城鎮(zhèn)污水處理廠污泥碳化技術(shù)探析

肖培蒙

（山東金孚環(huán)境工程有限公司，山東 濟南 250001）

總結(jié)國內(nèi)外污泥碳化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗，確定污泥碳化技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，將其有效的應(yīng)用于城鎮(zhèn)污泥處理之中，不僅能夠有效的處理污泥，還能夠得到有利用價值的碳。所以，城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)當(dāng)高度重視并且積極引進污泥碳化技術(shù)，意在提高污水、污泥處理的水平。

1 城鎮(zhèn)污水、污泥處理現(xiàn)狀的分析

我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快的今天，人們的生活水平有極大程度的提高，相應(yīng)的所產(chǎn)生的生活污水量與日俱增。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國城鎮(zhèn)生活污水設(shè)施的處理能力已達(dá)到了2億m3/d，設(shè)城市污水處理率在80%以上，對生活污水予以有效的處理，以便提高水資源的利用率。但詳細(xì)分析我國城鎮(zhèn)污水處理的實際情況，確定大多數(shù)污水廠的污泥處理能力比較落后，難以實現(xiàn)無害化的處理。

回顧城鎮(zhèn)污水處理廠的建立及發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)諸多污水廠在建設(shè)與處理污水的過程當(dāng)中，著重于對污水的處理，而輕視污泥的處理，這就使得污泥的處理能力上進展比較緩慢，截至目前，也未能實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理?？梢哉f80%以上的污水廠雖然建設(shè)了污泥的濃縮脫水設(shè)施，能夠?qū)ξ勰噙M行一定的減量化處理，但是卻未達(dá)到穩(wěn)定化的處理。也就是說污泥當(dāng)中所含有的病原體、持久性的有機物等污染物并沒有被徹底清除，那么這些污染物將會伴隨著污水而持續(xù)性的流通，進而擴大污染面積，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。所以，為了能夠促進我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，真正邁入小康社會，應(yīng)當(dāng)高度重視城鎮(zhèn)污水污泥的處理，尤其是盡可能的實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理，以便將污泥當(dāng)中所含有的污染物徹底清除，從而更好的保護環(huán)境，營造健康美好的家園。

2 國內(nèi)外污泥碳化技術(shù)的研究進展

參考相關(guān)資料，確定污泥碳化技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，能夠有效的處理污泥，分離并且消除污泥中含有的污染物?；诖耍瑢鴥?nèi)外污泥碳化技術(shù)的研究進展予以詳細(xì)的了解，為更加科學(xué)合理的運用該項技術(shù)提供幫助。

2.1 國外污泥碳化技術(shù)的研究進展

早在20世紀(jì)80年代，國外就開始進行污泥碳化技術(shù)的研究，到90年代美國、日本、澳大利亞等國家相繼展開了小規(guī)模的污泥碳化技術(shù)生產(chǎn)性實驗。比如1977年日本三菱就在污泥碳化廠進行了規(guī)?；奶幚恚煌昝绹永Ｄ醽喼萁⒘宋勰嗵蓟瘜嶒瀳?，同樣進行了規(guī)?；奈勰嗵蓟幚怼６S著污泥碳化技術(shù)研究的不斷進步，在2000年美國的低溫碳化技術(shù)和日本的高溫炭化技術(shù)相繼成熟，并進行了大規(guī)模的商業(yè)推廣，使得該項技術(shù)在污泥處理中發(fā)揮了極大的作用。目前，美國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)構(gòu)建了高速污泥碳化系統(tǒng)，并且采用了立體多級設(shè)計的炭化爐來進行污泥處理，這使得污泥處理的速度較快、時間較短、占地面積較小，不僅能夠有效的消除污染物，還能夠保證整個過程安全、環(huán)保。

2.2 國內(nèi)污泥碳化技術(shù)的研究進展

相對于國外發(fā)達(dá)國家污泥碳化技術(shù)的研究來說，我國污泥碳化技術(shù)研究的起步較晚，是近些年才從發(fā)達(dá)國家中引入污泥碳化技術(shù)，進而推動國內(nèi)污泥碳化技術(shù)一點點發(fā)展起來。比如于2005年才將日本高溫碳化技術(shù)引入中國市場，但因相關(guān)領(lǐng)域及工作者未能正確認(rèn)識到污泥處理的重要性，加之高溫碳化設(shè)備的價格昂貴，致使污泥碳化技術(shù)的研究、推廣受阻。此后到2012年我國各地才陸續(xù)引進污泥碳化技術(shù)，如武漢引進日本高溫碳化技術(shù)并建立了日處理能力在10t脫水污泥的生產(chǎn)線；湖北對日本連續(xù)高速污泥碳化系統(tǒng)技術(shù)予以引進、消化及吸收，這才促使近些年污泥碳化技術(shù)得到重視，并積極推廣應(yīng)用。但總體來說，為了使污泥碳化技術(shù)能夠在我國各地廣泛的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)在借鑒國外發(fā)達(dá)國家污泥碳化技術(shù)研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分考慮我國污泥處理的實際情況，對污泥碳化技術(shù)加以優(yōu)化和創(chuàng)新，以便打造適應(yīng)國內(nèi)實情的污泥碳化處理生產(chǎn)線，為科學(xué)、合理、安全、高效的處理污泥創(chuàng)造條件。

3 城鎮(zhèn)污泥處理廠污泥碳化技術(shù)的研究

總體來說，污泥碳化技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，并適用于國內(nèi)的城市污泥處理之中。當(dāng)然為了能夠有效的運用污泥碳化技術(shù)，實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化處理，還應(yīng)當(dāng)掌握污泥碳化技術(shù)的基本原理，根據(jù)城鎮(zhèn)污水污泥處理的實際情況，而科學(xué)合理的運用此項技術(shù)，提高城鎮(zhèn)污水污泥的處理水平。

3.1 污泥碳化技術(shù)的基本原理

相較于干化或者直接焚燒等處理方法而言，污泥碳化技術(shù)具有能源消耗、剩余產(chǎn)物中含碳量高、發(fā)熱量大等特點，所以該項技術(shù)非常適用于城市污泥處理之中。當(dāng)然，污泥碳化技術(shù)之所以具有較高的應(yīng)用效果，主要是該項技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中能夠在一定的溫度和強度下，通過裂解的方式將生化污泥中細(xì)胞的水分強制脫出，使污泥中碳含量比例大幅提高，在經(jīng)過干餾和熱解的作用下，將有機物轉(zhuǎn)化為水蒸氣、不凝性氣體及碳。目前，污泥碳化技術(shù)主要包括低溫碳化、高溫碳化等類型。

3.2 高溫碳化技術(shù)的應(yīng)用

所謂高溫炭化技術(shù)主要是在溫度為649～982℃之間且不加壓的情況下，對污泥進行干化處理，使之含水量達(dá)到30%左右，之后利用碳化爐進行高溫碳化造粒，進而得到碳化顆粒?？茖W(xué)、合理的運用高溫碳化技術(shù)來處理城鎮(zhèn)污泥，那么在工藝操作的過程中，能夠直接利用污泥所含有的熱值及碳化爐中產(chǎn)生的合成物來支持后續(xù)的干化操作，以便得到碳化顆粒；又因為該項技術(shù)能夠?qū)ξ勰噙M行干化處理，所以其能夠使污泥量減少，并且處理之后達(dá)到無害化、資源化的目的。所以，高溫碳化技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值。當(dāng)然，高溫碳化技術(shù)也并非毫無缺點，其在具體的應(yīng)用過程當(dāng)中會造成能源消耗大的問題。這是因為污泥干化處理主要是將污泥當(dāng)中的水分蒸發(fā)出去，而水分蒸發(fā)需要大量的熱能的支持，這勢必會浪費大量的能源；投資大，這是因為高溫碳化包括干化和碳化兩部分，為了使兩部分都能夠良好的操作，那么對高溫碳化系統(tǒng)的投資至少要高于純干化系統(tǒng)的投資，加之炭化爐技術(shù)比較復(fù)雜，碳化顆粒制造要在高溫800℃以上進行，所以需要消耗大量的材料，相應(yīng)的整個投資非常大。

3.3 低溫碳化技術(shù)的應(yīng)用

與高溫炭化技術(shù)不同，低溫碳化技術(shù)沒有干化環(huán)節(jié)，只有碳化環(huán)節(jié)。在具體碳化處理的過程當(dāng)中，需要將壓力設(shè)置為10MPa左右，溫度調(diào)至315℃，使污泥呈現(xiàn)液態(tài)，之后對其進行脫水處理，使之含水量在50%以下，之后進行干化造粒，又因碳化顆粒熱值在3600～4900大卡/公斤之間，所以此時可以按照一定比例與其他燃料相混合，能夠發(fā)生熱化分解反應(yīng)，如此能夠?qū)⑽勰嘀械亩趸寂c固體分離，得到應(yīng)用價值的碳質(zhì)（如圖1所示）。由此我們可以看出，低溫碳化技術(shù)所具有的優(yōu)點，如能量消耗少、生產(chǎn)的碳化物具有較高的燃值等。但是我們在具體應(yīng)用低溫碳化技術(shù)的過程中，同樣要注意規(guī)避其缺點，比如污泥碳化物的熱值并不能應(yīng)用在污泥碳化系統(tǒng)之中，需要對污泥裂解液脫水后的生物濃液進行有效的處理，避免出現(xiàn)新的污染物。

圖1 低溫碳化技術(shù)工藝

4 結(jié)語

經(jīng)過本文一系列分析，確定城鎮(zhèn)污水、污泥處理水平雖然有較大程度的進步，但現(xiàn)階段污泥處理還未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這就意味著污泥處理后，污水之中依舊殘留著污染物，伴隨著污水而流通，造成更大范圍的污染。對此，應(yīng)當(dāng)高度重視污泥碳化技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)城鎮(zhèn)污泥處理實際需要，合理的選用高溫碳化技術(shù)或低溫碳化技術(shù)，以便科學(xué)化、合理化、有效化的處理城鎮(zhèn)污泥。