【正文】 這方面的技術(shù)壁壘并不高。干化工藝是一種綜合性、實(shí)驗(yàn)性和經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)，其核心在于干燥器本身。 對干化技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化努力，一直是以安全性為目標(biāo)的，而解決安全性的出路極為有限，它仍然是以干燥器結(jié)構(gòu)為中心、綜合一系列邊緣技術(shù)的持續(xù)不斷的改進(jìn)過程。 考慮到污泥干化完全是污水處理的延伸，而我國污水廠污泥的治理仍處于起步階段，因此其前景非常廣闊，所有的新技術(shù)、新工藝都將有一個廣闊的發(fā)展空間。 根據(jù)《上海市污泥處理處置管理戰(zhàn)略研究》推薦使用流化干燥、帶式干燥、槳葉干燥、多級圓盤干燥機(jī)械設(shè)備。 六、污泥處理處置工藝選擇 根據(jù)當(dāng)前世界上污泥處理的可行方案，以及未來的立法趨勢。結(jié)合中國的具體情況，才能提出合理的污泥處理方案。 1. 污泥干化工藝選擇 污泥干化處理技術(shù)要求先進(jìn)可靠，污泥干化處理廠要求自動化水平高，所以工藝選擇時需進(jìn)行全方位的比較。 1）污泥干化處理技術(shù)呈現(xiàn)出多樣化的格局，各種工藝均有優(yōu)缺點(diǎn)，需結(jié)合不同處理情況綜合考慮。①投資成本:設(shè)備投資費(fèi)用高，主要設(shè)備均需進(jìn)口，要充分考慮設(shè)備的使用年限、備品備件的更換頻率等。②運(yùn)行成本:主要為電耗、藥耗與日常維護(hù)等費(fèi)用。③系統(tǒng)安全評估:干化系統(tǒng)的含氧率，管道的密封性，廠房的通風(fēng)等。④日常維護(hù)工作:包括易損件的更換，停機(jī)維護(hù)時的操作。 2）污泥干化裝置投資費(fèi)用很高，設(shè)備購置時可以考慮“引進(jìn)技術(shù)、國內(nèi)加工”的方式降低投資成本，還能培育國內(nèi)環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)能力。 3）由于國內(nèi)已建成的污泥干化廠很少，缺少必要的運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐中可考慮先建設(shè)小規(guī)模試驗(yàn)性生產(chǎn)線，學(xué)習(xí)并積累建設(shè)與運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。 污泥處理處置“資源化”不是目的，而是一個重要原則，不能盲目的分割整個處理處置過程而強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)能量回收和物質(zhì)回用，應(yīng)從處置技術(shù)的發(fā)展程度考慮污泥資。 2. 污泥干化焚燒工藝選擇 目前，污泥的焚燒有兩種情況：采用流化床或多級焚燒爐在處理廠內(nèi)進(jìn)行焚燒；干燥后運(yùn)到其它地方進(jìn)行焚燒，如電廠，水泥廠，磚廠等地方。 在考慮合理的污泥處理方案時，不僅要考慮到技術(shù)的可行性，未來的立法趨勢，更為重要的是要結(jié)合中國的國情。否則投資巨大的環(huán)保項(xiàng)目只能是擺設(shè)。 因此，合理的技術(shù)方案應(yīng)該是先將濕污泥干燥到水分為30到40%的顆粒狀污泥，此時污泥熱值為1560到1820Kcal/ Kg（對于絕干污泥熱值為2600Kcal/ Kg），并且粒度也正是流化床燃燒爐的最佳燃燒粒度。干燥后的污泥再進(jìn)入流化床燃燒爐焚燒。因此，無論是從熱值，還是其粒度來看，焚燒是沒有任何問題。要選擇合理的污泥處理處置工藝就需要考慮當(dāng)前的能源價格和能源結(jié)構(gòu)。 在美國，能源主要是天然氣和電能。因此，幾乎所有的污泥干燥都是采用天然氣做為能源的。在絕大數(shù)地方，想采用煤做為能源幾乎不可能。在中國的許多大中城市，煤也被禁止直接作為能源使用。 在北美，天然氣的價格為每1000000BTU：4美圓（現(xiàn)在為6美圓），按6美圓計(jì)，；；天然氣的價格為折合為每立方米的熱值為8300Kcal。電價為每千瓦時：。 而國內(nèi)的電價為每千瓦時：；天然氣的價格為每立方米：（以北京為例）。 所以中國的電價比北美高41%；天然氣的價格比北美高35%。 蒸發(fā)每噸水需要消耗887025Kcal的熱量，合熱值為8300Kcal的天然氣107立方米。如濕污泥的水分按80%，干燥到10%，則每噸干污泥大約需消耗428立方米的天然氣。僅考慮天然氣的價格，不計(jì)電力消耗，人員工資，設(shè)備折舊等，每噸干污泥的干燥成本就要940元人民幣。在美國，干污泥的出廠價為每噸10到20美圓，合100到200元人民幣。在中國，如果用做肥料，每噸干污泥的可能售價在300到400元人民幣；如果用做燃料，每噸干污泥的可能售價在100到1500元人民幣（要與煤的價格做比較）。每噸干污泥的耗電大約為300千瓦時，（不計(jì)人員工資，設(shè)備折舊等）。；。對該項(xiàng)目每年需財(cái)政補(bǔ)貼大約1000萬元人民幣（不計(jì)人員工資，設(shè)備折舊等）。這就存在建的起，用不起的可能性。每噸干污泥干燥成本計(jì)算：按1噸80%水分的濕污泥干燥到10%水分的污泥計(jì)算；1噸80%，；濕污泥=污泥/（1水分百分比）；干燥到10%水分的污泥，其濕污泥量為：02/（）=，水分為：*10%=；干化過程蒸發(fā)水分量為：=；需要消耗的天然氣量為：*107/= 以循環(huán)流化床為例對合理的污泥干化焚燒處理工藝路線加以說明： 來自濃縮池的濕污泥，不需要消化處理，但要先經(jīng)過機(jī)械脫水至水分75%（對于熱值為2600Kcal/ Kg的熱值，75%是最高的許可水分，而不需補(bǔ)充燃料）。機(jī)械脫水輸送至濕污泥儲存?zhèn)}，再輸送至干燥機(jī)。濕污泥在干燥機(jī)中干燥至水分含量為30%到40%。干燥后的污泥再輸送至流化床焚燒爐，在流化床焚燒爐中進(jìn)行焚燒。為了防止有害物質(zhì)的產(chǎn)生，如氧化氮（NOX）、二惡英（Dioxins）的產(chǎn)生，焚燒溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在900度左右。為了保證流化焚燒的正常運(yùn)行，在流化床焚燒爐中應(yīng)當(dāng)放入一定量的砂子，以定期補(bǔ)充流化床中砂子的損耗。一部分灰渣從流化床焚燒爐溢流口排出，一部分灰渣被燃燒空氣帶出。在流化床焚燒爐后，應(yīng)加設(shè)下排式分離器，以分離被燃燒空氣帶出的細(xì)灰。經(jīng)過分離除塵的燃燒空氣進(jìn)入干燥機(jī)，對濕污泥進(jìn)行脫水干燥。離開干燥機(jī)的排氣，經(jīng)過旋風(fēng)分離器除塵后，對燃燒空氣進(jìn)行預(yù)熱，以保持整個系統(tǒng)的能量平衡。最后排氣再經(jīng)過濕式除塵器進(jìn)行凈化處理后，排入煙囪。因?yàn)樵擁?xiàng)目的污泥的重金屬含量較高，可在濕污泥中加入特定的化學(xué)產(chǎn)品，以防止在焚燒過程中金屬汞蒸發(fā)尾氣中。在濕式除塵器的洗滌水中還可加入化學(xué)產(chǎn)品，進(jìn)一步消除異味。 這樣，整個系統(tǒng)只消耗電能，而無需補(bǔ)充任何輔助燃料。處理每噸干污泥的耗電大約為300千瓦時，（不計(jì)人員工資，設(shè)備折舊等）；。對于年處理50000噸濕污泥的項(xiàng)目，每年需財(cái)政補(bǔ)貼大約215萬元人民幣（不計(jì)人員工資，設(shè)備折舊等）。如果設(shè)備全部是國產(chǎn)化，整個項(xiàng)目的投資只有2000到3000萬元人民幣。 對于年處理50000噸濕污泥的項(xiàng)目，如果干燥后作肥料或者燃料，每年需財(cái)政補(bǔ)貼大約1100到1300萬元人民幣（不計(jì)人員工資，設(shè)備折舊等）。 由于污泥干化和污泥焚燒相結(jié)合比單污泥焚燒一次性投資少，處理成本低，故污泥干化往往是焚燒的前處理。北京市清河污水廠二期工程和天津市咸陽路污水廠，擬先建污泥干化裝置。污泥干化可使污泥含水率控制在10%～40%，減少了污泥的體積和重量，降低了運(yùn)輸費(fèi)和填埋費(fèi)，而且污泥的臭味大為減少。如脫水污泥與固廢一并焚燒，國外的經(jīng)驗(yàn)是每噸固廢添加15%～20%含水率為30%的污泥。污泥的干化和焚燒，可能將是一些大城市大型污水處理廠的發(fā)展方向。當(dāng)然，由于國外對焚燒爐排塵有嚴(yán)格的要求，除了采用電除塵，還要降溫加溫，加酸加堿，達(dá)到無煙塵的排放。 七、污泥干化實(shí)例 1. 上海石洞口污水處理廠污泥干化、焚燒工程 石洞口城市污水處理廠設(shè)計(jì)水量為40 萬m3/ d。采用具有除磷脫氮功能的一體化活性污泥法作為污水處理工藝,處理對象為城市污水(含有大量以化工、制藥、印染廢水為主的工業(yè)廢水) ,產(chǎn)生的污泥量為64 t/ d 干泥,經(jīng)脫水后含水率為70 % ,污泥體積為213 m3/ d。 上海市石洞口城市污水處理廠污泥干化焚燒工程由北京金州工程有限公司總承包。上海石洞口設(shè)計(jì)污泥的干化和焚燒，污泥熱值高，能源平衡有余。污泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內(nèi)有砂粒循環(huán)使用，外排氣體要適當(dāng)處理。污泥焚燒爐遠(yuǎn)比固廢焚燒爐的工藝簡單得多，且污泥焚燒不會產(chǎn)生二惡英。給水排水 Vol129 No19 2003 19 1）污泥特性分析 采用不同的脫水工藝其脫水污泥的含水率是不同的,大致范圍是65 %～85 %。對于后續(xù)干化焚燒處理工藝,脫水污泥的含水率直接影響到后續(xù)處理構(gòu)筑物的規(guī)模以及干化焚燒的熱量平衡,理論上越低越好,但是機(jī)械脫水程度越高,設(shè)備投資會增加,加藥量也會增加,處理成本隨之提高,因此合理選擇設(shè)計(jì)含水率很重要。 理論上脫水污泥含水率在70%時,可以不加輔助燃料,實(shí)現(xiàn)直接燃燒,但是由于污泥中的水分在高溫下蒸發(fā)(850℃以上),會損失大量熱能,所以必須通過高效的高溫空氣預(yù)熱器回收這些熱量,并將助燃空氣預(yù)熱到600℃以上。就目前的工程技術(shù)水平而言較難實(shí)現(xiàn)。采用目前相對較成熟的低溫干化工藝,使污泥中水分在較低的溫度下蒸發(fā),以較少的熱量降低含水率,提高系統(tǒng)的熱效率,使整個系統(tǒng)的熱量處于平衡狀態(tài)。 在總結(jié)已有工程和現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)石洞口城市污水處理廠特點(diǎn)采取對脫水污泥進(jìn)行低溫干化高溫焚燒聯(lián)合處理的工藝方案。同時污泥焚燒裝置能兼顧焚燒干化污泥和替代燃料。當(dāng)污泥可以作為綠化基質(zhì)土或其他用途時,使用替代燃料焚燒,產(chǎn)生的熱量干化污泥,干化污泥綜合利用,當(dāng)污泥重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)或污泥出路困難時,直接焚燒干化污泥產(chǎn)生的熱量提供干化使用。 干化焚燒聯(lián)合處理工藝主要采用低溫干化和高溫焚燒二套系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行。通過招標(biāo),確定采用流化床干化工藝,可將脫水污泥含水率從70 %左右降至10 %左右(最低可至5 %) 。焚燒采用循環(huán)流化床焚燒爐,通過焚燒干化污泥,以導(dǎo)熱油(或蒸汽) 形式回收煙氣中熱量,并將回收的熱量用于干化系統(tǒng)。該聯(lián)合工藝可以達(dá)到能量的自平衡。 2）干化工藝 干化工藝是本系統(tǒng)的核心工藝。由于干化污泥具有易燃、易分解的特點(diǎn),為保證安全和衛(wèi)生,干化系統(tǒng)內(nèi)必須保證低溫、低氧狀態(tài)。同時由于污泥在40%～60%含水率時具有易粘結(jié)的特性,因此選用設(shè)備必須防止污泥粘結(jié)在換熱面,從而降低熱效率,甚至影響運(yùn)行。 經(jīng)過多次方案比較和設(shè)備招標(biāo),最終選用了進(jìn)口流化床低溫干化系統(tǒng)。該系統(tǒng)干化溫度為85 ℃,系統(tǒng)內(nèi)控制含氧量 4 %。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用流化床干化機(jī)。干化過程在流化床內(nèi)進(jìn)行,流化床底部布置蒸汽盤管。空氣從床底經(jīng)過盤管加熱后進(jìn)入床身,熱空氣一方面使床身中的污泥處于流動化,防止污泥粘結(jié),另一方面也與污泥進(jìn)行充分換熱,蒸發(fā)其中的水分,蒸發(fā)出來的水分和空氣一起被引入洗滌冷卻塔內(nèi),經(jīng)噴淋后,水分被去除,余下的干空氣則循環(huán)使用。經(jīng)干化后的污泥含水率降為5%～10%。干化系統(tǒng)每蒸發(fā)1t水分,消耗熱能為2800kJ。 3）焚燒工藝 經(jīng)干化系統(tǒng)處理后的污泥儲存在干污泥料倉中,通過輸料機(jī)送入焚燒爐,在投加污泥的同時,可以投加生石灰(用于脫硫) 。投加的干污泥經(jīng)爐內(nèi)預(yù)置的床砂加熱后迅速升溫,并開始著火燃燒,經(jīng)燃燒后的污泥被循環(huán)流化床床身內(nèi)的高速氣流帶出,通過熱旋風(fēng)分離器,將其中比重較大的未燃盡顆粒收集下來,然后重新送入焚燒爐焚燒,燃盡后的輕小顆粒和高溫?zé)煔庖黄疬M(jìn)入后續(xù)煙道。煙道內(nèi)布置余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器用于回收熱量。煙氣排出前通過半干法脫硫和布袋除塵器除塵,參照《生活固廢焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》( GB18485 2001) 的排放標(biāo)準(zhǔn)排放 由于干化污泥燃燒特性接近褐煤,經(jīng)過循環(huán)流化床焚燒爐現(xiàn)場試驗(yàn),其焚燒特性良好,因此許多國內(nèi)廠家均有能力配套,技術(shù)也相當(dāng)成熟,采用國產(chǎn)的流化床焚燒爐。 4）投資及運(yùn)行費(fèi)本工程預(yù)計(jì)投資8000萬元(含干化和焚燒設(shè)備、土建、自控及輔助設(shè)施),運(yùn)行費(fèi)用160元/t濕污泥(含水率為70%,并包含電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、維修費(fèi)等)。 2. 杭州市固廢中心“熱干燥造粒技術(shù)” 日前，杭州市環(huán)保局經(jīng)反復(fù)論證和專家審定，針對該市污水處理廠產(chǎn)生的污泥拿出了一套“熱干燥造粒技術(shù)”的處置工藝。 杭州市四堡污水處理廠和七格污水處理廠，日處理污水約為90萬噸，同時兩廠每天要產(chǎn)出約600噸污泥。按照規(guī)劃，到2010年，兩大污水處理廠將日處理污水150萬噸，所產(chǎn)生的污泥也將激增至每天1125噸。以往污泥經(jīng)過簡單脫水后，送入填埋場填埋。然而高含水（含水率80％）的污泥會給填埋場的安全運(yùn)營帶來隱患。為有效處置這些污泥，杭州市“固廢中心”專門成立了課題小組，最終選取了“熱干燥造粒技術(shù)”作為杭州市污泥處理的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)使污泥的干燥和造粒同時進(jìn)行，一次性完成。處理后的污泥用途極其廣泛，既可用于焚燒發(fā)電、填埋場的每日覆土，又可用于道路兩旁的綠化用土、草坪養(yǎng)護(hù)，焚燒后的灰分還可用于生產(chǎn)建材。其中，利用干燥污泥的高熱值，與生活固廢混合焚燒發(fā)電最為理想。據(jù)估算，該技術(shù)每天可有效處置600余噸的市政污泥。 3．意大利渦龍公司污泥渦輪干燥技術(shù) 渦輪干燥技術(shù)的核心在于成功利用了薄膜換熱的原理，它將待處理的物料通過定量上料裝置喂入一個圓柱狀臥式處理器，處理器的襯套內(nèi)循環(huán)有高溫介質(zhì)，如飽和蒸汽或?qū)嵊?，使反?yīng)器的內(nèi)壁得到均勻有效的加熱，干燥的主要熱量交換通過熱壁的熱傳導(dǎo)來完成。 與此同時，工藝還可以采用一定量的經(jīng)過預(yù)熱的工藝氣體，與物料的運(yùn)動方向一致，在處理器的內(nèi)部與高速渦流形成共同作用，推動物料沿內(nèi)壁向出口方向做螺線運(yùn)動，物料顆粒在工藝氣體的反復(fù)包裹、攜帶和穿流下，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈的熱對流換熱。 在圓柱形處理器內(nèi)有與之同軸的轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子的不同位置上裝配有不同曲線的槳葉，轉(zhuǎn)子通過處理器外的電機(jī)驅(qū)動，高速旋轉(zhuǎn)，形成強(qiáng)烈渦流。物料在高速渦流的作用下，通過離心作用，在處理器內(nèi)壁上形成一層物料薄層，該薄層以一定的速率從處理器的進(jìn)料端向出料端做環(huán)形螺線移動，物料顆粒在薄層內(nèi)不斷與熱壁接觸、碰撞，完成接觸、反應(yīng)、滅菌或干燥等過程。 意大利渦龍?jiān)O(shè)備與工藝公司（VOMM）是世界污泥干化處理設(shè)備方面的重要供應(yīng)商，在污泥和濕性固廢處理方面具有近20年的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)來自其渦輪薄層干燥技術(shù)在制藥、化工、食品行業(yè)的廣泛應(yīng)用和長期積累。 VOMM公司的渦輪干燥設(shè)備已成功地在意大利、法國、德國、西班牙以及美國等國家的幾十家污水處理廠運(yùn)行了10多年。 VOMM渦輪干燥技術(shù)可實(shí)現(xiàn)①減量化：干燥處理后(含水率5％)僅為脫水后污泥(含水率為70％～80％)體積的20％～25％，減量率70％；②無害化和穩(wěn)定化：干燥工藝可將污泥均勻加熱到巴氏消毒溫度并保持一定的時間，可以保證對微生物及病菌的徹底消滅，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，因此在干燥污泥進(jìn)一步處理、貯存和運(yùn)輸過程中不會產(chǎn)生腐化、發(fā)臭等問題；③資源化：污泥的資源價值主要是所含r的植物養(yǎng)分(N、P、K、有機(jī)物)和生物能，在干燥工程中有效地去除了污泥中的重金屬，并保護(hù)污泥中的植物養(yǎng)分和生物能不被破壞。同時，由于其貯存和運(yùn)輸特性比脫水污泥大為改善，可為綠化