污泥处理有什么好方法？

来源：名企资讯网作者：鄂工繁更新时间：2021-02-23 18:35:34阅读：

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污泥的无害化处理是我国乃至世界迫切需要解决的一个关键科技问题。本文针对我国污泥处理存在的问题和不足，在发明利用烟气余热低温干燥污泥技术的基础上，结合污泥无害化处理和节能减排两大环境目标，提出了污泥无害化处理、减量化和资源化利用的途径。为了促进我国城市污泥处理的健康发展，本文在本期特刊上发表，以飨读者。

污水处理厂污泥(简称城市污泥)是一种危险固体废物，产生于城市生活污水和工业废水的净化过程中。如果不彻底处理和控制，将对环境造成严重的二次污染。如何安全、经济地处理和处置城市污泥已成为世界范围内的一个普遍环境问题。

目前，我国大部分城市污泥离开污水处理厂后进入无序暂存或简单填埋状态，不仅占用大量土地资源，而且严重破坏生态环境，特别是污泥中的污水侵入地下水，造成永久性危害，当地地下水资源难以恢复。国外比我国早几十年就面临城市污泥处理难的问题，并在长期实践中确立了污泥处理处置的方法。然而，由于我国国情与国外发达国家的差异，国外污泥处理处置方法在我国难以实施。

面对上述现实，开辟一条符合中国国情的污泥无害化、减量化和资源化处理的新途径势在必行。

中国城市污泥的基本特征

由于我国经济发展不平衡，不同城市污泥产量存在明显差异。不同年份城市污泥主要化学成分含量变化不大，表明城市污泥主要化学成分基本稳定。城市污泥的热值很高，因为它含有大量的有机物。

中国城市污泥具有以下基本特征:

污泥的区域分布特征。由于我国经济发展不平衡，不同城市污泥产量存在明显差异。目前，城市污泥的数量主要集中在东部地区。据统计，我国东部11个省(市)的污泥产量占污泥总量的63.87%；中国中部8省的污泥产量占中国污泥总量的20.9%。西部12个省(市)的污泥产量占中国污泥总量的15.23%。然而，随着中部崛起、西部大开发和环境保护“十一五”规划的实施，中西部一些省(市)的污泥产量不断增加。中国城市污泥的平均增长率为16.82%，而中国中部和西部的平均增长率分别高达23.29%和21.83%。因此，未来几年，中国西部还将面临巨大的污泥处理压力。

污泥的组成特征。连续三年对典型城市污水处理厂污泥的监测表明，不同年份城市污泥的主要化学成分含量变化不大，表明城市污泥的主要化学成分基本保持稳定。其中，污泥的无机含量占60%以上，有机含量平均达到36%左右。城市污泥中含有大量的重金属。重金属不能被微生物分解，但可以在生物体内富集，对生态环境有害。因此，重金属是污泥中主要的有毒有害物质。连续5年监测表明，污泥中重金属含量随时间变化较大，表明城市污泥中重金属含量随地域和时间的不同而变化，主要与工业废水的不同来源和比例有关。

污泥的热值和含水量。城市污泥的热值很高，因为它含有大量的有机物。热值是城市污泥中最有价值也是唯一可利用的资源，它与有机质含量呈正相关。我国城市污泥中有机质含量一般在30%-45%之间，污泥热值一般在1200-2500千卡/千克之间。污泥的热值是否有利用价值取决于污泥的含水量，只有当污泥的含水量降至30%以下时，污泥的热值才有利用价值。污泥中的水以不同的形式存在，如间隙水、毛细水、吸附水和结合水。污水处理厂通过浓缩工艺可以去除大量的间隙水，然后通过机械脱水可以去除间隙水和部分毛管水，一般可以将污泥的含水量降低到80%左右。含水量约为80%的污泥呈糊状，需要彻底处理。在这个时候，它只是有害和危险的固体废物，没有任何使用价值。

国外污泥处理方法不适合中国

在我国探索污泥处理处置技术的过程中，有一种追随国外现有污泥处理方法的趋势，表现为:(1)改变污泥的物理性质以适应填埋；简单的污泥焚烧；放宽污泥土地利用条件等。国外的污泥处理方法很难被中国借鉴。

国外污泥处理处置方法主要包括卫生填埋、焚烧和土地利用。这些方法的实施取决于以下三个基本条件:(1)空应有足够的污泥填埋室；有经济实力承担昂贵的设备投资和较高的运营成本；对污泥中的重金属等有害物质有严格的限制。中国经济负担不起过高的污泥处理成本。另外，城市污泥有两个明显的特点:第一，污泥的数量和体积都非常大，中国城市产生的污泥量往往超过欧洲国家的污泥总量，而且主要集中在城市周围，根本没有适合污泥填埋的空空间；第二，由于生活污水和工业废水的联合处理，污泥的组成非常复杂，特别是重金属和持久性有机污染物的含量高，污泥的土地利用具有很大的环境风险。显然，国外的污泥处理方法很难被我国借鉴。

中国城市污泥引发的环境问题已经引起了各级政府的高度重视。环境保护部和一些沿海省(市)的相关部门已经发布了相关的技术指南，明确了污泥是城市污水处理的一部分，必须进行全面彻底的处理。这意味着，与污水处理一样，城市污泥处理将成为一个巨大的产业，吸引相关产业纷纷介入污泥处理领域，为中国尽快摆脱污泥处理的技术难题带来动力。然而，与污水处理不同，污泥处理可以直接引进、消化和吸收国外成熟技术，但需要大量的创新工作和不断探索。为了在城市污泥处理领域有所作为，中国的一些科研机构、大学和公司投入了人力和物力，开展了一系列相关的研究和工程实践。通过技术交流可以看出，我国在探索污泥处理处置技术的过程中，有一种追随国外现有污泥处理方法的趋势，具体表现为:

改变污泥的物理性质以适应填埋。国外污泥卫生填埋始于20世纪60年代，是一种管理制度严格的环境工程方法。污泥卫生填埋场通常位于地基渗透系数低、地下水位低的地区，并铺设防渗性能好的材料，以避免对地下水源和土壤的二次污染。同时，还提供了收集和净化甲烷气体和渗滤液的设施。由于污泥的卫生填埋需要占用大量的土地，最终无法避免环境污染，自2000年以来，国外污泥处置中卫生填埋的比重迅速下降。目前，我国城市污泥仍以填埋为主。由于污水处理厂输送的含水率约为80%的污泥为半流质，给填埋(尤其是生活垃圾填埋)带来了技术困难和安全隐患。为了使污泥尽可能满足填埋的物理要求，通过添加石灰或水泥等材料来降低污泥的含水量，改变污泥的半流性，以适应填埋的要求。这项措施不仅可以减少污泥，而且可以使有用的材料成为废物，从而占用更多的土地资源。

简单的污泥焚烧。污泥焚烧是指污泥中的所有有机成分在高于600℃的温度下碳化形成稳定的无机物。自1962年德国率先建造并运营第一座污泥焚烧厂以来，污泥焚烧技术在西欧和日本迅速普及，污泥得到了高度焚烧。然而，污泥焚烧设备一次性投资巨大，能耗和运行成本高。另外，污泥焚烧在燃烧不充分的过程中可能会产生废气、噪声、热量和辐射污染，尤其是二恶英等有害气体，在大气污染控制方面还存在一些技术难点。近年来，我国一些地方采用了将湿污泥直接喷入炉膛的方法。实践证明，这种方法不仅对锅炉燃烧效率和设备有严重的负面影响，而且给安全生产和大气环境带来隐患和不利影响。

放宽污泥土地使用条件。污泥的土地利用主要包括污泥农业、林业、园艺和废弃矿山的改良。纯城市污水处理产生的污泥富含有机质和一定量的氮、磷、钾等营养元素。经过高温堆肥和生化处理后，可用于土地利用。然而，生活污水和工业污水联合处理产生的污泥不能通过堆肥去除。欧美国家根据各自的具体情况，制定了污泥土地利用的技术标准和相关法律法规。然而，随着人们对重金属和持久性污染物对生态环境影响认识的加深，发达国家已经开始禁止污泥直接应用于土地。我国一些地区尝试采用土地利用污泥处置方法。由于工业废水在城市污水处理系统中的比例变化很大，污泥中重金属和持久性有机污染物的含量非常不稳定，即使用于园林绿化也会给环境带来潜在的危害。随着人们对生态环境质量要求的不断提高，污泥土地利用的可行性将越来越小。

毫无疑问，国外的污泥处理方法不适合中国，简单地照搬国外现有的污泥处理方法不能从根本上解决中国污泥处理难的问题。我们必须开发具有自主知识产权的污泥处理新技术。幸运的是，通过多年的努力，成功的工程实践表明，烟气余热污泥处理技术已经进入国际污泥处理领域的前沿。

利用烟气余热的污泥低温干燥技术

将烟气余热用于污泥干化，可以完全克服污泥干化的能耗瓶颈，大大降低污泥处理的运行成本。利用烟气余热干燥污泥不仅由于吸收热量减少了热污染，而且由于吸附烟尘和部分二氧化硫减少了空气污染负荷，可以更好地达到节能减排的效果。

城市污泥因含有大量的有机物而具有较高的热值，这为污泥资源化利用的潜在价值奠定了基础，也决定了城市污泥无害化和资源化处理的可能性。城市污泥热值贡献的基本条件是污泥的含水量必须从污水处理厂出来时的80%左右降低到30%以下，这意味着污泥的深度脱水成为城市污泥能否作为资源利用的技术关键。

在现有的污泥深度脱水技术中，低温干燥是一种有效的方法，可以蒸发掉污泥中所有的毛管水、吸附水和部分结合水。所谓污泥的低温干燥是指利用低于污泥燃点的外部热源蒸发污泥中水分的过程。然而，污泥干化是一个净能耗过程，通常占污泥处理总成本的80%以上。将烟气余热用于污泥干化，可以完全克服污泥干化的能耗瓶颈，大大降低污泥处理的运行成本。

火电厂或水泥厂排放大量烟气，排放的烟气温度一般在120-200℃之间，潜力巨大，是低温污泥干燥的理想热源。如何利用烟气余热实现污泥深度脱水？浙江大学发明的两段式污泥低温干燥工艺不仅能有效地干燥污泥，而且能使污泥在干燥过程中自然形成颗粒。该工艺采用热烟气与污泥直接接触的方法。借助特殊的干燥造粒装置和两级干燥工艺，一方面，热烟气可以尽可能多地与湿污泥接触；另一方面，湿污泥和烟气余热之间有足够的时间进行热交换，从而最大限度地提高污泥低温干燥的效率。火力发电厂和水泥厂的烟气或垃圾焚烧发电的烟气分别引入两个平行的污泥干化造粒装置，使污泥的含水量从80%左右降低到30%以下，污泥体积减少到原来的1/3以下。由于污泥经过连续碾压干燥，干燥后的污泥自然形成粒径为2 mm ~ 8 mm的颗粒，保留了95%以上的原始热值，真正成为可重复利用的有机固体初级产品，可作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，也可烧制轻质节能砖和陶粒，生产水泥制品等。

污泥中含有大量的有机物，在干燥过程中，污泥中的一些有机物会分解并释放出各种气体。污泥干化模拟试验和实际工程释放气体的测量结果表明，在温度低于200℃时，污泥释放的气体中除了主要的水蒸气外，还含有少量的碳氢化合物，这些碳氢化合物在大气中通常不稳定，容易氧化或分解。由于利用烟气余热干燥污泥所需的烟气量在1.5-105立方米/小时以上，污泥释放的少量有害气体被充分稀释，污泥释放的气体与烟气的相互作用最终通过除尘脱气装置进行处理，使污泥干燥产生的尾气完全达到排放标准。

在烟气余热两级污泥干燥过程中，热烟气与湿污泥直接接触，不仅可以大大提高污泥干燥效率，还可以使烟气中的烟尘被湿污泥吸附并固定在污泥颗粒中。此外，污泥可以吸附烟气中的二氧化硫。分析结果表明，污泥对二氧化硫的吸附属于化学吸附。当干污泥颗粒用作煤燃烧的辅助燃料时，化学吸附的二氧化硫不会释放到烟气中。因此，利用烟气余热干燥污泥，不仅减少了因吸热造成的热污染，还减少了因吸附烟尘和部分二氧化硫造成的空气污染负荷，可以更好地达到节能减排的效果。

污泥最终处理技术路线

走我国城市污泥最终处理的技术路线，将使城市污泥处理进入以废治废、废物再利用的良性循环，这是符合我国国情的污泥无害化、减量化和资源化处理的最佳途径。

在中国，污泥量(80%含水率)已达到3.0-10吨/年，污泥含水率通过干燥降低到30%。如果1千克水在常压下蒸发吸收的热量为2675.9千焦，则年耗热量为5.73±10千焦。如果该热量来自火力发电厂和水泥厂排放的烟气余热，不仅可以每年在污泥干化处理中节约1.95-10吨标准煤，而且可以直接减少余热利用对大气环境的污染。

火力发电和水泥生产消耗的能源占中国化石能源的比重最大，年能耗达到1.178 109吨标准煤，已成为中国二氧化碳的主要排放源。目前，我国能源利用率仍然很低，排烟损失是众多能耗损失中最大的，一般达到5% ~ 12%。利用烟气余热干燥污泥不仅可以安全、经济地处理污泥，还可以提高水泥生产和火力发电的能源利用率。根据美国能源部能源信息管理局(eia)公布的全球能源消耗和二氧化碳(co2)排放量，每燃烧一吨标准煤将产生1.69吨CO2，通过利用烟气余热干燥污泥，每年可减少329.56万吨CO2。由于污泥干燥过程是利用烟气余热在低温下完成的，污泥原始热值的95%得以保留。我国污泥的热值一般为1500~2500千卡/千克。干污泥作为燃煤的辅助燃料，每年可提供相当于1.29 106~2.14 106吨标准煤的热量。工程实践表明，利用烟气余热干燥污泥，综合利用干化污泥资源，可产生显著的环境、社会和经济效益。因此，利用烟气余热处理城市污泥可以成为一种真正的节能减排措施。综上所述，有充分的理由建立中国城市污泥最终处理的技术路线(见上文)。

根据中国的资源状况，煤炭占能源生产和消费的70%以上，未来以煤炭为主体的能源结构仍将占据主导地位。火力发电厂和水泥厂广泛分布在中国各地，是燃煤的主要能源消耗者，它们排放大量的二氧化碳和各种空气污染物，包括热污染。利用烟气余热低温污泥干燥技术进行污泥无害化处理，将使城市污泥处理进入以废治废、废物再利用的良性循环，是符合我国国情的污泥无害化处理、减量化和资源化处理的最佳途径。