气的达标排放。所以为了保证烟气最后的排放达标，系统中设计了喷雾吸收塔用来吸收烟气中的酸性气体。烟气经过空气预热器后温度下降到℃左右，进入喷雾塔，与由塔顶雾化喷入的碱性液滴充分接触混合，进行热能交换，对烟气进行降温；同时，烟气中的酸性气体同喷入的碱性物质进行反应，从而使得烟气得到净化。

烟气经过喷雾吸收塔后，温度从降低到℃左右，然后进入布袋除尘器，通过袋式除尘器去除烟气中残余粉尘。最后由引风机通过烟囱达标排放。 7、电气控制设备

为了保证系统的正常运行和降低操作工人的劳动强度，本系统设计采用集中控制。我们采用可编程序控制器()作为下位机对整套系统的重要参数如炉温、炉内负压、排烟温度进行实时采集监测，并通过监测值对整套系统实现全(半)自动控制。并选用专用的控制机作为上位机，在工控机上采用国内畅销的组态王软件开发本系统的人机界面来集中显示：系统工艺流程、现场各设备运行状态、各主要控制参数值、报警记录、趋势曲线、在线帮助等。

焚烧系统运行全过程的演示及全(半)自动控制，大大减轻了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，克服人为因素对数据指标的影响。工作人员在中控室直接对设备控制，根据工艺要求及系统实际情况的需要，部分设备在现场设置本地控制设备，方便维护及现场操作。

为了更好地实现污泥的处理，保证无害排放，本控制系统由以下构成： (1) 数据采集处理控制系统

数据采集系统完成现场的压力、温度、流量、氧含量、液位及其他辅助设备的相关测点和设备运行状态的实时采集、预处理、报警、存储、计算等功能。具体控制环节如下：

焚烧系统负压自动控制：整套系统在微负压下运行，在回转窑焚烧炉设有负压测点，以监测系统运行时负压值～，并将数值显示在操作柜上，通过反馈信号变频调节引风机的频率，或由人工调整引风机入口调风门的大小来调整引风量，以保证系统在微负压下运行，防止烟气外泄造成二次污染；

烘干系统负压自动控制：为了防止烘干过程中臭气外溢，系统保证回转烘干机在微负压下运行，通过烘干机出口负压测点，以监测烘干机运行时负压值～，并通过反馈信号变频调节循环风机的频率，保证烘干机在微负压下运行； 炉膛温度自动控制：回转窑焚烧的焚烧温度是通过控制燃烧器耗油量大小来实现的，可使燃烧室的温度保持在预先设定的上下限范围内；

烘干机温度自动控制；为了保证烘干效果和烘干的安全，烘干机的温度自动控制是通过控制烟气量的大小来实现的；

袋式除尘器前温度自动控制和保护：为了保护布袋和系统的正常运行，在实现温度自动控制的同时，还设置了自动旁路系统，当烟气温度到达危险值时自动打开旁路系统，该温度点的自动控制是通过控制喷雾吸收塔的喷水量来实现的； 循环风机、引风机变频调速：为了保证烘干机和焚烧炉炉膛负压和防止有害气体外溢，循环风机和引风机的转速随着系统运行的具体工况随时自动调整，以满足系统正常运行的要求；

回转窑、烘干机变频调速：回转窑和烘干机的转速在一定范围内连续可调，以适应不同的焚烧和烘干工况，保证污泥的燃烧效率和烘干效果；

(2) 计算机实时监控管理系统

对所属的装置(单元)的工艺参数、设备运行状态和相关数据进行采集、集中显示、记录、报警；可以直观的显示现场的状态，一定级别的的工程人员可以根据设备实际的运行情况，通过此系统对整体运行进行调整。

软件的报警支持高、低液位报警、液位变化率报警，报警发出时的画面自动转换，报警连锁操作以及报警记录，报警摘要显示等。

软件能显示各种静态图形和随过程状态的动态图形，并能一定程度的显示动画画面。

软件的历史趋势显示和部分应能提取指定的历史数据文件，显示趋势曲线。 图形：整套系统流程图(包括实时数据)。

曲线：包括各种主要监测信号实时曲线——压力、流量、温度曲线。 报表：报警及事件显示、打印，运行报表打印； 注：整套系统的控制水平可以根据用户的要求设计制造。 七、安全、环保、节能措施

本项目在认真解决污泥污染的同时，在防止二次污染产生、节能降耗和消除危害人身、设备隐患方面制定了极其有效的措施：

采用烟气循环干燥可以解决回转窑焚烧炉系统尾气处理的投资巨大、设备庞大的缺点；可以解决烟气污泥干燥的能源消耗问题，降低运行成本。

采用烟气密闭循环干燥，不向环境排放干燥后的尾气，防止恶臭类气体的排放，防止二次污染的产生。在污泥干燥的过程中，不可避免使污泥中的有机物随水分蒸发进入干燥的烟气中，如果直接排放虽然可以降低设备的投资，但会造成二次污染，采用干燥烟气的密闭循环可以杜绝污染气体的直接排放，保护环境，保护工人和周围居民的身体健康。

采用烟气的密闭循环，及时补充低氧量的高温烟气、排放含恶臭类及有机类物质进入焚烧炉焚烧，可以保证系统在低氧量下安全稳定运行，有效防止富氧时粉尘燃烧爆炸的危险性。在干燥过程中粉尘浓度、干燥温度、氧含量是控制的难点和重点，当三个条件(氧气含量～；粉尘浓度～；颗粒温度～℃)都达到时，爆炸将有可能发生。采用烟气(烟气氧含量小于％)作为干燥气源并及时补充和排放，可以保证干燥系统在稳定的低氧条件运行，同时保证干燥气中有机物含量较低。 采用补充低氧量的高温烟气可以提高干燥气体的温度，缩小烟气换热器的体积，降低烟气换热器的材质要求，降低总体投资。

采用先烘干后焚烧，可以合理利用焚烧过程产生的余热，简化尾气余热的冷却系统，减少总体设备投资，降低单台设备的制造、安装难度和强度。同时可以节约直接焚烧必须加入的辅助燃料。

采用先烘干后焚烧可以将工艺操作控制在比较合理的范围内，使各单元工艺操作简单易于控制。

整个系统的设计充分利用污水厂的优势，采用污水厂处理出水作为冷却水、冷凝水和喷淋水，实现以废治废、清洁生产的目的，本系统的污水又返回污水处理厂再处理，实现本系统的水利用的闭路循环，具有较好的效益和效益。 八、系统达到的排放指标

九、系统主要设备清单

序号 设备名称 设备主要参数 (一)干燥系统 干燥机上 进料量大于 料机 回转筒干 燥机 套 套 套 数量 备注

处理量 干燥机进 进料量大于 料机

干固体中的有机物比例：

灼烧减量＜3％Ⅰ类填埋场（惰性废物填埋场） 灼烧减量＜5％Ⅱ类填埋场（生活垃圾填埋场）

上述以灼烧减量规定的有机物的百分比含量意味着，污泥不经过热处理（焚烧）是不满

足填埋要求。

污泥焚烧处置的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到减量化，近年来焚烧法由于采用了合适的,预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自持，并能满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。由于其在恶劣的天气条件下不需存储设备。对于大城市因远离填埋场造成运输费用高的场合，使用焚烧法处置可能是经济有效的。

城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维素木质素。脱水后的污泥发热量约836KJ／kg，掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物配制成\合成燃料\，可作工作炉窑或生活锅炉的辅助燃料。这种处置方法有利也有弊，既解决了污泥的出路问题又充分地利用污泥中的能源，而且污泥不需要作灭病原菌的处理。但是，污泥中的重金属却随着烟尘的扩散而污染空气。另一方面，污泥必须保证在比较低的含水率才能制作\\\合成燃料\\\，因此污泥需要脱水。从目前的技术水平看，机械脱水成本比较高，自然脱水虽然成本低，但时

间长占地大，而且凉晒期间，污泥中的腐臭气污染空气。

在欧盟，1992年污泥焚烧的比例为11％，美国为15％。1962年，德国建议并开始运行了欧洲第一座污泥焚烧厂。过去20年中焚烧的污泥量大幅增加。需要焚烧的污泥中65％以

上的污泥在流化床的焚烧炉中焚烧。

在所有的污泥处理中，焚烧方法产生的剩余物最少，焚烧的另一个优越性在于无异味。其缺点是高成本和可能产生的污染（废气、噪声、震动、热和辐射）。焚烧的成本是其他工

艺的2－4倍。

因此焚烧主要在如下两种情况中应用：由于污泥的性质或量大不能农用；现有的填埋体

积不足。

单一污泥焚烧时，待处理的新鲜和消化的污泥在流化床焚烧炉、多层焚烧炉和多层流化床焚烧炉中焚烧，其中用得最多的是流化床焚烧炉。多年的经验表明，与多层焚烧炉和多层流化床焚烧炉相比，流化床焚烧炉有突出的优点。最大的优越性在于：流化床焚烧的过程中无活动部件，持续和间歇运行中结构稳定，炉中的加热和冷却时间比多层流化床焚烧炉中短得多。此外流化床焚烧炉的耐火墙也简单得多，无需金属部件（例如多层床焚烧炉和多层流

化床焚烧炉的中心轴）的冷却。

污泥和垃圾混合焚烧是一种合理的处置途径。在垃圾焚烧厂待焚烧的污泥应预先脱水或

先干燥。混合焚烧的主要优点在于：

（1）用费用合理的工艺如离心机适度地预脱水即可；

（2）垃圾中蕴藏的多余热量可用于蒸发污泥水分，由此节约原能的消耗，在较大量的污

泥处理中也是如此；

（3）蒸汽锅炉、燃烧室及废气净化设备同时使用于垃圾和污泥焚烧，可降低投资和运行

成本。

由于污泥含有不同性质的物质，必须使污泥在垃圾中尽可能均匀分配。如果在焚烧前将污泥和垃圾在一个大滚筒中几小时均相比，就可达到这个要求。脱水的污泥也可在振荡干燥器中用垃圾燃烧的高温烟气干燥，然后直接鼓进燃烧室焚烧。燃烧温度为800℃－1000℃。

由于焚烧工艺能较大幅度地减少重要的有害物质和缩小废物体积，将会具有愈来愈重要

的意义。但其价格昂贵，也严重影响了在我国的处置使用。

污泥工业化利用有以下几件：

（1）干污泥颗粒：发电厂燃料掺合料，污泥干馏提取焦油焦炭、燃料油和燃气等

（2）污泥燃烧灰：水泥添加剂，污泥砖、污泥陶粒等建筑材料。

（3）污泥细菌蛋白：制造蛋白塑料，胶合生化纤维板等。

（4）污泥气：燃料，动力燃料，制造四氯化碳、氢氰酴、有机玻璃树脂、甲醛等化工产

品。

3 天津市各污水处理处理厂污泥泥质评价

3.1污泥有机物质含量和营养成分

污泥有机物含量对污泥处理和处置有很重要的决定意义。莫开伯（Mocobe），埃肯弗尔德(Echenfelder)研究证明，污泥的可消化程度与污泥中有机物含量呈正比关系，新鲜污泥中的有机物含量越高，有机物分解程度也越高，关系曲线表明，当有机物含量为70％时，分解率可达70％，而有机物含量在35％时，其分解度不足20％。这种关系表明，评价污泥可消化度要依赖于污泥有机物含量的多少，污泥消化处理产气量除了污泥有机物含量的影响外还要特别关注污泥的组份，表4 是有机组份与气体发生量的关系；纪庄子；东郊污水处理厂污泥有机物组份见表5所示，说明我国城市污水处理厂污泥组份以碳水化合物为主（约占50％以上）。一般中温消化每立方米污泥（97％含水率）产沼气约7m3左右，国外如日本10m3/m3.泥, 0.7～0.8m3气/kgvss，两相消化0.9～1.1m3/kgvss。所以以单方污泥产气量作比

较是不科学的，它隐去了有机物分解率的决定性的效果。

污水污泥施用于农田的土地利用之所以受到人们的密切关注和重视，除了污泥中含有大量有机物成份外，更重要的是污泥中含有比较丰富的氮、磷、钾等元素。美国16个城市下水污泥泥质分析统计结果，氮占2.88%，磷占1.61%，钾占1.22%。表3表明了天津经济技术开发区第一污水处理厂、天津市纪庄子污水处理厂、东郊污水处理厂污泥与农家肥的比较。

表3说明了各污水厂污水污泥氮、磷、钾营养成份均比农家肥高。

3.2 污泥中的重金属和有毒物质

评价污泥中的重金属和有毒物质，主要鉴于污泥的土地利用问题，各个国家均制定了农用污泥的标准和施肥作业的规定。当考虑污水处理厂污泥处置方案时，务必对其所含重金属

和有毒物质进行处置方案，施用目标的评价。

我国农用污泥中污染物控制标准值（GB4284－84）中共列出11项指标，欧美等国家和天津地方标准均给出Zn、Cu等8项控制值天津三座污水厂污泥中重金属含量与国家标准值

对比。

3.3 污泥的热值

对污泥的后处置和综合利用，除了注意到污泥中的有机物含量及有毒有害重金属之外，污泥中也含有一定的热值。当考虑污泥焚烧处置时，可以作为参考。表7是城市污泥和其他

燃料热值的对比。污水污泥的发热量相当煤炭的36.4%，属低值燃料。

3.4 纪庄子污水厂污泥卫生学指标

由检测结果看出，城市污水污泥，不但生污泥和剩余活性污泥中含有大量的细菌，大肠菌群，蛔虫卵和肠道致病菌等，就是经过中温消化后的污泥除肠道致病菌可杀灭外，细菌、大肠菌群和蛔虫卵残留数量仍很可观，因此不少国家和地区主张，城市污水污泥必须经过高温堆肥处理后，才能作为肥料施于田间。国内不少专家学者也认为：从卫生学指标和角度分析与评价，经中温消化的城市污水污泥不能达到无害化的标准，污泥经高温（55～65℃）堆

肥后大肠菌值大于10，蛔虫卵死亡率可达95%以上。

4 天津市污水污泥处置方案的建议

建设部、国家环保局、科技部：建城[2000]124号关于印发《城市污水处理及污染防治技

术政策》的通知中：

5 污泥处理

5.1 城市污水处理产生的污泥，应采用厌氧、好氧和堆肥等方法进行稳定化处理。也可

采用卫生填埋方法予以妥善处置。

5.2 日处理能力在10万立方米以上的污水二级处理设施产生的污泥，宜采取厌氧消化工

艺进行处理，产生的沼气应综合利用。

日处理能力在10万立方米以下的污水处理设施产生的污泥，可进行堆肥处理和综合利用。

采用延时曝气的氧化沟法、SBR法等技术的污水处理设施，污泥需达到稳定化。采用物

化一级强化处理的污水处理设施，产生的污泥须进行妥善的处理和处置。

5.3 经过处理后的污泥，达到稳定化和无害化要求的，可农田利用；不能农田利用的污

泥，应按有关标准和要求进行卫生填埋处置。

结合我国是农业大国国情和天津市污泥泥质组份，天津市污水厂污泥处理与处置工程推

荐方案为：

（1）大型污水处理厂（规模大于10万m3/d）,污泥处理宜采用厌氧消化，尽可能利用

生物能。

（2）小于10万m3/d规模的污水处理厂污泥可直接采用堆肥处置和综合利用。

（3）污泥处置建议\污泥高温堆肥与卫生填埋综合处置方案\

5 综合效益评估

（1）污泥堆肥是污泥稳定化、无害化处理重要方法，经高温堆肥后污泥，不仅消除了污泥恶臭对环境的污染，同时杀灭致致病菌、虫卵，还可显著降解有毒有害物质，消除二次污

染，对保护环境具有明显的社会效益和环境效益。

（2）堆肥产品含有多种植物生长促进剂，有机腐殖质含量占一半以上，是一种品质优良的有机复合肥或生产有机菌肥，精加工产品预计越来越有广泛的市场，可产生较好的经济效

益。

（3）污泥简易干燥处置后进行卫生填埋或进一步干燥用于填地前者造田，后者可作用工

程建设用地有较好的社会环境和经济效益。

（4）预计高温堆肥工艺粗有机复合肥生产成本300元／t左右，市场价格500元／t左

右，精加工有机复合肥生产成本约500元／t，市场价格800元／t左右可以接受。

深圳市南山污水处理厂生污泥脱水实践

1 前言

深圳市污水排海工程是国内首先实施的一项大型城市污水处理工程，该工程的处理水量为73.6万m3/d，服务范围东起福田区皇岗路，西至南山区的特区中西部地区，服务面积103km2。工程分期实施，第一套系统35.2万m3/d规模已全面投入运行。

该项工程源于“六五”国家科技攻关课题，清华大学的研究成果“深圳河（湾）水环境容量研究”。“研究”详细分析了特区水环境的承受能力及市政发展规划，建议建设贯穿特区中、西部的截污干管，将市政污水经一级处理后采用海底扩散器排放入珠江口的伶仃洋，具有明显的社会、环境、经济效益。深圳市政府采用了该项研究成果，南昌有色冶金设计研究院（设计总承包单位）、深圳市市政工程设计院、第九设计研究承担了设计工作，并由深圳市给排水工程建设指挥部组织建设实施。

2 系统组成

2.1系统组成

福田区皇岗路以西的污水，截流提升后经两条污水排海干渠并沿途截留污水至南山污水处理厂，污水经一级处理后通过排海泵房压力输送至妈湾的工作井，再经海洋放流管海底扩散器排入珠江口伶仃洋。 2.2 南山污水处理厂处理工艺

污水经总提升泵房格栅截污，并由潜水泵提升经细格栅进入曝气沉砂池，污水曝气沉砂后，经流量计，再通过配水井配水至十二座φ45m辐流式沉淀池。沉淀池出水由排海泵房加压输送至工作井，经海底扩散器排入珠江口。沉淀池污泥静压排出，生污泥直接送至压滤机脱水。 2.3 污泥处理

污水处理厂原设计设污泥消化系统，消化后污泥量为915m3/d，利用芬兰无息贷款引进3台带式压滤机。后因故未实施污泥消化，改为生污泥脱水工艺。

与此同时，工艺还可以采用一定量的经过预热的工艺气体，与物料的运动方向一致，在处理器的内部与高速涡流形成共同作用，推动物料沿内壁向出口方向做螺线运动，物料颗粒在工艺气体的反复包裹、携带和穿流下，实现强烈的热对流换热。

在圆柱形处理器内有与之同轴的转子，在转子的不同位置上装配有不同曲线的桨叶，转子通过处理器外的电机驱动，高速旋转，形成强烈涡流。物料在高速涡流的作用下，通过离心作用，在处理器内壁上形成一层物料薄层，该薄层以一定的速率从处理器的进料端向出料端做环形螺线移动，物料颗粒在薄层内不断与热壁接触、碰撞，完成接触、反应、灭菌或干燥等过程。

意大利涡龙设备与工艺公司（VOMM）是世界污泥干化处理设备方面的重要供应商，在污泥和湿性垃圾处理方面具有近20年的经验，这些经验来自其涡轮薄层干燥技术在制药、化工、食品行业的广泛应用和长期积累。

VOMM涡轮干燥技术可实现①减量化：干燥处理后(含水率<5％)仅为脱水后污泥(含水率为70％～80％)体积的20％～25％，减量率>70％；②无害化和稳定化：干燥工艺可将污泥均匀加热到巴氏消毒温度并保持一定的时间，可以保证对微生物及病菌的彻底消灭，而且干燥后污泥的含水率(<5％, )低于微生物生存所需的含水率(≥23％)要求，因此在干燥污泥进一步处理、贮存和运输过程中不会产生腐化、发臭等问题；③资源化：污泥的资源价值主要是所含r的植物养分(N、P、K、有机物)和生物能，在干燥工程中有效地去除了污泥中的重金属，并保护污泥中的植物养分和生物能不被破坏。同时，由于其贮存和运输特性比脱水污泥大为改善，可为绿化、农业利用创造更大的可能性。污泥的生物能还可通过燃烧的方式回收。④商品化：VOMM工艺在干燥的同时可以完成造粒过程，干燥污泥可以形成规则的圆形颗粒，这样更便于包装和运输、以商品的方式投入市场。

VOMM涡轮干燥技术的优势在于：

1）运行经济。VOMM涡轮干燥技术的特点是结合热传导和对流两种热交换方式进行干燥，可处理任何初始含水率的污泥。而且干燥器的能耗是目前世界上最低的，是现有可行的最为经济的干燥技术，其低廉的运行成本更适合国内需求。

3）运行灵活、可*。干燥器独特的干燥工艺可以处理任意含水率的污泥和残渣，而且可按照最终产品的要求达到任何含水率。在反应过程中也可根据需要添加不同的药剂或化学制剂，从而中和污泥的化学活性或消除其中的重金属成分。反应温度和滞留时间都可实时监控，不会造成过热或燃烧现象。涡轮转子驱动和支撑部分都不接触污泥，使设备的运行更加可*。

意大利涡龙公司涡轮干燥机外形

德国拉文斯堡公司的流化床污泥干化系统采用污泥直接加料设计，其特点是将污泥直接送入流流化床干燥机内, 而无需任何前段准备。流化床干燥机只是一个简单的金属盒, 在那里干化和造粒同时完成。干燥机内充满了大量的干化的颗粒。 脱水污泥由泵送入流化床, 同时由特殊装置将其切碎后进入床内。这些脱水污泥迅速地与床内的干颗粒混合。由于很好的能量和物质交换条件的存在, 水份迅速蒸发, 最终使床内的干颗粒的含固率达到90%。在干燥机内, 污泥的造粒随着水份的蒸发自然发生, 同时颗粒在床内运动。污泥直接加料系统对污泥的特性变化不敏感, 也就是说该系统不需要不同污泥的事先混合。颗粒在流化床内形成。 这种直接加料系统是一全自动系统, 无需操作工人的管理. 1）流化床污泥干化技术

流化床污泥干燥机的结构从底部到顶部基本上由三部分组成：

风箱：在干燥机的最下面，用于将循环气体分送到流化床装置的不同区域，其底部装有一块特殊的气体分布板，用来分送惰性流化气体。该板具有设计坚固的优点，其压降可以调节，保证了循环气体能适量均匀地导向整个干燥机。

中间段：在该段，热交换器内置于此。使脱水污泥的水蒸发的所有能量均通过此热交换器送入。通常蒸汽或者热油可作为热交换的热介质。

抽吸罩：作为分离第一步,用来使流化的干颗粒脱离循环气体，而循环气体带着污泥细粒和蒸发的水分离开干燥机。

通过流化床下部风箱,将循环气体送入流化床内。颗粒在床内流态化并同时混合。通过循环气体不断地流过物料层,达到干燥的目的。 （1）污泥进料系统

脱水污泥被送入料仓，而外厂的脱水污泥由卡车送入厂内的污泥接收仓,然后用泵将污泥打入料仓，从料仓这里,含固率在20～37%之间的污泥由泵直接送入流化床内, 无需污泥的预先混合和其他准备工作。 （2）气体循环系统

流化床干燥机在密闭的惰性气体循环中运行。循环气体将床内的细粉和蒸发出的水份循环带出。细粉通过旋风分离器被分离, 而气体中的水份通过冷却器采用逆向喷淋法洗涤。被分离出的细粉则送入混合器内与脱水污泥混合后再次进入流化床内, 通过干化后其含固率也是90%。这保证了最终产品的颗粒直径和无尘。于是被干化的无尘颗粒通过出口离开流化床干燥机。 （3）最终产品的处理

干化产品在惰性气体回路中通过流化床振动冷床冷却至<40°C。循环气体的处理同干化回路中气体的处理类似。气体通过冷却器洗涤后由风机送回至冷却床。而干化颗粒被送入产品料仓。 （4）控制

流化床干燥机的控制简单, 完全实现自动化, 无需夜间值班。产品料仓内的干颗粒无需测量和调整。流化床内强烈的物质和能量的转换保证了在床内温度85°C的前提下其最终产品的含固率均为90%。为保证流化床内温度的恒定, 污泥的送入量会不断调整。

流化床干燥机的干化能力由能量的供应所决定, 即由热油温度或蒸气温度决定。根据所能获得的热量和床内的固定温度85°C, 一个特定的水蒸发量被确定。进料量的波动或进料水分的波动，在连续供热温度保持恒定的情况，会使蒸发率发生变化。一旦温度变化，自动控制系统分别通过每台泵的变频调速控制器调节给供料分配器供料泵的供料速率，从而使干燥机的温度保持恒定。根据污泥的特性和污泥的含水率, 污泥的进料量有所变化. 这一概念保证了系统始终达到一个最佳蒸发率的状态。

荷兰Beverwijk污泥干化厂应用了循环流化床工艺，该厂建于1996年，设计年处理能力为100000T/a，污泥来自15家污水处理厂，进厂污泥含固率20-25%，干化污泥含固率在90%以上，尾气处理采用生物过滤，热源为蒸汽汽轮机，最终干化污泥颗粒运往水泥厂或燃煤发电厂进行利用。污泥干化系统运行良好，年运行时间长达8000h以上。

Andritz购买了EcoDry技术，在其污泥干燥系统的基础上，开发了一种新型的污泥干燥焚烧系统。该系统是在其DDS污泥干燥系统的基础上，首先将湿污泥干燥到水分10%以下，再将干污泥加入旋风式焚烧炉进行焚烧。焚烧产生的热量用于湿污泥的干燥。因此，这个污泥干燥焚烧系统不需补充任何热能，只消耗电能。但这个污泥干燥焚烧系统的投资巨大，因为在投资已经很高的基础上，还需要焚烧炉。具体的总投资不祥。此污泥干燥焚烧系统只在欧洲有两个应用厂家。

6.常州市排水管理处和市第一热电厂、市政设计院等单位经过研究，把污泥通过压力泵送到温度高达900多度的锅炉内燃烧，焚烧的效果非常好。经过测算，每吨污泥（干污泥？湿污泥？）的综合处置费为80多元，仅为卫生填埋和干化处置费用的50%。而且，污泥经焚烧产生的泥灰还能成为制砖原料。 7.2003年8月，盛泽镇政府与浙江朗地公司联合投资1000万元，建成了盛泽镇水处理发展有限公司污泥处理厂，并于2004年2月正式投入运行。这个污泥处理厂采用浙江大学环境与生物地球研究所翁焕新教授的发明专利技术，将干燥后的污泥制成颗粒产品，分别利用到制砖和燃煤行业。这样处置污泥，不仅节约了大量土地资源，减少了二次污染，还大大降低了污泥处理费用。 8.江阴康源污泥处理工程

该工程主要采用浙江大学环境与地球生物化学研究所翁焕新教授的“将污水处理中产生的污泥烧制成轻质节能砖”的技术及发展型技术，不仅成本低，而且在国内同类技术中属前列。康顺污泥处理工程所利用的是该技术的第三代改良技术，利用热电厂的烟气对污水厂的污泥进行干化并资源化利用。该技术最大的优点是充分地利用了热电厂的废气资源，以废制废，将污泥干化中的能源成本大大降低，回避污泥直接与煤掺烧产生的大量煤耗，从而降低了污泥处置的整体成本，而且利用这项国家发明专利及相关技术来处置污泥，

可以大大保持污泥的热值，污泥成品可以作为热电厂的辅助燃料，这样可以降低热电厂的能源费。采用该技术，每吨污泥的处置成本不到二十元，而且为热电厂每年节约几百万元的能源费，可以说是一举两得。 在经过大量试验和实际应用后，该项工程将于4月底竣工，预计日处理量在200吨左右。

污水处理厂的污泥问题已经成为目前我国亟待解决的环境问题之一。城市污水处理厂的污泥处理与处置问题不仅仅是一个技术层面需要进行进一步研究的问题，而且还是一个观念上需要进一步重视、资金上需要进一步扶助、政策上需要进一步倾斜的环境问题。

目前在国内城市污水厂的建设和运行中存在不少的问题，以BOT、TOT等为代表的融资方式和建设、运行方式日益兴起，这在一定程度上解决了国家市政、环保建设的资金缺口，可是如果新建和已建的污水处理厂只重视污水的处理，而忽视了污水处理过程中产生的污泥的处理，那么其结果只能是表面上解决了水污染问题，可是又造成了严重的污泥问题，而后者在根本上又造成了地下水等水体污染，如此造成的恶性循环将对我国的环境保护造成极大的伤害。

根据对当前污泥处理与处置的研究和应用现状的考察，可以发现以下污泥处理与处置的发展现状和趋势： 1.污泥处理日益被人们所重视，以上海石洞口污泥干化焚烧工程为代表的污泥处理处置项目的建设标志着我国污泥处理与处置已经进入工程实施阶段；

3.目前国内污泥脱水设备以带式压滤机为主，而且目前国内的带式压滤机的产品性能已逐渐向国际产品*拢，并且向浓缩-脱水一体机方向发展。离心脱水机因其脱水效率高、占地小等优点在国外应用很多，目前国内也已经开发了大型、高效的离心脱水机械，随着技术的进步，离心脱水机噪音大等缺点逐渐被消减，其应用前景还是比较好的；

4.污泥干化技术在国内应用不多，相关的设备生产厂商也比较少，国内的技术水平与国外相比还存在比较大的差距。国外的污泥干化技术设备种类很多，但是由于在国内的应用较少，所以在选择的时候还应当慎重，同时应该考虑与后继污泥处置工艺的衔接。鉴于国外产品的昂贵的价格，在现阶段引进国外技术、开发自主产品比单纯进口国外产品更适合我国国情，或者投入一定的精力和经费研究开发适合我国国情的污泥干化技术设备。

城市污水处理厂污泥干燥焚烧处理的可行性研究

城市污水处理厂污泥干燥焚烧处理的可行性研究

一、概述

在城市污水处理过程中，不可避免的将产生含有大量有机物、丰富的氮、磷以及重金属物质，含水率很高的污泥。随着污水处理率及处理程度的提高，污泥产量不可避免的会随之愈来愈大，致使污泥的处置问题日益严重。污泥是城市污水处理厂的必然副产物，污泥的共同特点是水份很高，一般可达25～98％，体积庞大，不易处理。污泥对环境的危害主要包括使水源水质恶化，污染土壤和农作物等。随着人们生活水平的提高和生产规模的扩大，污泥这种污染物质的危

害性也日益明显。污泥的适用处理技术应使污泥减容、稳定化和无害化。

二、国内外污泥处理技术及其发展趋势

1、欧盟国家污泥处理技术发展趋势

目前国外广泛采用的污泥处置技术可以归纳为三大类：①土地处置，包括污泥农用和应用

于森林或园艺；②单独或者与生活垃圾等共同填埋；③热处置。

由于可使用土地面积、处理成本、越来越严格的环境标准以及资源回收政策的普及等因素，欧盟国家普遍认识到污泥的填埋处置不是一种可持续的发展方法，许多成员国对填埋污泥的物理性质有了正式或实验性的限制，这种限制是基于促进污泥有机物质的利用以及减少填埋场甲烷气体和渗滤液的考虑而制定的。也有观点认为污泥的热干燥是克服这种限制的一种解决办法，但是在对填埋污泥有机物总量进行限制的国家，这仅仅是一种短期的补救办法，故在不久的将来，德

国、法国、丹麦以及其它国家，可能仅有污泥焚烧灰是适宜于填埋的污泥形式。

2、石洞口污泥干化焚烧系统

上海市石洞口污泥干化焚烧厂是国内第一家污泥焚烧处理的工程实例，日焚烧干污泥220吨，采用污泥浓缩-机械脱水-流化床干化-流化床焚烧的工艺路线，设备主要以进口设备为主，

2004年底正式投入运行，开辟了国内污泥处理处置的新路线。

上海石洞口污水处理厂采用活性污泥法，污水量大、产泥量也大，如果采用填埋法处置污泥，在石洞口附近合适区域会面临占地面积较大而难以寻找处置场的问题，二级污水处理厂污泥有较高的热值，在一定的含水率以下，具有自身持续燃烧的可能，因此石洞水污水处理厂污泥采

用焚烧法处置。

由于污泥干化和污泥焚烧相结合比单污泥焚烧一次性投资少，处理成本低，故污泥干化往

往是焚烧的前处理。污泥干化可使污泥含水率控制在10％～40％，减少了污泥的体积和重量，

降低了运输费和填埋费，而且污泥的臭味大为减少。

上海市石洞口污泥干化焚烧厂污泥处理系统主要由流化床污泥干化装置、流化床污泥焚烧炉和烟气净化装置等组成。污泥干化所需热量由干化后的污泥焚烧余热提供，不用辅助燃料，系统可实现热量自平衡。从污泥无害化和减量化看，焚烧方案有明显的优点。焚烧后少量的泥灰可

用于混凝土、砖瓦制品、路基路面的骨料和工程建设的回填土。

三、污泥焚烧特性分析

根据已经进行的污泥特性试验，污泥（干态）分析基在物理性质、元素分析、工业分析和低位发热量等方面与褐煤有许多相似之处，尤其灰分和低位发热量相近，固定碳的含量则低得多，

所以可充当低档燃料使用。

同时，污泥的焚烧特性与煤又有一定的差异，它有较低的分解温度、起燃温度和燃尽温度，燃烧完全所需的时间也较少。产生这种差别的主要原因是由于它们具有不同的组成和结构，污泥主要由低级的有机物组成，如氨基酸、腐殖酸、细菌及其代谢产物、多环芳烃、杂环类化合物、有机硫化物、挥发性异臭物、有机氟化物等，其结构比较简单，并且已经过二级生物氧化，受到不同程度的分解破坏，易于高温分解；而煤主要由多环芳烃网状物组成，结构致密，含碳量高，

受高温不易分解，分解所需时间长。

此外，污泥中SO2、NOx 的释放温度均低于煤。一般污泥中的硫以有机硫的形式存在，硫铁矿硫及硫酸盐硫含量很少，而煤中的有机硫含量较低，硫铁矿硫及硫酸盐硫占多数，有机硫在高温下易于分解、挥发，而硫铁矿硫结合较牢固，分解需要一个过程，因此污泥易于释放SO2 。试验表明，在含硫量相同的条件下，污泥释放的SO2 比煤高出4倍。类似地，污泥中的氮主要以有机氮的形式存在（蛋白质氮、低级脂肪胺等），有机氮在高温下容易挥发；煤中的氮主要以杂环型氮的形式存在，杂环形氮的分解需要一个过程，这种结构形式的差异决定了氮分解温度的

不同。

从以上分析可以看出，干态污泥比煤容易燃烧。但是脱水污泥因含有70 %～80 %水分，燃烧工况完全不同（脱水污泥的低位发热量仅为2,713～971 kJ / kg），为了使脱水污泥能在锅炉中直接燃烧，一般都需添加适量辅助燃料（煤或油）稳燃，但这样需要消耗大量煤或油及其它

能源。

四、污水厂污泥干燥焚烧循环系统设计方案

1、方案选择

污泥处置方案多种多样，但最终目的都是要达到无害化、减量化、资源化的目标。

（2）通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二

次污染；

（3）达到污泥的无害化与卫生化；

（4）在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气等。

污泥稳定化处置以厌氧消化为主，发达国家广泛采用，欧美、日本、独联体等国家，用厌氧消化处理污泥占污泥量的一半以上。表1示出欧洲各个国家污泥处理方式所占比例，厌氧平均占58％，发达国家六十年代，对污水处理厂污泥处理处置系统的装备已达到先进的成套产业化水平，如污泥消化系统设备、污泥浓缩脱水设备、污泥干燥焚化设备、沼气综合利用设备、污泥高温堆肥系统装备以及污泥固化工业利用技术与设备，八十年代末又应用湿式氧化技术处置污泥。我国城市污水处理厂污泥处理起步较晚，八十年代中期建设城市大型污水厂，污泥处理也采用中温厌氧消化，引进先进技术的同时也引进了设备，尤其是借助国外贷款建设项目中，污泥处理系统装备几乎全部需要进口。近十多年来，我国城市污水厂污泥处理技术和某些单项专用设备有较大发展，积累了中温厌氧消化技术的丰富经验，而在污

泥处置和最终出路方面尚属试验研究阶段。

污泥无害化主要包括杀死虫卵，减少病菌和消除重金属的污染，后者只能从上游污染源的严格控制来解决，污泥处置和综合利用方法有填埋、焚烧、排海、制造建筑材料等途径。

表2列出欧洲各国污泥产量及处置方式所占比例。

据美国环保署估计，美国15300个城市污水处理厂中，年产干固体污泥769万吨，45%的污泥用于农林业，21%进行填埋，30%用于投弃海洋。焚烧法由于能耗高，所以只占3%。原西德年产干污泥约200万吨，农田利用占32%，填埋占59%，焚烧占8%。日本55%的污泥进行焚烧，35%的污泥进行填埋，约9%的污泥进行农田利用。污泥排海处置，由于对海洋越来越高的要求，许多国家已停止使用。污泥焚烧以日本、德国、奥地利等国占比例高，一般大型污水厂污泥通过焚烧无害化，产生的热能可回收利用，污泥减容减量化程度很高，但焚烧投资巨大，操作管理复杂，能耗和运行费均很高，近期内我国还不能全面推广采用。据报导，日本拟研究污泥焚烧后残渣融铸成块石堆砌的处置方法。总之，在大多数国家中，特别是发展中国家土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径，而随着可填埋范围的日益减少，土地利用将是一个主要的发展方向。我国是一个发展中的国家，又是一个农业大国，城市污

水污泥的土地利用应是一项重要的途径。

污泥的最终处置途径：

污泥的土地利用已有多年历史，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的各种

微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作

物的生长。污泥的土地利用是一种安全积极的污泥处置方式。

尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但是，污泥中也含大量病原菌、寄生虫（卵），以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性元素等难降解的有毒有害物。一般来说，污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后（污水处理过程的净化和污泥高温堆肥），才能作土地利用，否则，污泥中的有毒有害物会导致土壤

或水体污染。

为此，欧美国家根据各自具体情况制定城市污泥土地利用技术标准。英国的标准内容主要有污泥中各项有毒有害物、pH指标的测定，污泥无害化、卫生化、稳定化处理后各项指标值，土地类型及其性质的测定，处理后的污泥土地适用范围。美国联邦政府对城市污泥的土地利用有严格的规定，在《有机固体废弃物（污泥部分）处置规定》中，将污泥分为A和B两大类：经脱水、高温堆肥无菌化处理后，各项有毒有害物指标达到环境允许标准的为A类，可作肥料、园林植土、生活垃圾填埋坑覆盖土等所有土地类型；经脱水或部分脱水简

单处理的为B类污泥，只能林业用土，不能直接用于改良粮食作物耕地。

污泥农用从我国具体情况来说是最为可行、最为现实的处置方式。其特点为： （1）可大量处置污泥，原则上只要污泥达到国家有关标准就可用于农田； （2）污泥参与农田的物质循环过程，污泥中的氮、磷、钾、有机质及微量元素是良好的

农用肥料，对农作物有增产作用；

（3）污泥中有机质、腐殖质可改善土壤结构，是良好的土壤改良剂； （4）污泥农业利用使生产费用降低，适合我国目前的经济发展状况。

污泥农用必须注意：

（1）严格控制污水厂污泥的有毒、有害物质及病原微生物达到国家标准； （2）应该特别注意污泥中重金属的含量，根据其土壤背景值等情况，严格按照计算得到

的污泥施用量进行施用；

（3）一般来说某块农田使用污泥数量有一定限度，当达到这一限度时，污泥的农用就应

停止一段时间后再继续进行；

（4）农业利用应在安全施用量之下控制使用，同时整个利用区应该建立严密的使用、管理、监测和监控体系。关注区域内的土壤、地下水、地表水、作物等等相关因子的状态和变化，并根据发生的变化作出相应的调整，使得污泥的农用更加安全有效，促进农业的可持续

发展。

污泥高温堆肥技术，其特点为：

（1）自身产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化； （2）使纤维素这种难于降解的物质分解，使堆肥物料有了较高程度的腐殖化，提高有效

养分；

（3）基建费用低、容易管理、设备简单；

（4）产品无味无臭、质地疏松、含水率低、容重小、便于运输施用和后续加工复混肥（商

品肥）。

目前世界各国采用的方法有静态和动态堆肥两种，如自然堆肥法，圆柱形分格封闭堆肥法，滚筒堆肥法，竖立式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺，这些方法都在不断发展和完善。美国八十年代初开发了比较完善的贝尔茨维尔好氧堆肥法，主要采用堆底穿孔管道通入空气的方法，防止臭气扩散，比较安全卫生。美国、德国、荷兰等发达国家大多由

污水厂出资，国家政府资助交专业公司承包产业化经营，堆肥产品作为商品出售。

污泥连续发酵工艺利用快速发酵回转仓完成中温、高温发酵工艺是目前国际上较为先进也是较为普遍使用的处理方法。它具有高效、防臭、成品质量高的特点。在美国、日本、欧洲广为采用。例如：日本在1954年建成第一座污泥堆肥中心，到90年代末已建了35座。目前日本最大的堆肥厂在北海道的札幌市，发酵仓和生产线及袋装产品很具规模，而且机械化、自动化程度很高。丹诺（DANO）发酵器，是一种古老而现代的好氧发酵设备，开始用于城市垃圾的处理，后来这种方法被引用到污泥处理施用农田。丹麦DANO公司的发酵器转筒直径3.5m，长度36m，德国Reinstal公司的发酵器，直径3.75m，长度40m，还有直长达4～5m，长度60m以上的，如KM-102A型、KM-101型等。丹诺发酵仓污泥腐熟周期能达到3个昼夜以内，污泥的干燥技术常用于污泥焚烧的预处理，这在发达国家已较普遍。英国万历普厂引用了DANO公司的机械堆肥技术年产粉状4万吨。美国洛杉矶、佛罗里达、宾夕伐

尼亚等地都建有同类的工厂。

我国近几年在北京、天津、唐山、太原、深圳、大连、石家庄、淄博、秦皇岛及俆州等城市，进行污泥高温堆肥、干燥制肥等方面的研究，取得了工艺技术方面的初步成果。天津市污水处理研究所在纪庄子污水处理厂污泥高温堆肥的试验和研究在我国也是进行的大量的工作，探索出一套少加甚至不加调节剂、工艺简单、便于操作管理的污泥堆肥工艺，同时

提出了工艺流程和技术参数，为生产线的设计与建设提供技术依据。

将消化污泥或生污泥均匀混合，调至试验所要求的含水率，装入堆肥试验反应器。在反应器内的中间位置设置湿度计或热电偶温度巡检仪，适当位置设置取气测氧装置，以便随时测定堆肥物料中湿度变化及O2、CO2含量变化。由转子流量计控制通风量，使用气体分析仪测定堆肥层中瞬时氧含量。每天测定温度3－5次，测定O2、CO2含量2－3次。定时取堆肥物料混合泥样测定污泥含水率和有机分，待堆肥过程结束时进行堆肥产品全分析，并测

定大肠菌值和蛔虫卵等卫生学指标。试验中主要控制参数和测定项目如下：进泥含水率的控制。调节进泥含水率为50％－65％左右，研究不同的污泥干燥方式对堆肥工艺的影响。经风干含水率为20％－30％的污泥和脱水泥饼混合堆肥；经风干含水率为50％－60％的污泥直接堆肥；经堆肥熟化后的产品与脱水污泥混合堆肥。污泥堆肥供气量的控制。考察供气量在10－50m3气／(t·h)范围内对污泥堆肥工艺的影响，研究堆肥工艺的最佳供气量，根据堆

层温度确定倒垛频率和倒垛周期。

在发酵的过程中，适当倒垛可以使堆肥物料混合得更为均匀，堆层表面和死区中未得到充分分解的有机物得到充分降解，同时倒垛还可以提高堆肥物料的孔隙率，有利于通风供氧。

堆肥的周期即堆肥物料在发酵装置内的停留时间取决于堆肥产品达到稳定化无害化要求所需要的时间，可以用腐熟度的指标确定堆肥周期。通过试验研究，堆层中的温度经50℃以上高温持续5-7d以后，逐步下降40℃以下，堆层中的O2浓度可恢复到20％以上，CO2浓度在1.0％－2.0％以下，耗氧速率显著降低，达到以上指标后可以认为污泥中可降解的有

机物质基本分解完全。

生污泥经高温堆肥处理，各种微生物的数量都有下降，其中以细菌、放线菌尤为显著。由此可以认为，随着毒性有机物浓度的降低，微生物的数量也随之下降，即微生物类群的数量变化与毒性有机物的含量呈正相关关系。消化污泥高温堆肥整个过程中，发酵池内微生物的数量变化均呈现一定的规律性，即前期（5－15d）较少，中期（0－5d）波动，后期（15－20d）增多；发酵条件下，细菌、放线菌和霉菌不仅都能生长，而且其数量变化的规律也同前述比较趋于一致。因此可以证明，毒性有机物的降解效果是以细菌、放线菌为主的微生

物综合作用结果。另外，还对高温堆肥处理前后污泥中有机物的毒性进行了研究。

以堆肥处理前、后消化污泥的提取液为试验液，以草履虫为试验对象，进行了综合毒性研究。结果表明，两者的半致死浓度相差近10倍，说明对毒性有机物的降解效果是显著的。

北京密云污水处理厂，采用动态污泥高温发酵仓，已取得生产性试验初步成果。与化肥复混的商品有机肥已作为商品出售。深圳市沃绿肥料公司利用深圳浜河污水处理厂脱水泥饼，并辅以其他添加剂，生产出有机复合肥、菌肥，以散装的颗粒肥投放市场，产品质量符合国家和广东省有关标准。另售价600～800元／t；唐山市西郊污水厂静态高温堆肥已进行了5～6年在生产设备方面近几年有很大提高，并申报专利产品；大连市开发区第一污水处理厂富磷污泥脱水后经干燥处理，大大减少了污泥容积（干燥设备采用DKRC型干燥机），便于堆放、填埋、贮存和进一步利用，每吨干燥污泥生产成本约380元，其他城市如石家庄、太原、西安市等均作过污泥有机肥的试生产试验正在进一步研究开拓市场，降低成本。达到规模、

经济，以取得合理的经济效益。

污泥填埋处置的基本方式是城市污泥经过简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好处一是污泥无毒无害化处理成本低，不需要高度脱水（自然干化），二是

既解决了污泥出路问题，又可以增加城市建设用地。

污泥的卫生填埋始于60年代，是在传统填埋的基础上从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的工程操作方法。到目前为止，已发展

成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资少、容量大、见效快。

然而，城市污泥卫生填埋也存在许多问题，如填坑中含有各种有毒有害物经雨水的浸蚀和渗漏作用污染地下水环境，这对以下下水为生活水源的地区来说是不安全卫生问题。此外，适宜污泥填埋的场所因城市污泥大量的产出而显得越来越有限。据一份关于污水污泥情况调查报告预测，到2005年，欧盟国家的污泥卫生填埋场所仅能容纳污泥总产量的17％。

所以说，污泥作卫生填埋处理时，除了要考虑城市周围是否有适合填埋的低地或谷地之外，理应考虑到环境卫生问题。建设污泥卫生填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样，地址须选择在底基渗透系数低且地下水位不高的区域，填坑铺设防渗性能好的材料，卫生填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施。目前我国修建的卫生填埋场中，都用高密度聚乙烯为防

渗层，避免了对地下水源及土壤的二次污染。

1992年欧盟大约40%的污泥采用了填埋处置，由于污泥填埋对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，地基需作防渗处理以免污染地下水等，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小。美国环保局估计，今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭。与1984年相比，欧盟国家污泥填埋量增加了4％，但同期污泥总量却增加了16%]。

这意味着填埋并最终不能避免环境污染，而只是延缓了产生时间。

在污泥不能被农用的情况下，污泥必须被填埋或焚烧。污泥填埋是欧洲，特别是希腊、德国、法国在前几年中应用得最广的处置工艺。在将来的发展中填埋仍然是垃圾和污泥处置中不可避免的方法。对于不能资源化而须从使用循环中排出的废物，填埋是目前唯一的最终处置途径。污泥可与城市垃圾一起填埋或单一填埋。在现有的填埋场中填埋大量污泥在目前美国及德国中受到愈来愈大的阻力，这便增大了填理这一方法的可能性。因为对于污泥的填埋在部分发达国家的城镇垃圾技术规范中有相应的规定值。其中对污泥填埋能力规定了两类

重要参数：

强度参数：横向剪切强度＞25kN/m2

单轴压强＞50kN/m2

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