试论污泥干化焚烧处理技术的应用与发展趋势

俞超伟

（上海环境卫生工程设计院有限公司，上海市 200237）

引言

随着城市化进程的不断加速和现代化的不断推进，污水处理和废弃物处理已经成为城市环境治理的重要组成部分。其中，污泥的处理一直是一个难题和焦点。传统的处理方式通常是通过压缩、堆肥、焚烧等手段，但这些方法存在一些问题。污泥干化焚烧处理技术不断被应用于实际生产中，成为了污泥处理的一种新方法。

1 污泥干化焚烧处理技术概述

1.1 定义和原理

污泥干化焚烧处理技术是一种将污泥通过干燥或温度升高的方式降低可溶性有机物，然后焚烧残渣并通过余热途径回收能量的处理过程。该技术的关键原理是将污泥先干化或者焙干，降低其含水率到10%-30%之间，从而减少运输体积、降低后续输送和焚烧过程中的能耗，同时降低污泥中可溶性有机物含量。使焚烧残渣达到无害化和稳定化处理的要求。同时，污泥干化焚烧处理技术也是一种热化学处理，通过高温对有机物进行氧化降解，从而使有机物转化为二氧化碳、水和少量氮、硫氧化物等。该技术的主要关键技术包括干化或热解、水分回收、污染物控制、热能回收等方面的措施[1]。

1.2 关键技术和设备

污泥干化焚烧处理技术包含的关键技术和设备有：（1）干化或热解技术：该技术可采用各种方式实现，如间接热传递、直接热传递、微波加热、热风干燥等。（2）污泥输送和计量技术：包括污泥输送设备、计量装置和输送管道。（3）残渣烟气处理技术：包括除尘、脱硫、脱硝等措施。（4）热能回收技术：该技术通过余热回收系统实现，包括过热蒸汽回收、废气可燃回收、烟气余热回收等。（5）水分回收技术：可采用露点控制、气流控制、多级脱湿等技术。（6）自动化控制技术：可采用PID控制、PLC控制、DCS控制等方式。（7）辅助设备：包括锅炉、燃烧器、发电机、冷却器等[2]。总之，污泥干化焚烧处理技术的关键技术和设备不仅需要具备高效、稳定和环保的特性，而且需要实现集中、全自动、规模化和遥控化等特点，以实现持续稳定的运行和优良的处理效果。

1.3 优点和局限性

对于污泥干化焚烧处理技术的优点，首先，污泥干化焚烧处理效率高：该技术能够有效降低污泥含水率，从而减小运输体积，降低处理成本，同时通过高温氧化降解有机物，使焚烧残渣达到无害化和稳定化处理的要求；其次，能量回收率高：焚烧过程中的余热可以通过热回收系统回收利用，降低能量消耗，提高燃烧效率；第三，环保性能好：通过烟气处理设备和烟气脱硫设备等技术，能够有效处理烟气中的污染物，达到国家排放标准；第四，适用范围广：该技术可以处理多种污泥，包括生活垃圾焚烧产生的城市污泥、化工废水、油田污泥等；最后，可以减少对土地资源的占用：通过减少污泥的体积，能够减少污泥填埋所需的土地面积[3]。

对于污泥干化焚烧处理技术存在的局限性，第一，设备投资和维护成本高：该技术的设备和维护成本较高，导致其初期投资较大，需要长期经济分析；第二，操作和维护难度高：热化学过程涉及大量的高温、高压等工艺参数，对操作和维护的要求较高，需要专业技术人员参与；第三，对脱水效果要求高：干化前需要进行污泥预处理，如脱水等，如果脱水效果不好，会影响干化效果，从而影响后续的焚烧处理效果；第四，污泥成分差异较大：由于污泥成分差异较大，处理方式需要因地制宜，调整工艺参数。所以，污泥干化焚烧处理技术是一种高效、环保的处理污泥的方法，但需要根据实际情况进行选择和优化，以实现最佳的处理效果。

2 污泥干化焚烧处理技术的发展趋势与存在的问题

2.1 应用现状

污泥干化焚烧处理技术在国内和国际上得到了广泛应用。近年来，随着我国城市废弃物量的快速增长，越来越多的城市采用污泥干化焚烧处理技术，如北京、上海、广州、深圳、成都、杭州、南京等地都采用了这种处理污泥的方法。同时，越来越多的企业也开始采用该技术处理废水生产的污泥，如电力、石化、煤化工、钢铁、建材等行业。同时，污泥干化焚烧处理技术也在国际上得到广泛应用，如美国、欧洲、日本等地也普遍应用该技术。例如，美国纽约市的纽约市垃圾焚烧厂采用干化焚烧处理技术，处理每天约2万吨垃圾产生的污泥。所以，污泥干化焚烧处理技术在国际上和国内都得到了广泛应用，并且越来越多的城市和企业表示将采用该技术来处理产生的污泥和废水，以逐步实现废物资源化利用，减少对环境的影响。

2.2 技术发展趋势

污泥干化焚烧处理技术在未来，将朝着以下几个方向发展：（1）能源利用：利用焚烧过程中产生的余热，通过发电机等设备实现能源的再生利用，以提高经济效益和资源利用率。（2）智能化控制：利用人工智能、物联网、大数据等技术，实现设备智能化控制、自动监控、故障预警、远程管理等，提高生产效率和设备运行稳定性。（3）多联产模式：污泥干化焚烧处理技术将渐渐向多产业联合模式。例如，将污泥干化焚烧技术应用于种植、养殖、生产等领域，实现废物资源化利用，提高资源利用效率。（4）绿色化：在处理污泥的过程中，增加对环境保护和资源利用的重视，增强污泥干化焚烧处理技术的可持续性和环保性。（5）国际化：随着全球环境污染日益严重，污泥处理技术也显得尤为重要。加强技术交流与合作，形成全球化的污泥处理技术体系。因此，污泥干化焚烧处理技术面对的机遇和挑战并存，需要不断提高技术的应用效率和环保水平，加强政策支持与法规制定，推广现代化、集约化、绿色化的污泥处理模式，以推动我国城市环境治理。

2.3 政策法规和市场因素的影响

政策法规和市场因素是污泥干化焚烧处理技术的重要推手和制约因素。市场因素将一定程度上影响企业的决策和投资，从而使污泥干化焚烧处理技术在未来得到更广泛的推广和应用，实现环保与经济的双重目标。随着环保意识的不断增强，我国出台了一系列强制性的环保政策标准，如《城市污水处理厂污泥处理与处置技术政策》《城市污水处理厂污泥处理技术与工程技术要求》《污泥无害化处理技术政策》等文件，鼓励并支持采用污泥干化焚烧处理技术。同时，在市场的运作中，政策法规的引领作用也将助力污泥干化焚烧处理技术的应用。而企业在采用污泥干化焚烧处理技术时，也需要考虑其市场因素，如投资成本、运行维护成本、效益预测等。随着环保标准的提高，污泥干化焚烧处理技术在市场上将更受欢迎，既能增加企业的经济效益，也能为环境保护事业提供力量。同时，在市场竞争的前提下，技术研发、服务和维护也将成为企业竞争优势的关键。

3 启示与建议

3.1 热能利用将是污泥资源化利用的主导方式

随着人们对环保意识的不断提高，污泥的利用不再只关注有机质、氮、磷、钾等农业养分的回收和应用，而是开始关注污泥中大量含有有机物质所带来的潜在生物毒性、对环境及生态的潜在长期影响。因此，传统的将污泥直接用于土地改良的处理方式将受到越来越严格的制约。针对这种情况，目前对污泥的植物营养元素回收研究的重点已经转向了如何从污泥中提取氮、磷、钾等养分。通过提取污泥中的可用养分，可以实现有机物和营养元素的资源化回收和利用，减少污泥的堆放和安全处理难题。同时，污泥中的营养元素可用性往往较低，在提取中还需解决养分的有效性和企业经济利益之间的平衡问题。现代的养分提取技术和方法，如微波加热和酸碱复合萃取等，可以帮助实现污泥中养分的高效提取与回收，从而更好地实现污泥的资源化利用。

污泥干化焚烧处理技术的应用主要包括两个方面：干化与焚烧处理。在这两个过程中，热能的利用将是污泥资源化利用的主导方式。首先，在干化处理过程中，热能可用于污泥的干化。由于干燥过程对温度、湿度都有较高的要求，所以需要提供高温和低湿度的环境条件。可以通过利用焚烧过程中产生的余热、废气等来满足干燥所需的温度和湿度。其次，在焚烧过程中，热能将发挥更加重要的作用。焚烧过程中产生的高温高压的热能可以驱动蒸汽发电机等设备输出电能，以实现能源的再生利用。同时，在能源的回收利用过程中，也能够减少燃烧产生的废气、温室气体的排放，发挥绿色环保的作用。最后，热能的利用将是污泥干化焚烧处理技术的重要应用措施，可以通过获得高温度和高压力的热能来驱动发电机并产生电力，实现经济效益和环境效益的双重目标。

3.2 污泥干化与焚烧技术已逐渐成熟

污泥干化焚烧处理现已成为一种成熟可靠的技术。首先，随着污泥干化焚烧处理技术的广泛应用，相关技术已经相对成熟，相关设备和工艺已经相对完备，已经有不少实例企业实践使用成功，部分高效的设备已经进入稳定运行阶段。因此，污泥干化焚烧处理技术已经逐渐成为一种成熟的处理废泥技术。其次，因为干化和焚烧都需要高温高压的环境，对设备和技术要求非常高，一旦发生故障会对生产工艺造成极大的影响。经过多年的研发和应用，污泥干化焚烧处理技术的设备可靠性逐步提高，各类设备已经逐步精简优化，一些关键部位也在设计上做了充分的优化。最后，焚烧过程中会产生一些有害气体，因此，污泥干化焚烧处理技术在设计上也充分考虑了安全因素。目前，通过压力传感器、温度传感器等多种监测设备实时监测安全状态，可以在污泥干化和焚烧处理中实现安全控制和运行监测。

3.3 选择工艺时须进行全方位比较

污泥干化焚烧处理技术的应用措施包括干化和焚烧，而不同的干化和焚烧工艺的选择会直接影响到处理效果和处理成本。因此，在工艺选择时需要进行全方位的比较，从处理效果、能耗和运行成本、应用范围几个方面来落实。

不同的干化和焚烧工艺对污泥的处理效果不同，包括干化效率、焚烧效率、减量化及稳定化效果等。需要根据不同需要选择不同的干化和焚烧工艺，在多个方面进行比较和权衡。干化和焚烧工艺的选择还需要考虑处理能耗和运行成本，主要包括干燥能耗和焚烧能耗、设备维护保养成本、人工管理成本、废气净化成本等，需要从长期经济效益的角度全方位比较和评估。不同的干化和焚烧工艺应用范围也有所不同，需要根据不同情况选择不同的工艺。比如，循环流化床干化技术适用于小型污水处理设施，而球式干化机更适合中小型公司。同时，不同的焚烧工艺也适用于不同的应用场合，如成品水泥窑焚烧技术适用于污泥量较大的水泥厂。在选择污泥干化焚烧处理技术的具体工艺时，需要全方位比较不同工艺的优缺点，从污泥的性质、产量、运输等多个方面综合考虑，才能选择最适合的工艺。同时，需要及时更新和调整工艺，不断提高处理效率和降低成本。

3.4 规划和建设大型污泥处理处置中心

污泥干化焚烧处理技术广泛应用于污泥的处理和处置中，规划和建设大型的污泥处理处置中心是目前比较常见和行之有效的一种处理方式。在建设过程中，需要从各个方面进行考虑和规划，做好各种准备工作，同时加强运营管理，不断升级设备和工艺，以最大程度地提高污泥处理效率和治理成效。

大型的污泥处理处置中心需要从市场环境和具体的污泥处理处置需求出发，确定其处理规模、工艺路线、对外合作模式等方面的定位。同时还需要考虑场地的选择、用地的审批和建设资金的筹措等。对于设备选择，污泥处理处置厂的投资费用很高，而设备购置及安装费用占总投资近80%，若要降低投资成本，关键在于降低设备费用。将整套的设备加以适当分类大部分设备可以采用“引进技术、国内加工”的方式生产制造，不仅可以大幅降低投资成本，还能培育国内的环保设备生产能力。规划和建设大型污泥处理处置中心需要选择一些处理设备和系统，如干化设备、焚烧炉、除尘设备、水处理系统等。这些设备需要满足处理量、处理效率、处理成本等多个方面的要求，需要进行全面评估和比较选择。对于运营管理，大型污泥处理处置中心需要考虑其运营管理模式、人员配备及管理制度等。需要对污泥的收集、运输、处理等环节进行细致的管理和监测，并采取严谨的运营模式，保证污泥处理效果和运营效率。对于合作方式，在规划和建设大型污泥处理处置中心时，考虑与其它企业或机构的合作方式。例如，与环保公司合作实现污泥的全生命周期处理、与水泥厂合作将处理后的污泥作为一种工业原料生产水泥等。

3.5 引进选进技术，提高设备制造能力

污泥干化焚烧处理技术是一项综合性较强、涉及领域广泛的技术，其应用对设备制造能力有较高的要求，包括技术含量高、工艺流程复杂、设备需要高度一致性、大部分设备为高温高压载荷等等。因此，企业家引进先进技术，培育国内设备制造能力尤为重要。

在引进污泥干化焚烧处理技术时，需要选择技术先进、成熟可靠的设备和工艺，并在引进过程中与国际先进企业进行技术交流和合作，从而在理论和技术方面得到充分的支持和借鉴，从而减少技术不适应和技术开发过程的困难。引进先进技术必然需要消化吸收和转化创新。需要结合国内技术和生产情况，对引进的技术和工艺进行本土化改造，加以改进和完善。此外，还要针对一些适用于不同生产环境的特殊技术和工艺进行创新，以满足对设备的差异化定制需求，打造定制化、差异化的设备制造业。对于设备制造企业而言，除了引进技术之外，提高自身的研发能力也是非常关键的。国内设备制造企业应关注前沿技术研究和基础研究，培育高质量的技术人才，提高企业的技术创新能力。只有这样，才能确保设备制造水平的快速提升，以适应污泥干化焚烧处理技术的不断更新和升级。

4 结语

污泥干化焚烧处理技术在应用中具有优点明显的特点，能够解决传统处理方式中存在的一些问题。因此，要加强研究，制定相应的政策支持和环保标准，不断推进该技术，为城市环境治理做出贡献。