浅析污泥焚烧技术

徐灵芳

(四川大学 建筑与环境学院，四川 成都 610065)

随着人民生活质量的改善，产生的废水总量也持续升高。随着废水的处理，产生的污泥量也越来越多。根据有关评估，截至2020年，污泥产量可能超过6000万t[1]。污泥不仅富含大量的氮磷营养物质和有机物，也包含了重金属和病原菌等[2]。怎样把量多且复杂的污泥进行合理的处置，是我们应该深入思考的问题。将污泥进行焚烧在发达国家中占据较大的比重。如在日本，污泥焚烧技术占总污泥的 60%以上；在欧盟，焚烧占总量的10%以上[3]。这说明了污泥焚烧是值得推广的技术。本文将对影响污泥焚烧的主要因素进行阐述，并讨论污泥单独和混合焚烧的区别。

1 污泥焚烧技术概念

污泥焚烧是在焚烧炉内利用高温将污泥中的可燃物质进行燃烧，最后生成水、二氧化碳等无害物质并产生固体残渣。污泥焚烧技术可以使污泥快速地无菌化和减量化，产生的热量能满足自身需要，占地面积小，不需要长期储存。与其他方式相比，污泥焚烧技术更符合可持续发展的观点，具有较大的发展潜力。

2 污泥焚烧的影响因素

2.1 污泥的含水率

含水率的高低会对污泥焚烧速率产生直接的作用。如果含水率过高，更会对焚烧炉产生破坏。这要求加入辅助燃料才能使高含水率进行自动连续运行。所以，含水率和挥发物的比值最好小于3.5[4]。

2.2 污泥停留时间

污泥停留时间是指在焚烧炉中污泥完全分解的时间。污泥停留时间是确定焚烧炉大小的关键参数。一般来说，当焚烧炉里温度在800～850℃之间，污泥停留时间是2 s。此时大部分的有机物可以被完全分解。另外，污泥停留时间也受到污泥颗粒粒径的影响。污泥颗粒的粒径越小，则燃烧所花费的时间减少，即污泥停留时间缩短[5]。

2.3 污泥焚烧温度

理论上而言，污泥焚烧炉内温度的升高，会促进颗粒的燃烧。但是如果持续升高焚烧炉内的温度，达到一定值后，污泥中的金属挥发量增多，造成不良的环境影响。有研究表明，在温度偏低的时候，升高温度会显著提高污泥焚烧效果。例如升高40℃，停留时间能减少50%。在温度偏高的时候，升高温度对污泥焚烧影响较小。例如此时也升高 40℃，停留时间只减少1%。

2.4 空气过量系数

空气过量系数是指实际输送空气量和理论值的比率。一般而言，适当地增大空气过量系数能够提高污泥焚烧效果，使有机物更完全地分解。但也不能过高，因为空气过量系数过高会使焚烧炉内的温度下降，也使得排放的烟气量增多[6]。

3 污泥焚烧工艺

3.1 污泥单独焚烧技术

相关污泥处置规定指出[7]，当污泥进行单独焚烧时，需要把干化和焚烧技术结合使用，目的是使污泥能更快速地被燃烧分解。成都市第一城市污泥处理厂就是污泥单独焚烧技术。该厂总处理能力为400 t/d的湿污泥(含水率为80%)，采用薄层干化机和鼓泡焚烧炉联合的处理技术[8]，并且设置了两条干化焚烧线。

污泥单独焚烧厂是一种针对污泥焚烧设计的厂，优点在于专一性和高效性，能够极大地减少污泥的体积，去除几乎所有的水分。产物污泥灰性质稳定，不会影响外界。所以污泥单独焚烧厂做到了污泥最大可能的稳定化和减量化，具备了其他污泥处置方法难以企及的效果。虽然目前未得到广泛应用，但污泥单独焚烧厂的发展具备极大的优势。

3.2 污泥联合焚烧技术

3.2.1 电站锅炉掺烧工艺

由于火力发电厂中有大量的蒸汽和烟气可作为污泥干化的热源，利用火力发电厂进行污泥干化焚烧有巨大的潜力。火力发电厂首先利用热量将污泥进行干化，使其含水率降低，然后将干化的污泥与煤混合并研磨至一定的程度，将二者混合物输送到入锅炉内进行燃烧。

北仑电厂污泥干化焚烧厂的设计规模为200t/d[9]。污泥水分被干化机蒸发，得到一定程度的干污泥。再将干污泥和原煤混合燃烧。干化机中的加热蒸汽来自电厂，湿污泥蒸发产生的废气通过物理生物除臭系统，达到国家二级排放标准后直接排放。不足之处在于整个工艺较为复杂，维护设备费用较高。

3.2.2 垃圾焚烧炉掺烧工艺

与电站锅炉掺烧工艺相似，垃圾发电厂会对垃圾和污泥进行混合破碎，然后一起输送至垃圾焚烧炉，使垃圾和污泥同时燃烧分解。在此过程中，焚烧炉烟气出口位置的温度可达到800℃，从而减少混合燃烧过程中有害物质的形成。但是污泥与垃圾掺烧也存在一些问题，例如：通常需要向焚烧炉中投加辅助物质以便燃烧，这必然会使运行成本升高。

3.2.3 水泥窑掺烧工艺

水泥窑掺烧工艺与前文两种掺烧工艺类似。主要步骤是将污泥与水泥进行混合焚烧，不同的是，水泥窑掺烧工艺最终能够获得水泥熟料产品[9]。这相当于将污泥间接用于建材行业。该工艺的优势是回转窑的污泥处理量大，并且工况较为稳定，不会对水泥的质量产生损坏。但目前水泥窑掺烧工艺技术还不成熟，主要问题是当含水率高的污泥(80%)未经处理就输入水泥窑内，会导致窑内温度不断波动。若未能进行恰当的处理，会影响大气环境。

4 展望

虽然污泥焚烧技术在我国还未得到推广，但由于其显著的优势在国外应用较为广泛。污泥单独焚烧技术与混合焚烧技术相比，都存在着成本较高的问题，但显然污泥单独焚烧技术更具有专业性和高效性，后续处理更方便。随着技术的进步，期望污泥单独焚烧技术能够成为减少污泥的主流技术。