污泥焚烧处理技术

污泥焚烧处理技术是一种较为成熟的污泥处置技术，该工艺路线已逐渐应用于市政污泥的处置工程，其中干化系统和焚烧系统是最核心的部分

污泥焚烧处理技术是一种较为成熟的污泥处置技术，该工艺路线已逐渐应用于市政污泥的处置工程，其中干化系统和焚烧系统是最核心的部分，其性能及运行状况都对整个污泥处置过程影响很大。污泥焚烧处理技术通常是利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥后，再进行高温氧化处理，使污泥中的有机物分解，最终获得少量灰烬的过程。焚烧法可在较短的时间内处理大量城市污水厂的污泥，且在减容、减量的同时还能回收热能进行发电或者供热，被认为是最具潜力的污泥处理技术。

污泥焚烧处理技术的方式包括利用现有垃圾焚烧炉焚烧，利用工业用炉焚烧，利用火力发电厂焚烧炉焚烧，利用水泥窑掺烧和单独焚烧等。其优点主要有较大程度地实现污泥减量化、安全稳定化和无害化。在水泥窑焚烧的产物可以直接以水泥的形式被利用，而以其他方式焚烧产生的灰渣可作为建材的补充。

污泥焚烧处理技术应用范围：生活污泥、化工污泥、白泥、油泥、纺织污泥、纸浆污泥、颜料污泥、电镀污泥等。

污泥焚烧处理技术工艺流程：预处理及进料系统---回转窑+二燃室燃烧系统---余热回收系统---尾气净化处理系统---烟气排放 焚烧系统：含料斗、回转窑，二次燃烧室，及助燃和风机等辅助 设备。 余热回收系统：含余热锅炉以及锅炉辅助系统设备。 烟气净化系统：冷却焚烧炉内的烟气并除去有害的物质，并且达到排放要求后排放。含急冷塔，除尘器，洗涤塔、烟气加热器、活性 炭供给系统、除灰渣系统等。 烟气排放系统：含引风机、烟囱等。

污泥焚烧处理技术回转窑式焚烧炉主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，污泥或其他物料通过上料机由高的一端（头部）进人窑内，随着筒体的转动缓慢地向尾部移动，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渣排出。为达到完全燃烧都设有二燃室。炉内废弃物在炉体缓慢转动过程中，分解、气化成为可燃气体进行燃烧，并在二燃室内实现完全燃烧。

污泥焚烧处理技术焚烧原理：干污泥经输送机送入回转窑，在回转窑中，干污泥依次经历干燥、燃烧和燃烬三个阶段，干污泥的物理和化学性质得到彻底改变，不可焚烧的物质作为炉渣从回转窑尾部排出，可焚烧的物质转换成气体形态，进入二燃室继续焚烧，焚烧产生的高温烟气进入后续的导热油炉或其它了换热装置。干污泥自身的热量不足以维持燃烧，必须投加辅助燃料。另设鼓风机和冷却风机，鼓风机作为回转窑和二燃室的助燃风，冷却风用于冷却回转窑窑尾材料。

污泥焚烧处理技术回转窑具有如下特点：

（1）对焚烧物变化适应性强，含水量高的特种垃圾均能正常燃烧；

（2）焚烧物料翻腾前进，辐射、对流、传导三种传热方式并存一炉，热利用率高；

（3）温物料接触高温耐火材料，更换炉衬方便，费用低；

（4）传动机理简单，传动机构在窑壳外，设备维修简单；

（5）二燃室可确保有害物质消解所需要的高温，使烟气有足够的停留时间。

污泥焚烧处理技术需要在非常高的温度下进行，在氧气充足的环境下让污泥中的有机物质进行燃烧反应，从而转化为二氧化氮、二氧化碳、水蒸气等气体，焚烧产物主要是烟气与灰渣。焚烧处理技术能够将有机物质全部分解，并且能够彻底杀死病原体，提高重金属稳定性，并且焚烧后的污泥体积只有机械脱水污泥体积的1/10。污泥焚烧设备主要有阶梯焚烧炉、多段焚烧炉等。具有干化后焚烧和直接焚烧两种形式。其中，干化后焚烧设备前期投资相对较大，但处理成本相对较低，从长远角度和安全角度分析，干化后焚烧形式的经济性、应用性都非常高。

污泥焚烧处理技术特点：

1、污泥干化：系统安全性高、耗能低、对污泥含水率变化的适应性强、干化污泥的含固率可调；

2、污泥焚烧：燃料适应性广、燃烧彻底、维护简单、设备寿命长、安全可靠；

3、污泥焚烧尾气净化：适合钙基/钠基等不同的脱酸剂、酸性气体，重金属、有机污染物等脱除效率高。

污泥焚烧处理技术的应用要点：

1、 污染控制与尾气处理

污泥焚烧处理技术根据污泥的特点与来源进行分析，不同泥质的污泥干化焚烧中所产生的气体多少都会对生态环境造成一定影响，包括酸性气体、重金属、二恶英等。因此，我们必须要加强废气的处理工作，保障所排放的气体能够达到国家要求标准。根据有关文献显示，在焚烧炉中添加石灰石或生石灰，能够有效降低烟气中的二氧化氮与二氧化硫等有害气体。其次，对于重金属来说，包括镉、汞、铅等，虽然经过干燥焚烧能够大大减少飞灰体积和灰渣，但重金属依然会残留在残渣当中，因此，如果重金属量没有超标，可以将残渣进行回收制作砌砖和水泥等；如果重金属含量超标，为了不对土地造成污染，不能直接填埋处理，需要采用飞灰再燃的形式进行处理，降低重金属含量后即可进行填埋，或者采用化学制剂将重金属分解后再利用。二恶英对环境的影响非常大，其主要是含有两个氧键连接两个苯环的有机氯化物，是一种毒性非常强的致癌物质。二恶英的产生渠道主要有两种，一是污泥中的氯有机物较高，通过高温分解能够产生二恶英，另一种是未完全燃烧所产生的二恶英。在污泥干化焚烧中，为了能够降低二恶英产生量，通常可以在干化焚烧中添加化学药剂，在燃烧过程中能够提高“3T”作用效果，从而使燃烧物和氧气充分混合，形成富氧燃烧状态，保障燃烧率，降低二恶英前驱物生成。其次，可以通过袋式除尘器或活性炭，这样能够降低二恶英物质重生和吸附率。再者，通过改进燃烧装置与废气处理系统，将被吸附二恶英的灰粒转移到灰渣系统中，之后对灰渣进行加热处理，加热温度至少在1200℃以上，这样能够在高温中迅速分解、燃烧二恶英。

2、污泥焚烧产物利用

污泥焚烧处理技术干化焚烧产物能够进行堆肥和填埋，但其污泥干化焚烧产品计数依然非常大。因此，为了避免污泥产品遇水或在潮湿环境下产生二次污染，我们必须要强化污泥产品的利用率。由于污泥焚烧后的化学成分与黏土化学成分类似，所以可以将污泥焚烧产物进行烧灰制砖，在制作过程中加入少量的硅砂、黏土，还能够制造出高质量的空心砖，具有质量轻、保温性好、强度高、抗震性强等特点，这样不仅能够降低填埋场所占用的土地空间，同时也能够为建筑行业提供更多的材料。

3、 降低污泥处理成本

由于不同的污泥焚烧处理技术所造成的成本不同。从本质上分析，污泥处理成本主要有设备成本与运行成本。例如流化床焚烧炉，国产设备相比国际要便宜25%~50%左右，因此，可以重点考虑国产焚烧设备。对于特殊行业所产生的污泥，需要根据污泥特点选择适用性强的污泥处理技术，这样能够降低污泥处理成本，提高热能利用效率，降低运行损耗。

污泥焚烧处理技术具有快捷、集中、占地小、污泥减量化、稳定化、无害化等特点。目前，污泥焚烧技术已得到了迅速发展，尤其在发达国家已成为主流污泥处置技术。在2016年以前，美国的污泥焚烧占所有污泥处置技术的比例约22%，日本约68%，欧盟国家约20%~40%，而中国的污泥焚烧比例仅为3%。造成上述现状的原因是多方面的，一方面是有技术、经济、国情等的不同，另一方面也是由于人们对污泥焚烧会引发环境污染问题的担忧，这些都是制约污泥焚烧技术在中国推广的重要因素。

污泥的主要特性：

一般污水处理厂产生的污泥为含水量在65~90％不等的固体或流体状物质，其中的固体成分主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体及絮凝所用药剂等组成，是一种以有机成分为主，组分复杂的混合物，其中包含有潜在利用价值的有机质、氮、磷、钾和各种微量元素。

(1) 物理特性

污泥组成为水中悬浮固体经不同方式胶结凝聚而成，结构松散，形状不规则，比表面积与孔隙率极高( 孔隙率常大于99％ )，含水量高，脱水性差。外观上具有类似绒毛的分支与网状结构。

(2) 化学特性

生物污泥以微生物为主体，同时包括混入生活污水泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒以及可能吸附的有机物、金属、病菌、虫卵等物质。污泥中也含有植物生长发育所需的氮、磷、钾及维持植物正常生长发育的多种微量元素和能改良土壤结构的有机质。

(3) 污泥中水分的存在形式及其性质

污泥中的水分有四种形态：表面吸附水、间隙水、毛细结合水和内部结台水。毛细结合水又分为裂隙水、空隙水和楔形水。表面张力作用吸附的水分为表面吸附水。间隙水一般要占污泥中总含水量的65％ ~85％，这部分水是污泥浓缩的主要对象。毛细结合水：浓缩作用不能将毛细结合水分离，分离毛细结合水需要有较高的机械作用力和能量，如真空过滤、压力过滤、离心分离和挤压可去除这部分水分。各类毛细结合水约占污泥中总含水量的15％ ~25％。内部结合水：指包含在污泥中微生物细胞体内的水分，含量多少与污泥中微生物细胞体所占的比例有关。去除这部分水分必须破坏细胞膜，使细胞液渗出，由内部结合水变为外部液体。内部结合水一般只占污泥中总含水量的10％左右。

污泥处理“十三五”规划目标中提到，“十三五”期间应坚持无害化原则，结合各地经济社会发展水平，因地制宜选用成熟可靠的污泥处理处置技术，鼓励采用能源化、资源化技术手段，尽可能回收利用污泥中的能源和资源。污泥焚烧处理技术作为一项比较彻底解决城市污泥的处理技术，具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点，符合污泥“减量化、无害化、资源化”的要求。以上海为例，在中心城区推动污泥独立干化焚烧项目的同时，在郊区积极实践生活垃圾炉排炉协同焚烧污泥，协同焚烧技术已被列入上海解决污泥难题的日程表，并得到成功有序地推进。

污泥焚烧处理技术主要从以下几个方面考虑：首先是尘的产生量少，污泥的流化床燃烧或其他燃烧技术的燃烧介质是污泥固相物料；而热解气化燃烧的燃烧介质是气态可燃气体，燃烧尾气含尘量低。其次热解气化燃气燃烧效率高，所含有害组分（如SOx、NOx、重金属等）少，烟气的排放量及污染物含量均在较低水平，从而大幅降低烟气的净化设备规模和运行费用成本再次是二噁英问题，二噁英产生需具备四大条件：氧气；氯化物；金属触媒物质；适宜温度。无氧环境及氯含量较低的污泥热解过程抑制了二噁英的形成，所以热解工艺可以避免或减少二噁英的产生。最后，污泥与煤共热解解决了城市中污泥焚烧面临总量控制的障碍，对于脱水不完全的污泥，在燃烧过程中需要添加燃煤辅助燃料，因环评总量控制要求城区禁止新增燃煤设施的要求，而污泥与煤共热解制取清洁燃气后再燃烧，避免了直接焚烧燃煤的问题。综上分析，热解气化技术有效减少了粉尘、氮氧化物、二氧化硫、恶臭气体以及二噁英等污染物排放，属于未来发展的清洁燃烧技术。

自2009年以来，我国环境保护部、住房和城乡建设部以及科技部等部委，纷纷颁布了《污泥处理处置及污染防治技术政策》、《污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》以及《城镇污水厂污泥处理处置技术规范》等多项污泥处理处置的相关政策、规范及标准。这些文件明确了污泥焚烧处理技术在我国的定位及应用条件。其中，《污泥处理处置及污染防治技术政策》（2009年）明确提出：经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧处理技术。鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建；在有条件的地区，鼓励污泥作为低质燃料在火力发电厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧。该技术政策的颁布促进了污泥干化焚烧项目的建设，据不完全统计，目前已建成的项目接近40个，主要在建项目有30个。环保部出台的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》（2010年）则确定了两个污泥处理最佳可行技术：厌氧消化和污泥堆肥；确定了两个污泥处置最佳可行技术：土地利用和污泥干化焚烧。文件细化了单独焚烧、混烧和掺烧的排放限值，以及相关环节的污染控制策略及技术经济适用性等。之后出台的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》（2011年）给出了不同技术应用的优先序。例如，厌氧消化后污泥优先考虑土地利用；不具备土地利用条件时，采用焚烧和建材利用。综上所述，干化焚烧技术是政策标准范围内规定的一项最佳可行技术，是我国污泥处理处置的主流技术之一。