第七章 污泥处理与处置(1)

第七章污泥处理与处置

一、概述

（一）污泥的来源与分类

1、初次沉淀污泥：初沉池。

2、剩余活性污泥与腐殖污泥：来自活性污泥法和生物膜法二沉池，前者剩余活性污泥，后者腐殖污泥。

3、消化污泥：初次沉淀污泥、剩余活性污泥与腐殖污泥经消化稳定后的污泥。

4、化学污泥：混凝、化学沉淀产生的污泥

5、有机污泥：剩余活性污泥与腐殖污泥、油泥。

6、无机污泥：石灰中和、混凝沉淀、化学沉淀。

（二）污泥的性质指标

1、含水率：

V1/V2=W1/W2=(100-p2)/(100-p1)=c2/c1

1/2=(100-90)/(100-80)=10/20

1/2=(100-80)/(100-60)=20/40

无论含水率如何，干污泥相等

V1﹒c1 = V2﹒c2 = V1﹒(100-p1) = V2﹒(100-p2) 比重：接近于1。

比阻：单位过滤面积、单位质量所受到的过滤阻力，m /kg、s2/g。

毛细吸水时间：污泥中的水在吸水纸上渗透距离为1cm所需要的时间。

挥发性固体和灰分：VSS和NVSS。

污泥的可消化程度：可降解有机物含量。

污泥的肥分：氮、磷、钾、有机质、微量元素。

污泥的卫生学指标：含有寄生虫卵、病原菌、病毒等，城镇污水处理厂具体指标：蠕虫卵死亡率、粪大肠菌群值。

污泥稳定化控制指标：

厌氧消化有机物降解率（%）>40

好氧消化有机物降解率（%）>40

好氧堆肥含水率（%） <65

有机物降解率（%）>50

蠕虫卵死亡率（%）>95

粪大肠菌群菌值 >0.01

城镇污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理，脱水后污泥含水率应小于80%。

农用污泥控制标准

（三）污泥处理的目标

1、减量化：脱水。进入生活垃圾填埋场，含水率小于60%。

2、稳定化：经消化稳定可消除臭气。

3、无害化：含有寄生虫卵、病原菌、病毒等，经消化稳定可杀死大部分。城镇污水处理厂具体指标：蠕虫卵死亡率、粪大肠菌群值。

4、资源化：回收沼气、生产建筑材料、提取重金属等。剩余污泥提取重金属后，做肥料。

（四）污泥处理系统

1、污泥处理工艺流程的选择

7种方案

插图2\污泥处理工艺流程的选择.jpg

2、典型污泥处理工艺流程

浓缩、消化、脱水、处置。

插图2\典型污泥处理工艺流程.jpg

二、污泥贮存与运输

（一）污泥的贮存

浓缩池、消化池、干化后贮存；应防臭（加盖、生物除臭）、防渗、防雨。

插图2\污泥贮存.jpg

（二）污泥的运输

当运距小于10km时，管道运输较经济和卫生环保。

管道输送时通常考虑流动特性：

1、流速：采用较大流速，处于紊流状态，降低阻力。

2、污泥浓度：污泥浓度以5%为宜。

3、重力输送：坡度0.01－0.02。压力输送，管径应大于150mm。

4、输送泵：柱塞泵、螺旋泵、离心泵、旋流泵、隔膜泵。

三、污泥浓缩

（一）污泥浓缩概述

污水处理污泥含水率：96－99.8%。

1、污泥中的水分：空隙水、毛细水、表面吸附水、内部水

1）空隙水：占总70%，浓缩分离。

2）毛细水：占总20%，压力分离。

3）表面吸附水：混凝分离。

4）内部水：不能用机械方法分离。

插图2\污泥中的水分.jpg

2、污泥浓缩方法简介

重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩

插图2\污泥浓缩方法1.jpg

插图2\污泥浓缩方法2.jpg

（二）常用污泥浓缩法及运行管理

1、重力浓缩法

1）重力浓缩法原理

2）重力浓缩池运行方式

①间歇运行

插图2\间歇运行.jpg

②连续运行

插图2\连续运行.jpg

3）重力浓缩池的运行管理

（1）主要运行参数

四种污泥，6个参数插图2\重力浓缩池参数.jpg

城市污泥，5个运行参数插图2\重力浓缩池主要运行参数.jpg

（2）运行效果的监测评价

浓缩率、固体回收率、分离率

浓缩率、固体回收率插图2\运行效果的监测评价1.jpg

分离率插图2\运行效果的监测评价2.jpg

（3）日常维护及异常问题排除

插图2\日常维护及异常问题排除1.jpg

插图2\日常维护及异常问题排除2.jpg

2、气浮浓缩法

1）气浮浓缩法原理：靠气泡上浮

回流加压溶气气浮工艺：含水率94－96%

插图2\气浮浓缩法.jpg

2）气浮浓缩池的运行管理

（1）影响因素

絮凝剂投加影响：影响不大

污泥膨胀影响：污泥膨胀影响气浮浓缩效果

刮泥周期的影响：

（2）工艺控制与技术参数

进泥量：浓度≤5g/L；负荷50－120kg/(m2﹒d)

水力负荷： 120 m3 (m2﹒d)

插图2\气浮浓缩池主要技术参数.jpg

混凝剂的投加量和停留时间：投加量2－3%（干污泥重），停留时间5－10min。

回流比：25－35%。

溶气压力：0.3－0.5MPa。

（3）气浮浓缩池常见问题及解决方法

？插图2\气浮浓缩池常见问题及解决方法1.jpg

？插图2\气浮浓缩池常见问题及解决方法2.jpg

3、离心浓缩法

1）原理

利用固、液比重不同，靠离心力进行浓缩；离心力是重力的500－3000倍，可以0.5%的污泥，浓缩到6%。

2）种类

插图2\活性污泥离心浓缩的技术参数.jpg

插图2\转盘式离心机.jpg

插图2\螺旋式离心机.jpg

插图2\离心脱水机1.jpg

四、污泥消化

（一）厌氧消化原理与功能

通过厌氧和兼氧微生物的作用，分解污泥中有机质的过程。

消化后寄生虫卵、病原菌、病毒等大大减少；体积减少60－70%；回收沼气；有机氮转化为氨，提高肥效。

（二）分类

插图2\低负荷消化池示意图.jpg

插图2\高负荷消化池示意图.jpg

插图2\两级厌氧消化池示意图.jpg

（三）厌氧消化系统的组成

组成：1、消化池；2、进、排泥系统；3、搅拌系统；4、加热系统；

5、集气系统。

1、消化池

插图2\消化池形状.jpg

2、进、排泥系统

插图2\进排泥系统示意图.jpg

3、搅拌系统

插图2\搅拌系统示意图.jpg

4、加热系统

插图2\池内加热系统示意图.jpg

插图2\池外加热系统示意图.jpg

5、集气系统

插图2\低压浮盖式湿式气柜系统示意图.jpg

五、沼气的应用

（一）沼气的组成

插图2\沼气产生系数.jpg

沼气成份典型数据：插图2\沼气成分.jpg

（二）沼气系统的组成

组成：1、集气室；2、输配系统；3、净化单元；4、储气柜；5、阻火器；6、用气设备。

1、集气室

直径大于4m，集气罩高度大于2m，气体出口高于3m。

2、输配系统

气管直径大于100mm，流速8 m/s，0.5%坡度坡向气流方向，最低处设凝结水罐。

插图2\冷凝水器结构图.jpg

3、净化单元

脱硫：沼气气体中H2S 含量不得超过20mg/m3。

干法（氧化铁、活性炭法）插图2\沼气干式脱硫（氧化铁法）.jpg

湿法（碱法、碱法再生、水吸收法、脱硫剂法）插图2\沼气湿法脱硫1.jpg

生物脱硫。

脱硫：沼气气体中H2S 含量不得超过20mg/m3。

干法（氧化铁、活性炭法）

第一步: Fe2O3 · H2O + 3 H2S = Fe2S3 + 4 H2O (脱硫)

第二步: Fe2S3 + 3/2 O2 + 3 H2O = Fe2O3 · H2O + 2 H2O + 3 S(再生)

湿法（碱法、脱硫剂法）

碱法：H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3(1)

CO2 + Na2CO3 + H2O = 2 NaHCO3(2)

NaHS + NaHCO3+0.5O2= Na2CO3 +H2O+S (3) 脱硫剂法：

2H2S + O2 =2 S + 2H2O

真正反应：

HS– + 1/2 O2 ===>S + OH–

生物脱硫。

EnvironTec生物脱硫塔

将一定量的空气导入含有硫化氢的沼气中，混合气体通过EnvironTec生物脱硫塔去除硫化氢。在反应器内部安装有特殊的塑料填料，它们为脱硫细菌繁殖提供充分的空间。营养液的循环使填料保持潮湿状态，并且补充脱硫细菌生长繁殖所需的营养。专属菌种(如丝硫菌属或者硫杆菌属)，借助营养液在填料中繁殖。在这种情况下，他们从混合沼气中吸收硫化氢，并将他们转化为单质硫，进而转化为稀硫酸。

专门氧化硫化氢的好氧菌(比如丝硫菌属或者硫杆菌属)，借助营养液开始在填料中繁殖。在这种情况下，他们从混合沼气中吸收硫化氢，并将他们转化为单质硫，进而转化为硫酸，化学反应式如下：

H2S + 2O2=H2SO4

2H2S + O2 =2 S + 2H2O

S + H2O + 1.5 O2=H2SO4

生成的硫酸在营养液的缓冲中和作用下，与营养液一起排出系统，此过程周而复始。生物脱硫原理图：

沼气出口营养液

沼气进口

空气

1 反应塔 5 营养液供应9 热交换器13 营养液液位控制器

2 填料 6 稀释用水10 气体分析仪14 空气流量计

3 沼气入口7 营养液11 pH 控制仪15 营养液废液排出口

4 空气供应8营养液泵12 温度计16安全流量控制开关

沼气(3)进入反应器(1)底端，并从底端穿过填料层到达顶部。空气(4)通过变频控制精确添加。尾气成分分析仪(10)对余氧浓度监控并与空气风机连锁。循环液通过循环泵(8)循环喷淋。液位开关(13)控制整体的液位平衡。为了保证细菌的最佳活性，采用热交换器(9)和温度监测(12)对系统温度调节控制。pH仪(11)用于控制营养液的质量(酸碱度)，例如当pH低于设定值时，新鲜的营养液(5)和稀释用水(6)自动加入脱硫塔中，在此同时，废液(15)自动排出，并保持液位平衡。

Shell-Paques 脱硫技术

工艺原理：含H2S 的气体在吸收塔内与含有硫细菌的碱性水溶液逆向接触, H2S溶解在碱液中并随碱液进入生物反应器(专利设备)中。在生物反应器充气环境下，硫化物HS-被硫磺杆菌系细菌氧化成元素硫。硫磺以料浆的形式从生物反应器中取出，可通过进一步干燥成粉末，或经熔融生成商品硫磺。

通常，在生物反应器和吸收塔之间需要设置一缓冲罐(当进料气压力大于4 bara)，以减少溶液中以分子存在的H 2S 。

Shell-Paques 工艺的主要特点是所形成的生物硫磺亲水性好，这样保证了工艺过程中硫磺不会堵塞设备。该工艺中循环溶液的悬浮硫浓度为5-15 g/L。从目前，全世界也开车50多套的Shell-Paques 装置还未发现悬浮硫堵塞设备的现象。

工艺化学：一定压力的含H2S气体进入吸收塔, H2S被碱性溶剂吸收，其主要反应如下:

1.H2S 吸收

H2S + OH– <===> HS–+ H2O

2. H2S 吸收

H2S + CO32– <===> HS–+ HCO3–

3. CO2吸收

CO2 + OH– <===> HCO3–

4. 碳酸盐的形成HCO 3– + OH–<===> CO32– + H2O

吸收了H2S的碱性溶液进入生物反应器后，主要反应如下:

5. 硫磺的产生

HS– + 1/2 O2 ===>S + OH–

6. 硫酸盐的产生

HS–+ 2O2 + OH– ===> SO42– + H+ (该反应发生几率在5%以下)

7. 碳酸盐的分解CO 32– + H2O ===> HCO3– + OH–

8. 重碳酸氢盐的分解HCO 3– ===> CO2 + OH–

谢尔—帕克工艺的技术核心是：专利设计的生物反应器。

从上面的化学反应可以看出，碱性溶液用来吸收气体中的H2S，并在生物反应器内通过生成元素硫的过程再生。

脱硫方法比较

干法脱硫的特点

①结构简单，使用方便。

②工作过程中无需人员值守，定期换料，一用一备，交替运行。

③脱硫率新原料时较高，后期有所降低。

④与湿式相比，需要定期换料。

⑤运行费用偏高。

湿法脱硫的特点

②设备可长期不停的运行，连续进行脱硫。

②用pH值来保持脱硫效率，运行费用低。

③工艺复杂需要专人值守。

④设备需保养。

生物脱硫的特点

①高效率：硫化氢去除率高达98.5%

②高适应范围：可处理硫化氢浓度高达1.5% (15000ppm)

③低成本: 与其它脱硫技术相比，运行成本最低

④高安全性: 设有多重的安全保护装置

⑤无人值守: 系统通过在线监测系统全自动运行

⑤维护简单: 少量的维护工作(如定期校正pH探头)

4、储气柜

低压柜压力：200－300mm水柱；高压柜压力：0.4－0.6MPa。

插图2\中压储气柜.jpg

5、阻火器

插图2\阻火器.jpg

6、用气设备。

插图2\沼气发电热量回收流程.jpg

六、污泥的脱水与干化

（一）污泥的机械脱水

1、机械脱水的原理

以过滤介质两面的压力差为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质，固体颗粒截留在介质，从而脱水、干化。

？插图2\污泥脱水原理1.jpg

？插图2\污泥脱水原理2.jpg

？插图2\污泥脱水原理3.jpg

？插图2\污泥脱水原理4.jpg

2、污泥调质

比阻：单位过滤面积、单位质量所受到的过滤阻力，m /kg。

机械脱水的污泥比阻在(0.1-0.4)×109s2/g。

？插图2\各种有机污泥比阻的范围.jpg

1）化学调质

2）物理调质

3）水力调质

3、常用机械脱水设备

1）真空过滤机

插图2\真空过滤机1.jpg

插图2\真空过滤机2.jpg

2）污泥压滤机

（1）板框压滤机

插图2\板框压滤机工作原理.jpg

插图2\板框压滤机.jpg

插图2\板框.jpg

（2）带式压滤机

插图2\带式压滤机.jpg

插图2\带式压滤脱水参数.jpg

3）离心脱水机

插图2\离心脱水机1.jpg

4）污泥叠螺浓缩脱水机

（二）污泥的自然干化

人工滤层干化场

插图2\人工滤层干化场.jpg

七、污泥干燥与焚烧

（一）污泥干燥

污泥干化设备有转筒干燥器、流化床干燥器、薄层干燥器、转盘干燥器、螺旋干燥器等。

1、回转筒式干燥

插图2\回转圆筒干燥器流程.jpg

2、闪蒸干燥

插图2\急骤干燥器与焚烧炉.jpg

3、喷雾干燥

插图2\喷雾干燥器1.jpg

插图2\喷雾干燥器2.jpg

插图2\喷雾干燥器3.gif

插图2\喷雾干燥器4.jpg

插图2\喷雾干燥器5.jpg

4、污泥晒场（阳光房、地热板）

插图2\污泥阳光房干化1.jpg

插图2\污泥阳光房干化2.jpg

5、污泥低温带式干化机

工作原理：

（1）污泥干化过程中采用除湿热泵进行空气脱湿加热方式达到污泥干化；

（2）对流热风干燥-利用干燥热空气为干燥介质，物料中水分吸收空气中热量汽化至空气中，以达到干燥目的，空气为对流干燥的载热载湿介质；

（3）除湿热泵-利用制冷系统使湿热空气降温脱湿同时，通过热泵原理回收空气水分凝结潜热加热空气的一种装置；

（4）除湿热泵=除湿（去湿干燥）+热泵（能量回收）的结合。

技术特点：

（1）可充分实现对污泥或油漆渣进行“减量化、稳定化”处理；

（2）可适合生活污泥、印染、造纸、电镀、化工、皮革、各类型污泥、油漆渣干化；

（3）节能：采用热泵热回收技术，密闭式干化无任何废热排放；

（4）安全：低温30-50度干化，系统运行安全，无爆炸隐患，无粉尘；智能化操作，全自动运行。

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（1）含水率≤10%，减量80%以上

具有强大的干化减量能力，干泥含水率≤10%-50%可调，减量高达80%以上，颠覆传统干化方式存在的干泥含水率高、减量能力弱的技术瓶颈。

（2）1:4.2除湿比两倍行业标准

创新的四效冷凝除湿干化技术，综合除湿性能比高达 4.2kg.H2O/kw.h 以上，比传统低温干化节能50%，是行业两倍标准。

（3）无臭气排放无需除臭

整套设备系统采用密闭式设计，无臭气外溢，无需二次增加成本安装昂贵的除臭系统，可直接安装在厂区，进行污泥集中处置，冷凝水可直排，无需二次处理。

（4）无热损百分百热利用

均采用了密闭式系统设计结合热泵热回收技术，无热量损失，系统工作能效更出色，区别于持续排湿散热、持续高温供热的开式干化设备。

（5）低至180kw.h/T的运行成本

创新的四效冷凝除湿干化技术，综合除湿性能比高达 4.2kg.H2O/kw.h 以上，比传统低温干化节能50%，是行业两倍标准。

（6）低温更安全无扬尘危害

全密闭40-75℃低温工作，无需充氮运行，干化过程氧气含量＜12%，

粉尘浓度＜60g/m3，颗粒温度＜70℃，无扬尘与爆炸隐患，出料温度＜50℃，无需二次冷却，可直接储存。

6、污泥干化热解工艺

SLUDGE DRYING AND PYROLYSIS PROCESS

插图2\污泥干化焚烧工艺图8.jpg

（1）脱水污泥由运泥车运至污泥接收仓；

（2）脱水污泥由提升泵输送至干化器，通过间接加热，在干化器内实现加热和干化；干化后污泥通过气固分离装置，固相进入干料输送机料仓，气相含有大量水蒸汽，经冷凝器冷凝脱水后不凝可燃气引至热解炉膛作为热源循环利用；

（3）污泥进入热解炉进行热解，热解后生物炭进入生物炭焚烧炉提取可用热量，混合气进入热解炉膛燃烧，从热解炉引来的燃烧后热烟气进入余热回收装置，产生蒸汽迅速返回至间接干化器夹层，通过间接加热对污泥进行干化，干化后蒸汽变为热水回用，引风机抽出的烟气经尾气处理系统清洁净化后，达标排放；

（4）生物炭经脱氢、碳化、冷却处理后集中至灰渣收集仓，装车外运进行综合利用。

（二）污泥焚烧

1、污泥焚烧（sludge incineration ）是污泥处理的一种工艺。它利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬。

污泥焚烧（Sludge incineration）

污泥处理的一种工艺

垃圾焚烧炉焚烧、工业用炉焚烧等

影响因素：污泥水分、焚烧温度、停留时间等

作用：烧毁有毒物质

2、影响因素

（1）污泥水分

污泥由有机物和无机物组成，是一种含水率较高的复杂物质。一般污泥中含自由水70%～75%，絮状水20%～25%，毛细管水和结合水1%。高水分污泥直接进入焚烧炉内，对燃烧过程会产生一些不利的影响，如焚烧温度下降、着火过程延迟、炉内温度波动等。降低污泥含水率对降低污泥焚烧设备及处理费用是至关重要的。一般来说，将污泥的含水率降至与挥发物含量之比小于3.5，可以形成自燃，节约燃料。

污泥含水率高，能量会在污泥燃烧的过程中随水分的蒸发而被带走，如果能量不足以维持污泥燃烧，就要添加辅助燃料。辅助燃料的选择一般依赖于污泥的含水率、污泥性质和燃烧空气的温度。

（2）焚烧温度

一般来讲，提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏，并可抑制黑烟的产生。但是在高温情况下，污泥的升温速度快，水分和挥发分的析出速度也快，会使污泥在焚烧初始阶段易于破碎，增加飞灰损失。同时过高的焚烧温度不仅增加了燃料的消耗量，而且会使废物中氧化氮的数量增加，重金属的挥发性提高。引起二次污染。合适的温度是在一定的停留时间下由试验确定的。

（3）停留时间

停留时间与固体废物粒度的1～2次方成正比，加热时间近似地与粒度的平方成比例。因此，确定废物的在燃烧室内的停留时间时，考虑固体粒度大小很重要。采用不同的投泥方式停留时间的特点不同。采用间断的投泥方式时，投加周期和污泥投入量是决定污泥在炉内停留时间的两个重要因素。停留时间越长焚烧的处理效果越好。采用连续投入污泥的方式时，污泥投入量和其在炉内的停留时间是决定焚烧量的两个重要因素。此时，辅助燃料应提供的热量和焚烧污泥量取决于污泥在炉内的停留时间。停留时间越长焚烧处理效果越差。

（4）空气量

空气是影响污泥焚烧的一个重要因素。污泥焚烧时必须有氧气助燃，氧气通常由空气供应。空气量不足燃烧不充分，空气量过多时．加热空气会消耗过多的热量，一般以50%～100%的过量空气为宜。

影响污泥焚烧的因素还包括挥发物含量以及泥气混合比等。污泥中挥发物含量越高，含水率越低，则越易于维持自燃，当含水与挥发物之比小于3.5时，能维持自燃 [1] 。

2、分类

污泥焚烧是一种常见的污泥处置方法，它可破坏全部有机质，杀死一切病原体，并最大限度地减少污泥体积，焚烧残渣相对含水率约为75%的污泥仅为原有体积的10%左右。当污泥自身的燃烧热值较高，城市卫生要求较高，或污泥有毒物质含量高，不能被综合利用时可采用污泥焚烧处理处置。污泥在焚烧前，一般应先进行脱水处理和热干化，以减少负荷和能耗，还应同步建设相应的烟气处理设施，保证烟气的达标排放。

污泥焚烧目前还有利用垃圾焚烧炉焚烧、利用工业用炉焚烧、利用火力烧煤发电厂焚烧、污泥单独焚烧等多种方法。

（1）利用垃圾焚烧炉焚烧

垃圾焚烧炉大都采用了先进的技术，配有完善的烟气处理装置，可以在垃圾中混入一定比例的污泥一起焚烧，一般混入比例可达30%左右。

（2）利用工业用炉焚烧

主要利用沥青或水泥的工业焚烧炉，焚烧干化后的污泥，污泥的无机部分（灰渣）可以完全地被利用于产品之中。通过高温焚烧至1200℃，污泥中有机物有害物质被完全分解，同时在焚烧中产生的细小水泥悬浮颗粒，会高效吸附有毒物质，而污泥灰粉一并熔融入水泥的产品之中。

（3）利用火力烧煤发电厂焚烧

经过国外发电厂焚烧污泥研究证明，污泥投入量为耗煤总量的10%以内，对于烟气净化和发电站的正常运转没有不利影响[2] 。

（4）污泥单独焚烧

污泥单独焚烧设备有多段炉、回转炉、流化床炉、喷射式焚烧炉、热分解燃烧炉等。焚烧处理污泥速度快，不需要长期储存，可以回收能量，但是，其较高的造价和烟气处理问题也是制约污泥焚烧工艺发展的主要因素。当用地紧张、污泥中有毒有害物质含量较高、无法采用其他处置方式时，可以考虑污泥的干化焚烧。上海市桃浦污水处理厂和石洞口污水处理厂，由于污泥不适合土地利用，分别采用直接焚烧和干化焚烧工艺，并成功运行多年，取得了较好的效果，焚烧处理是一种有效的处理处置技术[3] 。

3、工艺系统

污泥焚烧工艺系统由三个子系统组成，分别为预处理、燃烧、烟气处理与余热利用。在预处理方面，主要表现为对前置处理过程的要求和预干燥技术的应用。污泥焚烧系统的原料一般以脱水污泥饼为主，前置处理过程包括浓缩、调理、消化和机械脱水等。考虑到焚烧对污泥热值的要求，一般拟焚烧的污泥不应再进行消化处理。污泥脱水的调理剂选用既要考虑其对污泥热值的影响，也要考虑其对燃烧设备安全性和燃烧传递条件的影响，因此腐蚀性强的氯化铁类调理剂应慎用；石灰有改善污泥焚烧传递性的作用，适量（量过大会使可燃分太低）使用是有利的。预干燥对污泥焚烧自持燃烧条件的达到有很大的帮助，1990年以后的新建大型污泥焚烧设施，均已应用了预干燥单元技术。

目前应用较多的污泥焚烧炉形式主要是流化床和卧式回转窑两类。前者包括沸腾流化床和循环流化床两种。其共同特点是气、同相的传递条件均十分优越；气相湍流充分，固相颗粒小，受热均匀，已成为城市污水厂污泥焚烧的主流炉型。但流化床内的气流速度较高，为维持床内颗粒物的粒度均匀性，也不宜将焚烧温度提升过高（一般为900℃左右），因此对于有特定的耐热性有机物分解要求的工业源污水厂污泥（或工业与城市污水混合处理厂污泥）而言，在满足其温度、气相与固相停留时间要求方面，会有一些困难。因此，对此类污泥的焚烧，卧式回转窑成为较适宜的选择。污泥卧式回转窑焚烧炉，结构上与水平水泥窑十分相似，污泥在窑内因窑体转动和窑壁抄板的作用而翻动、抛落，动态地完成干燥、点燃、燃尽的焚烧过程；同转窑焚烧的污泥固相停留时间长（一般大于1h），且很少会出现“短流”现象；气相停留时间易于控制，设备在高温下操作的稳定件较好（一般水泥窑烧制最高温度大于1300℃）：但逆流操作的卧式回转窑，尾气中含臭味物质多，另有部分挥发性的毒害物质，带配置消耗辅助燃料的二次燃烧室（除臭炉）进行处理；顺流操作回转窑则很难利用窑内烟气热量实现污泥的干燥与点燃，需配置炉头燃烧器(耗用辅助燃料)来使燃烧

空气迅速升温，达到污泥干燥与点燃的目的。因此，水平回转窑焚烧的成本一般较高。

污泥焚烧烟气处理子系统的技术单元组成在20世纪90年代主要包含酸性气体（SO2、HCl、HF）和颗粒物净化两个单元。大型污泥焚烧厂酸性气体净化多采用炉内加石灰共燃（仅适用于流化床焚烧）、烟气中喷入干石灰粉（干式除酸）、喷入石灰乳浊浆（半干式除酸）三种方法之一。颗粒物净化采用高效电除尘器或布袋式过滤除尘器。小型焚烧装置则多用碱溶液洗涤和文丘里除尘方式进行酸性气体和颗粒物脱除操作。以后为了达到对重金属蒸气、二噁英类物质和NO2的有效控制，逐步加入了水洗（降温冷凝洗涤重金属）、喷粉末活性炭和尿素还原脱氮等单元环节。这些烟气净化单元技术的联合应用可以在污泥充分燃烧的前提下，使尾气排放达到相应的排放标准。

污泥焚烧烟气的余热利用，主要方向是自身工艺过程（以预干燥污泥或预热燃烧空气）为主．很少有余热发电的实例。关键是与城市生活垃圾相比，当量服务人口的污水厂污泥的低位热值量仅为垃圾的1/30左右，余热发电缺乏必要的规模和经济条件。焚烧烟气余热用于污泥干燥等时，既可采用直接换热方式，也可通过余热锅炉转化为蒸汽或热油能量间接利用 [4] 。

4、优势

（1）可迅速、有效地使污泥得到无菌化和减量化的目的，其产物为无菌、无臭的无机残渣，含水率为零．其中多环芳烃类污染物不复存在，其他有机污染物含量出几乎为零(重金属离子不能被有效去除，沉积物、煤灰中)，其体积大为缩小，且在恶劣的天气条件下不需存储设备，使污泥最终处置极为便利。

（2）污泥能满足热能自持的需要，使用焚烧法处置可能是经济有效的。

（3）污泥燃烧产物可以有效进行后续的处理与处置。从焚烧的产物来看，干污泥颗粒可用做发电厂燃料的掺和料，也可通过干馏提取焦油、焦炭、燃料油和燃气等；污泥焚烧灰可做水泥添加剂、污泥砖、污泥陶粒等建筑材料；污泥细菌蛋白可制造蛋白塑料、胶合生化纤维板等；污泥气可用做燃料，还可制造四氯化碳、氢氰酸、有机玻璃树脂、甲醛等化工产品；污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。

（4）污泥焚烧可以从废气中获得剩余能量，用来发电。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和同硫剂等添加剂制成合成燃料，该合成燃料可用于工业和生活锅炉，燃烧稳定，热工测试和环保测试良好，是污泥有效利川的一种理想途径。

焚烧是一种比较成熟的同体废物无害化处置技术，在世界范围内有着广泛的应用，但污泥焚烧成本高、污染物产生量大，虽然通过附加的烟气处理和飞灰处理等方法可以控制污染物的排放，但是需要投入大量的资

金，增加了污泥的焚烧成本。因此，降低处理成本是焚烧处置亟待解决的问题。

参考资料

1. 杨春平，罗胜朕主编；李荣喜，陈宏，余关龙等副主编,废水处理原理,湖南大学出版社,201

2.12

2. 上海市政工程设计研究总院组织编写,污水处理厂改扩建设计,中国建筑工业出版社,2008.10

3. 李建华主编,环境科学与工程技术辞典修订版下,中国环境出版社,2005.10

4. 姬爱民，崔岩，马劲红，张荣华著,污泥热处理,冶金工业出版社,2014.08

《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》（GBT 24602-2009）

回转窑

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流化床

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污泥焚烧

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垃圾焚烧

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八、污泥的处置和利用

1、肥料

2、污泥固化：有毒污泥

3、建材：《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》(GBT 25031-2010)

4、有用物质回收

5、填埋

6、焚烧

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大气

图2.3-1 生活垃圾焚烧发电厂工艺流程及产污环节

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