試論污泥干化焚燒處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

俞超偉

（上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司，上海市 200237）

引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加速和現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，污水處理和廢棄物處理已經(jīng)成為城市環(huán)境治理的重要組成部分。其中，污泥的處理一直是一個(gè)難題和焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的處理方式通常是通過壓縮、堆肥、焚燒等手段，但這些方法存在一些問題。污泥干化焚燒處理技術(shù)不斷被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，成為了污泥處理的一種新方法。

1 污泥干化焚燒處理技術(shù)概述

1.1 定義和原理

污泥干化焚燒處理技術(shù)是一種將污泥通過干燥或溫度升高的方式降低可溶性有機(jī)物，然后焚燒殘?jiān)⑼ㄟ^余熱途徑回收能量的處理過程。該技術(shù)的關(guān)鍵原理是將污泥先干化或者焙干，降低其含水率到10%-30%之間，從而減少運(yùn)輸體積、降低后續(xù)輸送和焚燒過程中的能耗，同時(shí)降低污泥中可溶性有機(jī)物含量。使焚燒殘?jiān)_(dá)到無害化和穩(wěn)定化處理的要求。同時(shí)，污泥干化焚燒處理技術(shù)也是一種熱化學(xué)處理，通過高溫對有機(jī)物進(jìn)行氧化降解，從而使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和少量氮、硫氧化物等。該技術(shù)的主要關(guān)鍵技術(shù)包括干化或熱解、水分回收、污染物控制、熱能回收等方面的措施[1]。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備

污泥干化焚燒處理技術(shù)包含的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備有：（1）干化或熱解技術(shù)：該技術(shù)可采用各種方式實(shí)現(xiàn)，如間接熱傳遞、直接熱傳遞、微波加熱、熱風(fēng)干燥等。（2）污泥輸送和計(jì)量技術(shù)：包括污泥輸送設(shè)備、計(jì)量裝置和輸送管道。（3）殘?jiān)鼰煔馓幚砑夹g(shù)：包括除塵、脫硫、脫硝等措施。（4）熱能回收技術(shù)：該技術(shù)通過余熱回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括過熱蒸汽回收、廢氣可燃回收、煙氣余熱回收等。（5）水分回收技術(shù)：可采用露點(diǎn)控制、氣流控制、多級脫濕等技術(shù)。（6）自動(dòng)化控制技術(shù)：可采用PID控制、PLC控制、DCS控制等方式。（7）輔助設(shè)備：包括鍋爐、燃燒器、發(fā)電機(jī)、冷卻器等[2]?？傊?，污泥干化焚燒處理技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備不僅需要具備高效、穩(wěn)定和環(huán)保的特性，而且需要實(shí)現(xiàn)集中、全自動(dòng)、規(guī)?；瓦b控化等特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行和優(yōu)良的處理效果。

1.3 優(yōu)點(diǎn)和局限性

對于污泥干化焚燒處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，首先，污泥干化焚燒處理效率高：該技術(shù)能夠有效降低污泥含水率，從而減小運(yùn)輸體積，降低處理成本，同時(shí)通過高溫氧化降解有機(jī)物，使焚燒殘?jiān)_(dá)到無害化和穩(wěn)定化處理的要求；其次，能量回收率高：焚燒過程中的余熱可以通過熱回收系統(tǒng)回收利用，降低能量消耗，提高燃燒效率；第三，環(huán)保性能好：通過煙氣處理設(shè)備和煙氣脫硫設(shè)備等技術(shù)，能夠有效處理煙氣中的污染物，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；第四，適用范圍廣：該技術(shù)可以處理多種污泥，包括生活垃圾焚燒產(chǎn)生的城市污泥、化工廢水、油田污泥等；最后，可以減少對土地資源的占用：通過減少污泥的體積，能夠減少污泥填埋所需的土地面積[3]。

對于污泥干化焚燒處理技術(shù)存在的局限性，第一，設(shè)備投資和維護(hù)成本高：該技術(shù)的設(shè)備和維護(hù)成本較高，導(dǎo)致其初期投資較大，需要長期經(jīng)濟(jì)分析；第二，操作和維護(hù)難度高：熱化學(xué)過程涉及大量的高溫、高壓等工藝參數(shù)，對操作和維護(hù)的要求較高，需要專業(yè)技術(shù)人員參與；第三，對脫水效果要求高：干化前需要進(jìn)行污泥預(yù)處理，如脫水等，如果脫水效果不好，會(huì)影響干化效果，從而影響后續(xù)的焚燒處理效果；第四，污泥成分差異較大：由于污泥成分差異較大，處理方式需要因地制宜，調(diào)整工藝參數(shù)。所以，污泥干化焚燒處理技術(shù)是一種高效、環(huán)保的處理污泥的方法，但需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最佳的處理效果。

2 污泥干化焚燒處理技術(shù)的發(fā)展趨勢與存在的問題

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

污泥干化焚燒處理技術(shù)在國內(nèi)和國際上得到了廣泛應(yīng)用。近年來，隨著我國城市廢棄物量的快速增長，越來越多的城市采用污泥干化焚燒處理技術(shù)，如北京、上海、廣州、深圳、成都、杭州、南京等地都采用了這種處理污泥的方法。同時(shí)，越來越多的企業(yè)也開始采用該技術(shù)處理廢水生產(chǎn)的污泥，如電力、石化、煤化工、鋼鐵、建材等行業(yè)。同時(shí)，污泥干化焚燒處理技術(shù)也在國際上得到廣泛應(yīng)用，如美國、歐洲、日本等地也普遍應(yīng)用該技術(shù)。例如，美國紐約市的紐約市垃圾焚燒廠采用干化焚燒處理技術(shù)，處理每天約2萬噸垃圾產(chǎn)生的污泥。所以，污泥干化焚燒處理技術(shù)在國際上和國內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用，并且越來越多的城市和企業(yè)表示將采用該技術(shù)來處理產(chǎn)生的污泥和廢水，以逐步實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用，減少對環(huán)境的影響。

2.2 技術(shù)發(fā)展趨勢

污泥干化焚燒處理技術(shù)在未來，將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：（1）能源利用：利用焚燒過程中產(chǎn)生的余熱，通過發(fā)電機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)能源的再生利用，以提高經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率。（2）智能化控制：利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化控制、自動(dòng)監(jiān)控、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程管理等，提高生產(chǎn)效率和設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。（3）多聯(lián)產(chǎn)模式：污泥干化焚燒處理技術(shù)將漸漸向多產(chǎn)業(yè)聯(lián)合模式。例如，將污泥干化焚燒技術(shù)應(yīng)用于種植、養(yǎng)殖、生產(chǎn)等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用，提高資源利用效率。（4）綠色化：在處理污泥的過程中，增加對環(huán)境保護(hù)和資源利用的重視，增強(qiáng)污泥干化焚燒處理技術(shù)的可持續(xù)性和環(huán)保性。（5）國際化：隨著全球環(huán)境污染日益嚴(yán)重，污泥處理技術(shù)也顯得尤為重要。加強(qiáng)技術(shù)交流與合作，形成全球化的污泥處理技術(shù)體系。因此，污泥干化焚燒處理技術(shù)面對的機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，需要不斷提高技術(shù)的應(yīng)用效率和環(huán)保水平，加強(qiáng)政策支持與法規(guī)制定，推廣現(xiàn)代化、集約化、綠色化的污泥處理模式，以推動(dòng)我國城市環(huán)境治理。

2.3 政策法規(guī)和市場因素的影響

政策法規(guī)和市場因素是污泥干化焚燒處理技術(shù)的重要推手和制約因素。市場因素將一定程度上影響企業(yè)的決策和投資，從而使污泥干化焚燒處理技術(shù)在未來得到更廣泛的推廣和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的雙重目標(biāo)。隨著環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，我國出臺(tái)了一系列強(qiáng)制性的環(huán)保政策標(biāo)準(zhǔn)，如《城市污水處理廠污泥處理與處置技術(shù)政策》《城市污水處理廠污泥處理技術(shù)與工程技術(shù)要求》《污泥無害化處理技術(shù)政策》等文件，鼓勵(lì)并支持采用污泥干化焚燒處理技術(shù)。同時(shí)，在市場的運(yùn)作中，政策法規(guī)的引領(lǐng)作用也將助力污泥干化焚燒處理技術(shù)的應(yīng)用。而企業(yè)在采用污泥干化焚燒處理技術(shù)時(shí)，也需要考慮其市場因素，如投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本、效益預(yù)測等。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，污泥干化焚燒處理技術(shù)在市場上將更受歡迎，既能增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也能為環(huán)境保護(hù)事業(yè)提供力量。同時(shí)，在市場競爭的前提下，技術(shù)研發(fā)、服務(wù)和維護(hù)也將成為企業(yè)競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。

3 啟示與建議

3.1 熱能利用將是污泥資源化利用的主導(dǎo)方式

隨著人們對環(huán)保意識的不斷提高，污泥的利用不再只關(guān)注有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等農(nóng)業(yè)養(yǎng)分的回收和應(yīng)用，而是開始關(guān)注污泥中大量含有有機(jī)物質(zhì)所帶來的潛在生物毒性、對環(huán)境及生態(tài)的潛在長期影響。因此，傳統(tǒng)的將污泥直接用于土地改良的處理方式將受到越來越嚴(yán)格的制約。針對這種情況，目前對污泥的植物營養(yǎng)元素回收研究的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向了如何從污泥中提取氮、磷、鉀等養(yǎng)分。通過提取污泥中的可用養(yǎng)分，可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和營養(yǎng)元素的資源化回收和利用，減少污泥的堆放和安全處理難題。同時(shí)，污泥中的營養(yǎng)元素可用性往往較低，在提取中還需解決養(yǎng)分的有效性和企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益之間的平衡問題?，F(xiàn)代的養(yǎng)分提取技術(shù)和方法，如微波加熱和酸堿復(fù)合萃取等，可以幫助實(shí)現(xiàn)污泥中養(yǎng)分的高效提取與回收，從而更好地實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。

污泥干化焚燒處理技術(shù)的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：干化與焚燒處理。在這兩個(gè)過程中，熱能的利用將是污泥資源化利用的主導(dǎo)方式。首先，在干化處理過程中，熱能可用于污泥的干化。由于干燥過程對溫度、濕度都有較高的要求，所以需要提供高溫和低濕度的環(huán)境條件?？梢酝ㄟ^利用焚燒過程中產(chǎn)生的余熱、廢氣等來滿足干燥所需的溫度和濕度。其次，在焚燒過程中，熱能將發(fā)揮更加重要的作用。焚燒過程中產(chǎn)生的高溫高壓的熱能可以驅(qū)動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)等設(shè)備輸出電能，以實(shí)現(xiàn)能源的再生利用。同時(shí)，在能源的回收利用過程中，也能夠減少燃燒產(chǎn)生的廢氣、溫室氣體的排放，發(fā)揮綠色環(huán)保的作用。最后，熱能的利用將是污泥干化焚燒處理技術(shù)的重要應(yīng)用措施，可以通過獲得高溫度和高壓力的熱能來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并產(chǎn)生電力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙重目標(biāo)。

3.2 污泥干化與焚燒技術(shù)已逐漸成熟

污泥干化焚燒處理現(xiàn)已成為一種成熟可靠的技術(shù)。首先，隨著污泥干化焚燒處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)相對成熟，相關(guān)設(shè)備和工藝已經(jīng)相對完備，已經(jīng)有不少實(shí)例企業(yè)實(shí)踐使用成功，部分高效的設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。因此，污泥干化焚燒處理技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一種成熟的處理廢泥技術(shù)。其次，因?yàn)楦苫头贌夹枰邷馗邏旱沫h(huán)境，對設(shè)備和技術(shù)要求非常高，一旦發(fā)生故障會(huì)對生產(chǎn)工藝造成極大的影響。經(jīng)過多年的研發(fā)和應(yīng)用，污泥干化焚燒處理技術(shù)的設(shè)備可靠性逐步提高，各類設(shè)備已經(jīng)逐步精簡優(yōu)化，一些關(guān)鍵部位也在設(shè)計(jì)上做了充分的優(yōu)化。最后，焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生一些有害氣體，因此，污泥干化焚燒處理技術(shù)在設(shè)計(jì)上也充分考慮了安全因素。目前，通過壓力傳感器、溫度傳感器等多種監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測安全狀態(tài)，可以在污泥干化和焚燒處理中實(shí)現(xiàn)安全控制和運(yùn)行監(jiān)測。

3.3 選擇工藝時(shí)須進(jìn)行全方位比較

污泥干化焚燒處理技術(shù)的應(yīng)用措施包括干化和焚燒，而不同的干化和焚燒工藝的選擇會(huì)直接影響到處理效果和處理成本。因此，在工藝選擇時(shí)需要進(jìn)行全方位的比較，從處理效果、能耗和運(yùn)行成本、應(yīng)用范圍幾個(gè)方面來落實(shí)。

不同的干化和焚燒工藝對污泥的處理效果不同，包括干化效率、焚燒效率、減量化及穩(wěn)定化效果等。需要根據(jù)不同需要選擇不同的干化和焚燒工藝，在多個(gè)方面進(jìn)行比較和權(quán)衡。干化和焚燒工藝的選擇還需要考慮處理能耗和運(yùn)行成本，主要包括干燥能耗和焚燒能耗、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)成本、人工管理成本、廢氣凈化成本等，需要從長期經(jīng)濟(jì)效益的角度全方位比較和評估。不同的干化和焚燒工藝應(yīng)用范圍也有所不同，需要根據(jù)不同情況選擇不同的工藝。比如，循環(huán)流化床干化技術(shù)適用于小型污水處理設(shè)施，而球式干化機(jī)更適合中小型公司。同時(shí)，不同的焚燒工藝也適用于不同的應(yīng)用場合，如成品水泥窯焚燒技術(shù)適用于污泥量較大的水泥廠。在選擇污泥干化焚燒處理技術(shù)的具體工藝時(shí)，需要全方位比較不同工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，從污泥的性質(zhì)、產(chǎn)量、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)方面綜合考慮，才能選擇最適合的工藝。同時(shí)，需要及時(shí)更新和調(diào)整工藝，不斷提高處理效率和降低成本。

3.4 規(guī)劃和建設(shè)大型污泥處理處置中心

污泥干化焚燒處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于污泥的處理和處置中，規(guī)劃和建設(shè)大型的污泥處理處置中心是目前比較常見和行之有效的一種處理方式。在建設(shè)過程中，需要從各個(gè)方面進(jìn)行考慮和規(guī)劃，做好各種準(zhǔn)備工作，同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)營管理，不斷升級設(shè)備和工藝，以最大程度地提高污泥處理效率和治理成效。

大型的污泥處理處置中心需要從市場環(huán)境和具體的污泥處理處置需求出發(fā)，確定其處理規(guī)模、工藝路線、對外合作模式等方面的定位。同時(shí)還需要考慮場地的選擇、用地的審批和建設(shè)資金的籌措等。對于設(shè)備選擇，污泥處理處置廠的投資費(fèi)用很高，而設(shè)備購置及安裝費(fèi)用占總投資近80%，若要降低投資成本，關(guān)鍵在于降低設(shè)備費(fèi)用。將整套的設(shè)備加以適當(dāng)分類大部分設(shè)備可以采用“引進(jìn)技術(shù)、國內(nèi)加工”的方式生產(chǎn)制造，不僅可以大幅降低投資成本，還能培育國內(nèi)的環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)能力。規(guī)劃和建設(shè)大型污泥處理處置中心需要選擇一些處理設(shè)備和系統(tǒng)，如干化設(shè)備、焚燒爐、除塵設(shè)備、水處理系統(tǒng)等。這些設(shè)備需要滿足處理量、處理效率、處理成本等多個(gè)方面的要求，需要進(jìn)行全面評估和比較選擇。對于運(yùn)營管理，大型污泥處理處置中心需要考慮其運(yùn)營管理模式、人員配備及管理制度等。需要對污泥的收集、運(yùn)輸、處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致的管理和監(jiān)測，并采取嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪\(yùn)營模式，保證污泥處理效果和運(yùn)營效率。對于合作方式，在規(guī)劃和建設(shè)大型污泥處理處置中心時(shí)，考慮與其它企業(yè)或機(jī)構(gòu)的合作方式。例如，與環(huán)保公司合作實(shí)現(xiàn)污泥的全生命周期處理、與水泥廠合作將處理后的污泥作為一種工業(yè)原料生產(chǎn)水泥等。

3.5 引進(jìn)選進(jìn)技術(shù)，提高設(shè)備制造能力

污泥干化焚燒處理技術(shù)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)、涉及領(lǐng)域廣泛的技術(shù)，其應(yīng)用對設(shè)備制造能力有較高的要求，包括技術(shù)含量高、工藝流程復(fù)雜、設(shè)備需要高度一致性、大部分設(shè)備為高溫高壓載荷等等。因此，企業(yè)家引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，培育國內(nèi)設(shè)備制造能力尤為重要。

在引進(jìn)污泥干化焚燒處理技術(shù)時(shí)，需要選擇技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的設(shè)備和工藝，并在引進(jìn)過程中與國際先進(jìn)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流和合作，從而在理論和技術(shù)方面得到充分的支持和借鑒，從而減少技術(shù)不適應(yīng)和技術(shù)開發(fā)過程的困難。引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)必然需要消化吸收和轉(zhuǎn)化創(chuàng)新。需要結(jié)合國內(nèi)技術(shù)和生產(chǎn)情況，對引進(jìn)的技術(shù)和工藝進(jìn)行本土化改造，加以改進(jìn)和完善。此外，還要針對一些適用于不同生產(chǎn)環(huán)境的特殊技術(shù)和工藝進(jìn)行創(chuàng)新，以滿足對設(shè)備的差異化定制需求，打造定制化、差異化的設(shè)備制造業(yè)。對于設(shè)備制造企業(yè)而言，除了引進(jìn)技術(shù)之外，提高自身的研發(fā)能力也是非常關(guān)鍵的。國內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)應(yīng)關(guān)注前沿技術(shù)研究和基礎(chǔ)研究，培育高質(zhì)量的技術(shù)人才，提高企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。只有這樣，才能確保設(shè)備制造水平的快速提升，以適應(yīng)污泥干化焚燒處理技術(shù)的不斷更新和升級。

4 結(jié)語

污泥干化焚燒處理技術(shù)在應(yīng)用中具有優(yōu)點(diǎn)明顯的特點(diǎn)，能夠解決傳統(tǒng)處理方式中存在的一些問題。因此，要加強(qiáng)研究，制定相應(yīng)的政策支持和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，不斷推進(jìn)該技術(shù)，為城市環(huán)境治理做出貢獻(xiàn)。