摘要：污水處理廠(chǎng)剩余活性污泥中含有99%以上的水分，其余的1%中含有機物（60%～70%）、營(yíng)養物、病原體、重金屬離子和毒性有機物，處置不當容易產(chǎn)生二次污染。文章介紹了各種污泥焚燒爐爐型，污泥焚燒設備主要有回轉焚燒爐、立式多段焚燒爐、流化床式焚燒爐等。以焚燒技術(shù)為核心的污泥處理方法是最徹底的處理方法，是發(fā)達國家普遍采用的處理方法。流化床污泥焚燒爐在國際上也得到了較好的應用。文章旨在為國內市政下水污泥焚燒工作提供參考。

　　關(guān)鍵詞：下水污泥；焚燒爐；污泥焚燒；污泥處理；流化床焚燒爐

　　一、污泥焚燒技術(shù)的應用背景

　　電廠(chǎng)鍋爐處置廢棄物屬于混燒范疇，實(shí)際使處置過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)被煤產(chǎn)生的煙氣稀釋?zhuān)�混燒污泥這一低成本的污泥處置方案在歐美很少被采用。污泥焚燒設備主要有回轉焚燒爐、立式多段焚燒爐、流化床式焚燒爐等。流化床污泥焚燒爐在國際上得到了較好的應用。在過(guò)去的20年中污泥的焚燒量大幅增加，據不完全統計，在需要焚燒的污泥中約65%以上的污泥是通過(guò)流化床焚燒爐實(shí)施焚燒處理的。

　　污水處理廠(chǎng)剩余活性污泥中含有99%以上的水分，其余的1%中含有機物（60%～70%）、營(yíng)養物、病原體、重金屬離子和毒性有機物，其中有機物成分復雜，易產(chǎn)生異臭。從數量和危害上分析，污泥處理處置重點(diǎn)在于水分、有機物、重金屬，如處置不當容易產(chǎn)生二次污染。污泥中的大量水分是影響污泥處理經(jīng)濟性的重要因素，污泥含空隙水（70%）、毛細水（20%）、吸附水和內部水（10%），污泥濃縮、脫水是比較經(jīng)濟的減少水分的方法，但目前采用的機械擠壓的脫水效果有限。

　　污泥完全烘干后便失去了所有水分，干態(tài)污泥除致密程度外與褐煤有許多相似之處，可充當低檔燃料使用。烘干污泥需要消耗大量的能源，需要專(zhuān)門(mén)的鍋爐產(chǎn)生0.8Mpa低壓蒸汽，在蒸汽與污泥進(jìn)行熱交換時(shí)，蒸汽變成未飽和水，而污泥中的水分則被蒸發(fā)，被空氣帶離干燥裝置進(jìn)一步處理。國外比較常用的烘干機為槳葉式干燥機。

　　污泥焚燒是利用焚燒爐高溫氧化污泥中的有機物，使污泥完全礦化為少量灰燼的處置方式。以焚燒技術(shù)為核心的污泥處理方法是最徹底的處理方法，是發(fā)達國家開(kāi)始普遍采用的處理方法。

　　污泥焚燒主要可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是將脫水污泥直接送焚燒爐焚燒，另一類(lèi)是將脫水污泥干化后再焚燒。

　　污泥焚燒設備主要有回轉焚燒爐、立式多段焚燒爐、流化床式焚燒爐等，早期國外常用立式多段爐，現階段基本采用鼓泡床焚燒爐。

　　焚燒處理污泥的優(yōu)點(diǎn)是占用場(chǎng)地小，處理快速、量大，減量明顯，灰渣中的重金屬不易浸出，也可用作建筑材料或鋪路等。

　　目前國內的污泥焚燒處置方法均為一定程度的干化后，降低水分的含量，從而使熱值有一定程度的提高，但仍不能達到自持燃燒的程度，通常摻入循環(huán)流化床電廠(chǎng)中，利用燃煤放出的熱量一并焚燒，即混燒。

　　電廠(chǎng)鍋爐處置廢棄物屬于混燒范疇，在國外有專(zhuān)門(mén)的法律予以管轄，而我國尚沒(méi)有類(lèi)似的立法，多沿用生活垃圾焚燒標準，這一引用很不科學(xué)。而歐美等發(fā)達國家為控制火電廠(chǎng)對環(huán)境的污染，均以熱量單位來(lái)衡量有害物質(zhì)的排放量。

　　以汞污染為例，目前我國用于火力發(fā)電的循環(huán)流化床汞捕集率為10%左右。由于燃煤熱值遠遠高于污泥，而排放污染物濃度遠遠低于污泥，將少量比例的污泥加入煤中混燒，憑借燃煤產(chǎn)生大量煙氣的稀釋作用，如果單以煙氣中的汞濃度來(lái)衡量，其排放是“達標”的。但如以歐洲的混燒排放減量規定計算，焚燒時(shí)的實(shí)際汞捕集率要達到98%以上，這一減量率幾乎是不可能實(shí)現的，這就是電廠(chǎng)混燒污泥這一低成本的污泥處置方案在歐美很少被實(shí)際利用的原因。

　　這里可以看到在政策上的一個(gè)誤區：一方面，我國由于燃煤占能源的極大比例，如果對燃煤做出減排規定，會(huì )導致能源成本上升，從而對經(jīng)濟發(fā)展不利，因此盡管燃煤的污染已形成較大威脅，對燃煤的使用只能采取寬容態(tài)度；另一方面，在鼓勵廢棄物熱能利用的同時(shí)，卻未對被焚燒的廢物條件做出適當規定（如污染物濃度、熱值、煙氣含氧量等），導致熱值貢獻率極低甚至是負值的污泥也能在電廠(chǎng)鍋爐上焚燒，同時(shí)污泥以數倍于燃煤的速率向大氣中排放污染物，這一政策缺失，無(wú)論從經(jīng)濟上還是環(huán)境上都令人擔憂(yōu)。

　　二、各種污泥焚燒爐爐型

　　20世紀60年代以前，用作污泥焚燒的主要是多膛式焚燒爐，但由于輔助燃料成本上升和更加嚴格的氣體排放標準，多膛爐逐漸失去競爭力，促使流化床焚燒爐成為較受歡迎的污泥焚燒裝置。

　　流化床焚燒爐于20世紀60年代開(kāi)始于歐洲，70年代出現于美國和日本。自1962年以來(lái)，已有125臺流化床焚燒爐在美國安裝，其中43臺是1988年以后安裝運行的。此外，回轉式焚燒爐在焚燒工業(yè)污泥方面也有大量的工程應用。

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　　該種焚燒爐由若干用耐火磚砌成的上下串聯(lián)爐膛和圓柱形鋼殼體組成，一般可含有4～14個(gè)爐膛，從爐子底部到頂部有一個(gè)可旋轉的中心軸。每個(gè)爐膛上都有攪拌裝置，可以耙動(dòng)污泥，使之以螺旋型軌道通過(guò)爐膛。

　　脫水污泥從爐子頂部注入爐膛，在焚燒的同時(shí)向下流動(dòng)，依次流過(guò)各個(gè)爐膛。爐內溫度中間高兩頭低，頂部?jì)蓪悠鹞勰喔稍镒饔�，溫度�?80℃～680℃，可使污泥含水率降至40%以下；中部幾層為污泥焚燒層，溫度可達760℃～980℃，污泥在此與上升的高溫氣體和側壁加入的輔助燃料一并燃燒；下部幾層為緩慢冷卻層，主要起冷卻并預熱空氣的作用，溫度為260℃～350℃，爐渣在此冷卻后從底部排灰口排出，而熱煙氣流到爐子頂部后一部分回流到爐底，一部分經(jīng)除塵凈化后排空。有時(shí)，污泥可從頂部第二個(gè)爐膛注入，將頂部爐膛作為后燃室，以便燃盡煙氣中剩余的碳氫化合物。

　　多膛式焚燒爐由于具有對各種不同含水率的污泥都有較好的適應性、燃燒效率高、燃燒溫度易于控制等優(yōu)點(diǎn)而一度得到了廣泛的應用，但在長(cháng)期的使用過(guò)程中發(fā)現其二次污染嚴重。

　�。ǘ�）爐排型焚燒爐

　　爐排型焚燒爐是使用最普遍的一種連續式焚燒爐，常在處理量較大的城市生活垃圾焚燒廠(chǎng)中使用。爐排型焚燒爐的特點(diǎn)是垃圾在大面積的爐排上分布，厚薄較均勻，空氣沿排片上升，供氧均勻。爐排爐的關(guān)鍵技術(shù)是爐排，一般可采用往復式、滾筒式、振動(dòng)式等型式。由于爐排型焚燒爐的空氣是通過(guò)爐排的縫隙穿越與垃圾混合助燃，所以，小顆粒的渣土、塑料（粒徑＜5mm）等廢物會(huì )阻塞爐排的透氣孔，影響燃料效果。針對污泥性狀來(lái)看，污泥焚燒會(huì )阻塞爐排的透氣孔，因此爐排爐不適于焚燒污泥。

　�。ㄈ�）旋轉窯式焚燒爐

　　旋轉窯式焚燒爐也稱(chēng)為回轉爐、回轉窯等，主要用于處理有毒有害的醫療垃圾、化工廢料、工業(yè)污泥等廢物。

　　回轉式焚燒爐的燃燒設備主要是一個(gè)緩慢旋轉的回轉窯，其內壁可采用耐火磚砌筑或用管式水冷壁，以保護外筒，回轉窯直徑一般為4～6m，長(cháng)度約10～20m，由擋輪、托輪支撐，傾斜放置。

　　根據污泥含水量的高低，一般選擇順流式焚燒系統，被焚燒的固體流向與煙氣流動(dòng)方向相同，回轉爐以每分鐘幾轉左右的轉速緩慢轉動(dòng)本體，利用內壁耐高溫抄板將污泥由下部帶到上部，然后靠污泥自重落下。污泥在筒內翻滾，可與空氣充分接觸，進(jìn)行較完全的燃燒。污泥由滾筒一端送入，利用熱煙氣對其進(jìn)行干燥，在達到著(zhù)火溫度后燃燒，一直到筒體出口排出灰渣。當污泥含水率過(guò)高時(shí)，可在筒體尾部增加一級爐排，來(lái)滿(mǎn)足燃盡要求，滾筒中排出的煙氣通過(guò)一垂直的燃盡室，煙氣中的可燃成分可在此得到充分燃燒。燃盡室溫度一般控制在1000℃～1200℃�；剞D式焚燒爐因其能自動(dòng)地對物料連續翻動(dòng)，對于低熱值的污泥或生活垃圾的焚燒比較有效、徹底。但回轉式焚燒爐設備投資和運行費用稍高。

　�。ㄈ�）流化床焚燒爐（鼓泡流化床焚燒爐）

　　流化床焚燒技術(shù)是近40年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型清潔高效焚燒技術(shù)。流化床污泥焚燒爐采用一定粒度范圍的石英砂作為床料，空氣經(jīng)風(fēng)帽或風(fēng)管進(jìn)入焚燒爐，促使爐內的砂床流化。污泥由給料裝置輸入焚燒爐后，立即被大量運動(dòng)著(zhù)的高溫惰性物料沖散并與熾熱的砂粒迅速混合，由于床料的蓄熱量極大，污泥在流化床中迅速干燥、著(zhù)火和燃燒，焚燒條件優(yōu)于其它焚燒設備，能夠取得較好的燃燒效率；為了避免污泥中的灰分熔化，一般須將焚燒爐的溫度控制在850℃，這對于流化床焚燒爐是可以并容易做到的。

　　流化床床料材質(zhì)組成的選用應考慮到不被高溫融化，且不得含有氯化鈉（鉀）或硫酸鈉（鉀）等低熔點(diǎn)化合物，其粒徑應盡可能均勻。一般常用的流化床床料多以二氧化硅（SiO₂）為主，其中含有微量的三氧化二鋁（A_l2O₃）及三氧化二鐵（Fe₂O₃）等物。與其它焚燒方式相比，流化床焚燒技術(shù)具有以下顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)：

　　1．廢物適應性好，可焚燒低熱值、高水分、在其他燃燒裝置中難以穩定燃燒的廢棄物。

　　2．焚燒效率高，市政污泥屬高水分、低熱值廢料，對于這種廢料的焚燒，流化床具有優(yōu)勢。

　　3．燃燒強度高，單位截面的廢物處理量大，結構緊湊，占地面積小。

　　4．爐內無(wú)活動(dòng)部件，運行故障少。

　　5．能夠滿(mǎn)足苛刻的環(huán)保要求。

　　因此，流化床污泥焚燒爐在國際上得到了較好的應用。在過(guò)去的20年中污泥的焚燒量大幅增加，據不完全統計，在需要焚燒的污泥中約65%以上的污泥是通過(guò)流化床焚燒爐實(shí)施焚燒處理的。

　　作者簡(jiǎn)介：劉滬濱（1970－），男，供職于深圳夏日環(huán)保工程有限公司，中級職稱(chēng)，研究方向：下水污泥焚燒。