1、污泥焚燒工藝的興起與發(fā)展

目前在世界各國(guó)、填埋、堆肥和焚燒是處理市政污泥的幾種主要方法。

填埋在污泥處置的各種方法中簡(jiǎn)便易行，但是各國(guó)并不對(duì)這種方法看好。因?yàn)槿藗冎饾u考慮到填埋要占用大量的土地和花費(fèi)大量的運(yùn)輸費(fèi)用。而且填埋場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境也會(huì)惡化，遭受滲瀝水、臭氣的困撓。另外，適合填埋的土地逐年減少。在美國(guó)，估計(jì)今后20年內(nèi)，6500個(gè)填埋場(chǎng)中將有5000個(gè)被關(guān)閉；在歐洲，2000年后填埋在污泥處置中占的比例會(huì)迅速降低，到2005年將降低到10%左右，所填埋的物質(zhì)僅限于有機(jī)物含量小于5%的廢棄物。

各國(guó)廣泛地將污泥用于農(nóng)業(yè)堆肥，這種趨勢(shì)在今后一段時(shí)間內(nèi)將仍然會(huì)得以延續(xù)，污泥農(nóng)用的比例將平穩(wěn)增加：從1985年的35%左右到2005年的45%左右。這種方式其實(shí)是最符合自然循環(huán)利用的觀(guān)念的，同時(shí)也是較為經(jīng)濟(jì)的一種污泥處置的方法。但是，由于污泥中重金屬的沉積和有機(jī)污染問(wèn)題，用于農(nóng)業(yè)堆肥的污泥必須被有選擇的使用。Poletschny對(duì)德國(guó)的6800多種污泥樣品做了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果同普通的農(nóng)用土壤進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明無(wú)限地將污泥應(yīng)用于土壤之中可能導(dǎo)致在農(nóng)用土地中重金屬的積聚。因此，目前對(duì)于污泥在農(nóng)業(yè)和林業(yè)方面的應(yīng)用有了嚴(yán)格的限定。為了規(guī)范污泥的使用，歐洲各國(guó)和美國(guó)均制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)：如 ECDIRECTIVE（86／278／EEC）和 US503條例。我國(guó)政府也規(guī)定對(duì)于運(yùn)用于農(nóng)業(yè)的污泥必須符合農(nóng)業(yè)部制定的《農(nóng)用污泥中污染物質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)》（CB4284－84）的要求。

焚燒工藝的應(yīng)用前景則越來(lái)越被看好，這種技術(shù)在目前為止是處理污泥的最好方法之一。第一，焚燒可以大量減少污泥的體積，相對(duì)于機(jī)械脫水的污泥來(lái)說(shuō)，最終的焚燒產(chǎn)物體積只相當(dāng)于最初產(chǎn)物的10%。第二，焚燒也可以殺死一切病原體，一切有機(jī)物在燃燒過(guò)程中都會(huì)最大程度的被分解，病原體和細(xì)菌也不例外。通過(guò)高溫處理，在燃燒殘?jiān)鼉?nèi)幾乎沒(méi)有病原體存在。此外，焚燒還可以解決污泥的惡臭問(wèn)題。第三，經(jīng)過(guò)脫水后的污泥的熱值相當(dāng)于褐煤的水平，因此在一定條件下污泥可以自燃。這樣可以在一定程度上減輕污泥焚燒的費(fèi)用。同時(shí)由于焚燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)不斷完善和有關(guān)焚燒技術(shù)的突破，原來(lái)存在的煙氣二次污染問(wèn)題也得到了妥善的解決。焚燒技術(shù)成為了一項(xiàng)十分環(huán)保的污泥處置技術(shù)。據(jù)預(yù)測(cè)，焚燒所占的比重將由1992年的10%提高到2005年的38%。

2、國(guó)外污泥焚燒工藝的研究與應(yīng)用

歐洲許多國(guó)家諸如德國(guó)、丹麥、瑞典、瑞士等國(guó)以及日本從90年代起就開(kāi)始以焚燒工藝作為處理市政污泥的主要方法。德國(guó)已有將近40個(gè)污水處理廠(chǎng)擁有多年污泥焚燒工藝的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。其中10家工廠(chǎng)混燒生活垃圾和污泥，20多家焚燒城市污水污泥，9家工廠(chǎng)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行工業(yè)廢水污泥的焚燒處理。在德國(guó)，污泥焚燒爐首先始于多段豎爐。

目前，流化床焚燒爐的市場(chǎng)占有率超過(guò)了90%。丹麥，每年約有25%的污泥在32座焚燒廠(chǎng)中處理。瑞士政府2002年5月宣布：從2003年1月1日起瑞士將禁止污水廠(chǎng)的污泥用于農(nóng)業(yè)，所有污水廠(chǎng)的污泥都要進(jìn)行焚燒處理，這也意味著瑞士政府每年將額外耗資5800萬(wàn)歐元用于污泥焚燒工藝。焚燒法處理污泥在日本應(yīng)用得最廣，1984年處理量占72%?，F(xiàn)在日本規(guī)模較大的污水處理廠(chǎng)大都采用焚燒法處理污泥，1992年，日本有1892座焚燒爐處理75%的市政污泥。

3、國(guó)內(nèi)污泥焚燒工藝的研究與應(yīng)用

在污泥處理方面，目前我國(guó)大部分的研究局限于污泥的堆肥作用，而對(duì)污泥的能源化利用很少，造成很大的能源浪費(fèi)。尤其是對(duì)污泥的焚燒處理方面，由于耗資巨大、設(shè)備復(fù)雜、對(duì)操作人員的素質(zhì)和技術(shù)水平要求高，因此這方面開(kāi)展的工作就更少。目前只有浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)研究院、清華大學(xué)和華中理工大學(xué)對(duì)污泥的焚燒原理進(jìn)行了一定的研究。在實(shí)際工程方面，尤其是對(duì)運(yùn)營(yíng)多年、處理效果良好的工程實(shí)例的分析，在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)導(dǎo)。在城市污水廠(chǎng)中，只有深圳特區(qū)污水處理廠(chǎng)用于焚燒。

浙江大學(xué)熱能所在用異重流化床燃用洗煤泥的基礎(chǔ)上，從1992年起就在國(guó)內(nèi)首先系統(tǒng)地開(kāi)展了污泥流化床焚燒技術(shù)的研究，井已取得很大成功。清華大學(xué)的碩士研究生奉華在2001年首次對(duì)北京地區(qū)的城市市政污泥的焚燒處理進(jìn)行了研究。他以高碑店污水廠(chǎng)的污泥為主要研究對(duì)象，分析了污泥的成分特點(diǎn)和燃燒特性，并在預(yù)防二次污染方面，通過(guò)分析重金屬元素在污泥中的存在形式及對(duì)污泥焚燒前后重金屬含量的變化進(jìn)行檢測(cè)，研究了重金屬在焚燒過(guò)程中的遷徙特性，并提出污泥灰渣處理的建議。

4、流化床焚燒工藝

流化床自從作為氣體發(fā)生爐工業(yè)化以來(lái)廣泛用于以化學(xué)工業(yè)為主的各種工業(yè)的各個(gè)工藝過(guò)程。

流化床焚燒爐的構(gòu)造很簡(jiǎn)單，主體設(shè)備是一個(gè)圓形塔體，下部設(shè)有分配氣體的分配板，塔內(nèi)壁襯耐火材料，并裝有一定量的耐熱粒狀載體。氣體分配板有的由多孔板做成，有的平板上穿有一定形狀和數(shù)量的專(zhuān)業(yè)泵嘴。氣體從下部通人，并以一定速度通過(guò)分配板，使床內(nèi)載體“沸騰”呈流化狀態(tài)。廢物從塔側(cè)或塔頂加人，在流化床層內(nèi)進(jìn)行于燥、粉碎、氣化等過(guò)程后，迅速燃燒。燃燒氣從塔頂排出，尾氣中夾帶的載體粒子和灰渣一般用于除塵器捕集后．載體可返回流化床內(nèi)。流化床焚燒爐有如下特點(diǎn)：

（1）單位面積的處理能力很大；

（2）加到流化床的固體廢物，可以瞬間分散均勻（除特別粗大的塊體之外）

（3）不會(huì)產(chǎn)生急冷或急熱現(xiàn)象（即使一次投入較多量的可燃性廢棄物體）；

（4）在處理大量易揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)（如含油污泥）、也不會(huì)像多段爐那樣有引起爆炸的危險(xiǎn)。

（5）流化床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)有機(jī)械傳動(dòng)部件，故障少，建造費(fèi)用低。

（6）空氣過(guò)量系數(shù)可以較少。

特別是，流化床焚燒爐還具有其本身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：燃料適應(yīng)性廣，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體SO2和NOX等的控制，還可獲得較高的燃燒效率等等。

5、污泥焚燒工藝的影響因素

焚燒必然以良好的燃燒為基礎(chǔ)，要使燃料完全燃燒，支配燃燒過(guò)程的有三個(gè)因素：時(shí)間、溫度、廢物和空氣之間的混合程度。這三個(gè)因素有著相互依賴(lài)的關(guān)系，而每一個(gè)因素又可單獨(dú)對(duì)燃燒產(chǎn)生影響。

5.1 時(shí)間

燃燒時(shí)間與固體廢物粒度的1～2次成正比，加熱時(shí)間近似地與粒度的平方成正比例。因此，確定廢物在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間時(shí)，考慮固體粒度大小很重要。

5.2 溫度

一般來(lái)說(shuō)，溫度高則燃燒速度快，廢物在爐內(nèi)停留的時(shí)間短，而且此時(shí)燃燒速度受擴(kuò)散控制，溫度的影響較小，即使溫度上升40℃，燃燒時(shí)間只減少1%，但爐壁及管道等容易損壞，當(dāng)溫度較低時(shí)，燃燒速度受化學(xué)反應(yīng)控制，溫度影響大，溫度上升40T，燃燒時(shí)間減少50%，所以，控制合適的溫度十分重要。

5.3 廢物和空氣之間的混合程度

為了使固體廢物燃燒完全，必須往燃燒室內(nèi)鼓人過(guò)量的空氣，氧濃度高，燃燒速度快。但除了空氣供應(yīng)充足，還要注意空氣在燃燒室內(nèi)的分布，燃料和空氣中氧的混合如湍流程度，混合不充分，將導(dǎo)致不完全燃燒產(chǎn)物的生成。

6、結(jié)束語(yǔ)

焚燒法具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：大大減少了污泥的體積和重量；殺死一切病原體，污泥處理速度快，不需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存；污泥可就地焚燒，不需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸月以回收能量用于發(fā)電和供熱。

但是，另一方面隨著焚燒工藝的引進(jìn)使用，它所存在的若干基本問(wèn)題也日漸暴露出來(lái)。其高昂的造價(jià)和煙氣處理問(wèn)題已經(jīng)成為制約污泥焚燒工藝的主要因素。所以，開(kāi)發(fā)熱效率高，并能把環(huán)境污染控制在最小限度的焚燒工藝成為當(dāng)務(wù)之急。

目前有關(guān)污泥焚燒工藝的研究大多集中在燃燒時(shí)重金屬和一些有毒有害氣體的去除效果方面。而有關(guān)污泥焚燒工藝操作條件對(duì)處理效果的影響，以及操作條件的優(yōu)化方面（缺乏確切的數(shù)學(xué)模型）尚未見(jiàn)有系統(tǒng)的研究報(bào)告。

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