[科普中国]-污泥热处理

目的

对污泥进行加热，可使部分有机物分解及亲水性有机胶体物质水解，同时分解破坏污泥中的微生物，使细胞膜中的水游离出来，故可提高污泥的浓缩性能与脱水性能。热处理对于脱水性能差的活性污泥特别有效。

污泥的热化学处理具有处理迅速、占地面积小、无害化、减量化和资源化效果明显等优点。污泥热化学处理达到的目的有：

（1）稳定化和无害化，通过加热使污泥中的有机物质发生化学反应，氧化有毒有害污染物（如PAHs、PCBs等），杀灭致病菌等微生物。

（2）减量化，通过加热破坏细胞结构，使污泥中的内部水释放出来而被脱除，如焚烧工艺可使所处理的污泥（实际是焚烧后的灰渣）含水率降到零，实现最大限度的减量化。

（3）资源化，通过热化学处理后的城市污泥，一方面通过稳定化处理后可以进行相关的资源化利用，另一方面可以将污泥中的大量有机物转化为可燃的油、气等燃料。

优缺点利用热处理法对污泥进行预处理的优点是：①可以大大改善污泥的脱水性能；②不需加药剂，不增加泥饼量；③可以完全杀灭污泥中的致病微生物与寄生虫卵；④可适用于各种污泥，最适宜于生物污泥。

不过，热处理法也有一些缺点：①容易发生恶臭，向处理场地周围散发；②污泥可溶性分离液含有机物浓度高，BOD及COD偏高，需要二次处理；③能耗较高，处理时间较长，故设备费用和操作费用高；④为了回收热量而使用套管热交换器时，容易在管壁结垢，且有机物在管壁处结焦会造成热交换器高温区管壁和T形回弯头等处腐蚀和磨损；⑤和焚烧相比，污泥发热量低。2

处理工艺常用的热化学处理方法有焚烧、碳化、热加工做建材、直接液化、气化、热解等。

根据氧化还原环境，污泥热化学处理工艺可分为三种，即有氧、缺氧、无氧。污泥焚烧、湿式氧化为有氧热化学处理；气化为缺氧热化学处理；污泥热化学转化（热解、直接液化等）为无氧热化学处理。

根据温度的高低，污泥热化学处理工艺分为高温和低温。通常以600℃为界进行概念性的区分。污泥高温热化学处理工艺有焚烧和高温热解。低温处理工艺包括低温热解（热化学转化）、湿式氧化（含超临界溶剂）和直接热化学液化。3

处理设备污泥干燥主要使用回转圆筒式干燥器。其流程如右图所示。

脱水污泥经粉碎机粉碎后，与旋流分离器返送回来的细粉混合，进入转圆筒干燥器， 干燥污泥由卸料室，通过格栅送到贮存池，排气经旋流分离分离细粉后，经除臭燃烧器脱水排入大气。

污泥干燥处理，成本很高，只有在干燥污泥作为肥料所回收的价值，能满足干燥处理运行费用时，或者有特殊卫生要求时，才考虑采用。

当污泥不符合卫生要求，有毒物质含量高，不能为农、副业所利用时，可考虑采用焚烧处理。焚烧前，应首先加以干燥。焚烧所需的热量，主要依靠污泥含有的有机物燃烧发生。如污泥本身的燃烧热值不足以使其焚烧时，用辅助燃料补充。

常用的污泥焚烧设备有回转焚烧炉、立式焚烧炉与流化床焚烧炉等。

回转焚烧炉的构造与回转圆筒干燥器基本相同，主要是炉体的长度较大，直径与长度之比约为1：(10一16)。我国某些石油化工污水处理厂已有采用。

立式焚烧炉构造简单，也已为我国某些石油化工污水处理厂采用。炉体构造如左图所示。立式焚烧炉操作方便，没有转动部件，外壳用钢板焊制，内砌耐火材料，可以连续生产也可间歇生产。但炉体的热容量较低，烟道气温度高，余热没有回收。因此，这种焚烧炉主要适用于像石油加工厂一类的既富有余热，又能够利用除油池和气浮池的油渣作为辅助燃料的工厂。

流化床焚烧炉的恃点是利用硅砂为载热体，在预热空气的喷射下，形成悬浮状态。含水率为70%左右的泥饼，首先经过快速干燥器，使含水率降到40%左右。干燥器的热源是流化床焚烧炉排出的烟道气(800℃)，干燥器出口烟气温度约150℃，焚烧炉排出的烟气热量可被充分利用。干燥后的泥饼用输送带从焚烧炉顶部加入。落到流化床上的泥饼，被流化层灼热的砂层(700℃)搅拌混合，全部分散气化，产生的气体在流化床的上部焚烧。在焚烧部位，由炉壁沿切线方向高速吹人二次空气，使与烟气旋流混合，焚烧温度可达850℃。流化床的流化空气用鼓风机鼓入，焚烧灰与燃烧气一起飞散出去，用一次旋流分离器加以捕集。

流化床的优点是结构简单，接触高温的金属部件少，故障也少，硅砂、污泥接触面积大，热传导效果好，可以连续运行。缺点是操作较复杂，运行效果不够稳定，动力消耗较大。4