利用烟气余热的污泥无害化与资源化处理新技术 ——以废治废、节能减排、“泥”“霾”共治-第2页-undefined

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如何促进技术创新?我的体会是，首先必需要把污泥的本质搞清楚，好在浙江大学在过去的20多年里，持续不断地对各类污泥的理化性质开展了深入的研究和了解，由于时间关系，我就把最主要的研究结果告诉大家。首先大家关心的就是污泥的化学成分，我们来看这张数据表，这是我们对中国典型的城市污水处理厂污泥的化学成分进行了连续三年的监测数据，数据告诉我们，污泥里面的主要化学成分是非常稳定的，它所提供的一个非常重要的信息是，污泥中的氮、磷、钾含量是很低的，虽然有机质含量在35%左右，但这个有机质是由非常复杂的化学物质所组成。这个数据告诉我们，我国的城市污水处理厂污泥完全不适合于土地利用，如果在做或想做污泥肥料的话，那我就劝大家，这一步是很难走下去的。我们再看重金属的含量，这是五年的连续监测数据，我们可以看到，污泥中每一个重金属含量的变化都是非常大的，它们的平均值也是很高的。这就告诉我们，中国的污泥氮、磷、钾很低，有机质非常复杂，并不是农业上所需要的有机质，重金属又很高，根本不具有作为土地利用的基本条件。

然后，我们对于污泥的热值进行了分析研究，分析结果表明，由于污泥含有稳定的有机质含量，所以它具有一定的热值，这个热值恰恰就是污泥唯一具有利用价值的潜在资源。我们来看这张图，这是污泥中有机质和热值之间的相关性分析，从中我们可以看到我国污泥的热值范围大约在1500-2500大卡之间，然而污泥热值是否具有利用价值与含水率是紧密相关的，根据前人的研究结果，如果污泥含水率80%，它不具有热值，只有当污泥含水率降到30%以下，污泥热值才具有可利用的价值。这就告诉我们，我国污泥具有可利用的热值资源，但是，热值资源可被利用的先决条件是要把污泥的含水率降至30%以下。

这是一张污泥的粒度分布图。经过我们对所有污泥类型的分析，污泥的两种最主要粒级是细粉沙和粘土，通过X光衍射和红外光谱分析，构成它们的主要矿物有石英、长石和伊利石等粘土矿物，这是污泥中无机成分的基本物质组成，这个基本物质组成告诉我们，污泥可以作为建筑材料的原料，因为它具有建筑材料所需要的基本矿物质构成。

通过对中国污泥特性的研究，我们对污泥的最终处理就可以作出基本的科学判断。

污泥处理目标就是“三化”：无害化、减量化、资源化。以前还讲稳定化，没有稳定化，稳定化的概念就是暂时处理一下，不行，国际上就讲这“三化”。我们把污泥含水率从80%降到30%，首先减少污泥的体积，这是污泥得到最终处理的关键。“热干化”是污泥减量最有效的方法，它可以杀灭污泥中的病菌，使污泥中的有害物质向稳定态转化。我们来看这张图，如果将含水率75%的污泥的体积看作100%，当含水率降到60%时，其体积已经降至40%，当含水率降到40%时，其体积已降至原体积的20%左右。所以，热干化可以使污泥非常有效地实现减量化。

现在国外已经开始发展污泥热干化技术，有一个标志性文件的发表说明这点，这就是美国环境保护局2006年发布了《污泥热干化技术情况说明书》。我们的研究和实践证明，热干化对于污泥减量化是非常重要和非常有效的，而“低温干化”是热干化技术核心中的核心。

什么是污泥低温干化技术?利用低于绝干污泥燃点的热量(<250℃)，使污泥中的水分蒸发达到有效减量的过程。这张图显示了污泥初步减量的途径，污水处理厂污泥初步减量的途径包括浓缩、消化和机械脱水，但这里我要谈一下污泥消化的问题。补充说明一下，我今天做的发言纯属学术上的，在学术讨论过程中我会对一些技术谈一些自己的看法，如果对于某些技术有不利的方面不要在意，因为完全是技术性的。消化是最早国外污水处理中一个组成的部分，这张图片是杭州第一个污水处理厂，由德国资助建造，当时设计的消化池，但是正式投产后没有正常使用，为什么?因为它所投入的远大于产出，所以以后建设的污水处理厂省略了这个过程。当然现在有一批专家在推这个，然而从经济和实际效果来讲，我认为在中国是不合适的，因为我国的污泥通过消化不仅所产出的效率实在是太低了，而且污泥减量也很有限，原因在于我国的生活污泥有机质含量偏低，所以，污泥消化在中国并不适合推广。

污泥在污水处理厂经过机械脱水以后含水率一般在80%左右，这是污水处理厂可以接受的平衡含水率，它是由污泥产生量、污泥处理速度和污泥处理成本等综合因素决定的。污泥中80%的水，有间隙水(约占70%)、毛细水(约占20)、吸附水和结构水(约占10%)。污水处理厂通过污泥浓缩后，污泥含水率约为95%，然后经过机械脱水，可以脱掉一部分间隙水，从理论上讲机械脱水可以使污泥含水率降至70%，但是要达到这个含水率需要付出很大的代价。现在有的说机械脱水可以使污泥含水率降至60%以下，甚至50%以下，这在实际中做不到，要达到那个含水率水平就是在污泥中添加了固体物质，如石灰等。我们处理污泥的首要原则是减量，绝对不允许在污泥里面添加任何固体物质。

我做过初步统计，如果污泥里面添加5-10%的固体物质，板块压滤后污泥含水率达到60%，这时污泥的体积和含水率80%的污泥体积是基本一样的，甚至更大，不但没有减量而且增量了，因为从表面上看含水率已经是60%，但实际上水分并没有从污泥中跑出来，只是部分间隙水变成了结构水，这一结果不仅造成污泥增量外，而且由此造成污泥热值降低，也无法作为建筑材料的原料，只能去填埋，这点大家必需要有清晰的认识。低温干化可以使污泥中的全部间隙水、毛细水和吸附水去掉。

污泥低温干化有什么优点?第一，水分蒸发有效减量;第二，有机质不被破坏，有害气体少量释放，同时保存了95%以上的原始热值。这个图是污泥干化速率曲线，开始的时候干化速率迅速升高，到B点就不变了，这个B点就是污泥开始脱水的时候，然后到了C点干化速率又下降了，C点是临界含水率。这个图所反映的过程，在不同条件下进行实验都得到了验证。

热干化是能量净消耗的过程，能耗占污泥处理总费用的80%以上。但如果我们利用锅炉、热电厂、水泥厂或垃圾焚烧厂等排放的烟气余热进行污泥干化，就彻底克服了“耗能瓶颈”，使污泥处理的运行成本大大降低。这些烟气温度在120-200℃之间，其中隐藏着巨大的热能，烟气中潜在的热能正是污泥低温干化最理想的能源。在中国，利用烟气余热资源来干化所有的污泥，绰绰有余。

为了实现烟气余热干化污泥过程，我们建立了烟气量、烟气温度和污泥处理量之间相互关系的数学模型。根据这个模型，我们只要了解烟气资源有多少，就可以知道能够处理的污泥数量，反过来我们要处理多少污泥量，就必须要提供多少的烟气量。

原标题：利用烟气余热的污泥无害化与资源化处理新技术 ——以废治废、节能减排、“泥”“霾”共治

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