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日本污泥的处理与处置方式分为处置(填埋露天堆放、其他处置方式)和资源化利用(建材、农田、绿地、燃料)2类。日本资源和能源缺乏,非常重视污泥的资源化和能源化利用,因此,近年来资源化利用的比例上升较快,到2008年达到了77.9%。主要是将污泥中的有机成分用于农业绿地(肥料和土壤改良剂)和能源化(生物质气体、固体燃料化等)利用,无机成分则用于建材利用。于2010年建成了5t/d的低成本污泥发电技术[1]。
1.2国内污泥处置现状
在我国,由于经费和技术的原因,目前污泥尚无合理的出路,还是以填埋、堆放为主。据统计,中国污泥处置现状是:农用占44.8%,填埋占31%,其他占10.5%,未处置占13.7%。有资料表明,建成的污水处理厂中90%以上没有污泥处理的配套设施。在一些地方,由于滥用污泥,致使重金属、有机物以及病虫害等直接危及人体健康,造成对环境的二次污染。
由于填埋不仅造成土地紧张,还对土地、海洋资源造成污染,因此污泥填埋所占的比例正逐年下降。焚烧减量明显,是国际上污泥处理的方向之一,但污泥自身热值较低,通常不能直接燃烧,目前存在投资、运营成本高以及污染环境等问题[2],仍处于起步阶段。随着环保政策的日益严格,国内也在尝试污泥的资源化利用,包括将污泥适当处理后作为土壤改良剂和堆肥等土地利用,作为制砖、水泥和新型材料等建材利用以及作为燃料、发电、造气等能源化利用。利用污泥的超细颗粒和有一定热值的特性,将污泥与农业废弃物如秸秆、煤炭等掺混制备生物成型燃料或燃料水煤浆,是污泥燃料化的有效利用方式。
二、国内污泥燃料化技术现状
随着污泥产量的迅速增加及对环境产生的恶劣影响,污泥资源化利用日益受到关注。近年来国内相关学者对污泥制备生物质燃料进行研究,主要有污泥与煤、农业废弃物秸秆混合制备成型燃料、污泥与煤混合制备燃料水煤浆等。由于这方面的研究刚刚起步,因此,大多停留在实验室研究阶段。
2.1污泥与煤、农业秸秆混合制备成型燃料技术
污泥自身水分高、热值低,直接燃烧困难,将污泥与煤、农业废弃物混合直接燃烧或成型燃烧是改善污泥燃烧特性的行之有效的方法。
为了解污泥与农业废弃物的燃烧特性,武宏香等[3]采用热天平反应装置,研究了煤、木屑和污泥混合物的着火温度、燃烬温度等燃烧特性,结果表明,污泥单独燃烧性能较差,加入煤或者木屑共同燃烧时,其综合燃烧特性指数增加,燃点提高,燃烬温度下降,燃烧性能得到改善,证明污泥与生物质废弃物混合燃烧是污泥资源化利用的好方式。
张长飞等[4]将含水率为80%左右的2种污泥与煤和木屑混合用压滤机在一定压力下制备成具有一定强度和热值的污泥成型燃料,并对成型燃料进行热重试验。结果表明,2种污泥成型燃料热解过程均为干燥阶段、挥发分析出阶段、燃烧阶段及燃烬阶段。木屑与污泥制备的成型燃料燃烧速率最大温度比污泥与煤粉制备的成型燃料低约100K。
污泥与秸秆、适量添加剂混合后制备成型燃料的目的是提高燃烧热值及热能。成型时需要添加多种添加剂,主要由使成型燃料易于着火的引燃剂、改善成型燃料孔隙率的疏松剂、促进碳粒完全燃烧的催化剂、保证成型燃料固化效果的固化剂以及减少成型燃料燃烧中臭味污染的除臭剂等[5]。
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