污泥干化焚烧处理一体化技术
污泥干化焚烧处理一体化技术
一、污泥的产生及危害
污水变污泥，污染大转移，治水不治泥，等于白治理
在能源、化工、纺织印染、造纸、市政、环保等领域，通常会产生大量含湿量较高的污泥。污泥是污水处理过程所产生的固体沉淀物质，主要特性是含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，呈胶状液态。
污泥的成分非常复杂，除含有大量的水分外，还含有大量的有机质、难降解的有机物、多种微量元素、病原微生物和寄生虫卵、重金属等成分，并伴有恶臭。污泥中含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质，造成水质的富营养化，导致水质恶化，同时污泥中的重金属，有毒物质，致病菌等也将给人类健康带来极大危害。污泥不经妥善处理而任意排放和堆置，将对周围环境大气、土壤、地下水源造成严重的污染，使已建成的污水厂不能充分发挥其消除环境污染的作用, 相当于花费巨量资金分离出的污染物又回到了环境中，等于白处理了。。
遗憾的是，我国正面临着由于八成污泥未处理，数千亿元的污水处理费可能“打水漂”的尴尬局面。资料显示，近年来我国污水处理仅政府投资部分就达５０００亿元以上，污水处理厂运营费用每年也要约５００亿元。同时，８０％的污泥并未得到有效处理，甚至被直接丢弃在农田、河流等公共环境中，变成新的污染源。
每天巨量的污泥去哪儿了？
据统计，截至２０１４年３月底，全国市、县累计建成污水处理厂３６２２座，污水处理能力每日约１．５３亿立方米。清华大学水政策研究中心主任傅涛预测，到２０１５年，全国全年城镇污水处理厂湿污泥（含水率８０％）产生量将达到３３５９万吨。
在大部分地区既无足够满足相关标准的填埋场进行卫生填埋、多数城市又没有污泥专业处理机构的情况下，巨量污泥却“人间蒸发”不知所踪，到哪里去了？
与此同时，非法偷排污泥的案例在全国各地层出不穷。２００９年，“京城环保第一案”震惊全国。承包北京市清河、酒仙桥污水处理厂污泥无害化处置的北京环兴园环保科技有限公司法人何涛等人，将６５００吨含有多种重金属和细菌的污泥，倒进北京地下水水源保护区的永定河旧河床沙坑内，造成重大污染事故。今年３月，北京附近又有污泥偷排的事件被媒体曝光。
污泥处理是污水处理厂的‘老大难’，很多污水处理厂为了省事，就把这块业务外包出去，不管你承包商有没有相关技术能力，只要你能把污泥拉走，怎么处理我不管。在一些中西部省区，污泥处理处置则更加“粗放野蛮”，直接就倾倒在河道或者农田里。
在北方某省，一些人从污水处理厂承接污泥清运业务，在边远的地方找块荒地，然后挖坑填上污泥，之后在泥坑表面注上水。从外表来看，就是一个大的臭水坑，殊不知臭水下面就是污染物的“集中营”。
种种乱象，在一些机构的调研中得到证实。《中国污泥处理处置市场分析报告（２０１３）》表明，我国污泥处置中填埋占比６７％，堆肥１２％，近１８％去向不明，相当于超过８０％的污泥并未得到无害化处理。
污泥之中危机多少？
作为污染物的“精华”，污泥隐患的长期存在，污染了环境，威胁着群众身体健康，也消解了污水处理的环保效果。污泥是污水处理过程中污染物的“精华”。污泥含水率高、易腐败、有恶臭，含有重金属、“致癌致畸致基因突变”的有机污染物等。
首先，未经有效处理的污泥有可能污染地下水和地表水。污泥经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水造成二次污染，其所含丰富的氮磷等进入周边水体或土壤中，多余释放的氮磷等随着水循环系统进入地表水，造成地表水的富营养化。
其次，污泥有可能造成土壤污染。污泥中含有大量病原菌、寄生虫（卵），铜、锌、铬、汞等重金属以及多种有毒有害物。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种，其中危害较大的是寄生虫，对环境和人类以及动物健康有可能造成危害。而污泥中富含的重金属带来的污染更严重，使土地不再适宜耕作。
另外，污泥带来的食物链危害和臭气污染也不容忽视。部分污泥中的重金属渗入地下水后还可能通过鱼、虾等进入食物链，重新回到餐桌上。同时，臭气污染是污泥处理处置过程中极易产生的一种污染。
污泥处置谁来埋单？
我国巨量污泥难以有效处理，主要由于顶层设计缺失、相关政策不完善、资金不足和技术瓶颈等原因。对此专家建议，政府应该承担处理处置责任，建立污泥处理价格联动机制，激发市场活力，多方联动破解“毒泥围城”困局。
很多地方不愿意在污水之外花第二笔钱治理污泥，因为处理污水外界能看得见，有政绩，处理污泥‘费钱费力不讨好’，而全国各地频频曝光的污泥偷排事件说明了地方政府监管的缺失。
污泥主要是在污水处理中产生的，业内人士认为，污泥处理本质上是一种政府主导的社会服务，政府的责任不可推卸。中科院地理科学与资源所环境修复中心主任陈同斌表示，城镇污泥工程是必须的市政设施，污泥处置是污水处理的必备配套环节。政府投资建设污泥处理处置项目，或是在运营过程中由政府财政支付。
二、目前污泥处理处置的方法
污泥处理处置包括前端脱水和最终处置两个阶段，最终处置方向则根据污水的来源和泥质不同而异，主要包括卫生填埋、建材利用、土地利用和焚烧四种。
污泥脱水是污泥处理工艺中最核心的一个环节，脱水效果的好坏直接影响后续最终处置的费用和效果，其最大目标是降低污泥中的水分、减少污泥体积，为后续处理、利用和运输创造条件。
污水含水率的降低将极大降低后续处理规模(如含水率从95%降至80%，体积就减少了75%)，以方便运输，减少占地面积；另一方面，适中含水率的污泥，其承载力和生物化学稳定性也更佳。
污泥在经过脱水后，再根据泥质不同采用适宜的处置方式，包括土地利用、卫生填埋、建材利用和污泥焚烧四种；其中每种方法的适用性各有不同，根据污泥的重金属含量、含水率及有机质含量高低等不同而异。
土地利用：包括肥料利用(园林绿化、林地、农用)和土地改良利用，肥料产品应当满足国家及行业有关有机肥料的营养要求，污泥农用应严格控制施用量和施用期限，对于进入食物链的作物种植须谨慎使用。
卫生填埋：应严格控制填埋的污泥量和含水率，并满足相关泥质要求；该种方式是我国目前污泥处置的主要方式，考虑填埋场瓶颈问题，该方式会逐渐减少。
建材利用：将脱水污泥经干燥后进行无机化处理，用于制作水泥添加料、制砖、制轻质骨料和路基材料等；该种方式由于能回收和利用污泥中的能源和资源，适度降低污泥处置成本，受到国家鼓励和推广。
污泥焚烧：包括单独焚烧、与垃圾混合焚烧以及污泥燃料利用，与垃圾混合焚烧须严格限制污泥处理过程中的添加剂投加量并保证适度的污泥热值，并且需控制掺入比例，最好先干化到含水20%以下，以保证焚烧完全。
随着政策面“重水轻泥”的长期偏向性问题的逐渐改善，政府出台了系列政策去规范污泥行业发展，除了规划性、监管性政策，主要集中于产品标准和技术路线两方面。
我国城市污水处理厂污泥处置的几种主要方法及存在的问题
2.1填埋
城市污泥的填埋：一是指将城市污水处理厂产生的污泥与城市固体废弃物（城市垃圾）一起作为城市垃圾进行填埋。二是指单独填埋。由于我国污泥的含水率较高，单独填埋实施起来非常困难，大都采用第一种填埋方式。污泥填埋因其投资少、容量大、见效快，这是我国目前对污泥处置的一种主流方法，全国90%以上的城市几乎都采用这种方法。
由于城市污泥中含有70%左右的有机物，这些有机物虽然一部分在填埋场内得到了降解和稳定，但还有相当部分没有被降解和稳定，最后都会进入到垃圾渗滤液中，使垃圾渗滤液中的COD和BOD大幅增加，给垃圾渗滤液的处理增加了难度；同时，在有机物的降解过程中，有机氮将被转化为氨氮，使渗滤液中的氨氮也大幅增加，进一步给垃圾渗滤液的处理增加了难度；第三垃圾填埋场在污泥的厌氧消化过程中会产生甲烷、硫化氢等污泥气，造成环境污染；四是污泥中的病原微生物、寄生虫卵等致病菌不能得到有效杀灭，最终还会进入到垃圾渗滤中；第五、污泥中的重金属同样不能在污泥填埋过程中去除，最后会集中进入到渗滤液中，使渗滤液中的重金属大幅增加，给垃圾渗滤液的处置进一步增加了难度。由此可见，污泥在填埋过程中，除有机物得到部分去除外，其余污染物质并没有得到有效去除，只是延缓了二次污染时间，从某种意义上说，反而是加大了对环境的污染。因为，如果填埋场防渗做得不好，将会对地下水造成污染：二是垃圾渗滤液处理难度大，目前没有可行的方法和工艺对其进行有效处理，各垃圾渗滤液污水处理厂出水基本都不达标，给水环境造成了较大污染。甚至有些地方垃圾渗滤液直接排放，给水环境造成了更大污染。因此，一些发达国家已严禁新建污泥填埋场，并陆续关闭旧的污泥填埋场。
2.2土地利用
污泥的土地利用包括农田回用、园林绿化、改良土壤和堆肥等，污泥中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等营养元素及植物所必须的各种微量元素，所以将剩余污泥回用于土地作为植物的肥料，施用于农田，不仅能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长，而且也使污泥得到了处置。因此，土地利用是目前欧美发达国家使用最广泛的剩余污泥处置方法之一。
然而，由于污泥中含有病原微生物和寄生虫卵等致病细菌，特别是我国城市污水处理厂不是处理的纯生活污水，几乎所有城市都是将工业废水与生活污水合并处埋，不仅剩余污泥中的重金属含量比欧美发达国家高出许多，而且医院废水的处理设施也都不完善，处理后也大多数不达标。另外，污泥的农用在我国也不能像发达国家那样对土地使用过程中的污染做到严格测控。因此，在我国即便是将污泥迸行高温堆肥处理，污泥中难降解的有机物、病原菌和重金属也很难控制达到污泥土地利用的国家标准。这样如果将污泥作为土地利用，不仅会造成疾病传播，而且重金属将进入食物链，对人体健康造成危害。所以，对含有部分难降解的有机化学物质、难以杀灭的病毒病菌以及重金属等有害成分的污泥，不宜采用这种方式处置，发达国家已逐渐限制污泥的填埋及农用。
2.3污泥焚烧
污泥焚烧是一些经济发达国家对污泥处置的主要方法之一，焚烧可使剩余污泥的体积减少到最小化，是最为安全的一种污泥处置方式，不存在重金属离子和病原细菌传播疾病的问题。它可以解决其他方法中污泥要占用大量空间的缺陷，这对日益紧张的土地资源来说是很重要的。焚烧后剩余污泥中的水分、有机物等都被分解，只剩下很少量的无机物成为焚烧灰，而这些焚烧灰可以作为建筑材料（路基材料、砖瓦材料、水泥原料等）。
然而，污泥焚烧投资巨大，焚烧的成本是其他工艺的2~4倍，操作管理复杂，能耗和运行费均很高。如我国目前某污水处理厂污泥焚烧场，日焚烧规模400吨，设计投资4亿元，实际投资5亿元。实际焚烧运行成本达到580元／吨。焚烧场已建成一年多时间还不能正常运行。
因此，污泥焚烧作为污泥处置方法，在我国污泥焚烧技术刚刚起步和经济还不发达的今天，还有相当一段距离，除非有新技术在能耗、污染防治、成本方面获得突破。
2.4污泥制砖
近些年来，我国很多城市都对用污泥做砖进行了很多实践，将污泥加入到页岩、粘土或煤干石中，作为砖体材料的一部分。这样不仅避免了污泥中的有机物对环境造咸的二次污染；而且污泥中具有一定热质的有机物，作为能源以砖的内燃燃料得到二次利用；同时污泥中的病原细菌在高温下被彻底杀灭，杜绝了疾病传播；再者污泥中的重金属在高温作用下成为砖体材料的一部分，避免了污泥中的重金属对环境的污染：第五污泥砖作为建筑材料，使污泥成为真正意义上的资源化。因此，用污泥制砖可使污泥的处置做到无害化和资源化。
然而，由于剩余污泥脱水后含水率较高，各地剩余污泥的化学成分有所差别，其次他们在用污泥做砖的实践过程中，没有进行系统的研究。因此，他们在用污泥做砖的探索过程中，只是简单的将污泥加入到页岩或粘土或煤矸石中，加多了，不仅砖的含水率远远超过要求，在烘干和焙烧过程中容易变形，影响砖的合格率。而且塑性受到较大影响，砖体成不了形，即使成了形，烧制后砖的强度也达不到要求。污泥砖不仅不能成为建筑材料，反而成为固体垃圾，对环境造成二次污染。加少了，大量的剩余污泥消化不了，失去了污泥做砖的意义。所以，到目前为止，几乎所有用污泥做砖的探索和实践，都以失败而告终。
2.5养殖蚯蚓
近年来，一些唯利是图的不法分子，将城市污水处理厂剩余污泥用来养殖蚯蚓，利用污泥中丰富的肥效和有机物，促使蚯蚓快速生长，然后将蚯蚓用于鸡、鸭、鱼的养殖，从而获取暴利。他们之所以能这样做，一是这些不法分子根本就不顾人们的健康，唯利是图，或他们不了解污泥中含有重金属，不了解这样的养殖方式会使重金属进入食物链，危害人体健康。二是产生城市污水处理厂剩余污泥这些单位，明知城市污水处理厂剩余污泥中含有重金属，用污泥养殖蚯蚓，再用蚯蚓养殖鸡、鸭、鱼，重金属会进入食物链，会危害人体健康。但由于污泥的处置一时没布有更好的办法，他们为了使污泥暂时得到处置，也为了节省污泥处置费用，他们将污泥低价卖给或无偿给予养殖蚯蚓的不法分子。
综上所述，目前我国在对城市污水处理厂剩余污泥处置的诸多方法中，都存在着这样或那样的严重问题。
三、临沂三丁能源有限公司污泥流化干燥焚烧一体化技术特点
污泥焚烧具有减量化、无害化、资源化的显著优点。在焚烧过程中所有病菌均被灭杀，重金属稳定性提高，有毒有机物被氧化分解，焚烧后污泥剩余灰的体积远远小于机械脱水后污泥的体积，约为其十分之一左右。目前在世界范围内污泥焚烧都得到了广泛的应用，并且在未来污泥处置的比例将会进一步提高。由于机械脱水后的污泥含水率仍在78%~ 82%左右，其热值低，无法单独稳定燃烧，直接送入锅炉中焚烧，需要消耗大量的辅助燃料，运行成本太高，大量掺烧污泥不仅会对锅炉热力平衡造成不良影响，烟气露点的升高还会对锅炉尾部受热面造成腐蚀，因此焚烧污泥前要对其进行干燥。以焚烧为核心的污泥处理方法能够达到减量化、稳定化、无害化和资源化的目标。干化后的污泥焚烧相对比较成熟，目前广泛采用流化床来燃烧干化后的污泥。污泥的干化系统目前种类繁多，投资产能及运行成本、是否产生二次污染等工艺差别较大，也是造成我国污泥干化焚烧处理不能大规模推广的一项主要原因。
污泥高效流化沸腾干燥焚烧方法由临沂三丁能源有限公司开发，2011年研发成功并设计投入运行一套日处理工业及市政污泥200t装置，2012年设计投入运行一套日处理工业及市政污泥250t装置，现有一套400t装置和500t装置在建。根据运行及测试数据，目前已具备可设计日产1000t及以上工业或生活污水污泥、煤泥装置。
本公司污泥干燥焚烧技术的特点：
1、采用焚烧污泥的高温烟气（800~1000℃）混合床干燥污泥，干燥的污泥含水可控制在10~30%返回焚烧炉燃烧。高温烟气（800~1000℃）干燥污泥属国内首创，具有国内领先水平，热效率可达80%以上，已申请国家发明专利。可大幅度减少装置的占地面积及烘干废气量，比普通干化焚烧污泥节电40%，节约辅助燃料70%，污泥热值较高时很容易实现热量的自平衡而无需外加辅助燃料，从而大幅度降低工程投资及运行成本。如果干燥后的污泥热量剩余量大还可副产蒸汽进行汽轮机发电或工业应用。焚烧后的减量化炉渣炉灰是焚烧前湿污泥的十分之一，可以作为建筑材料使用或作为复合肥填充料以及无害填埋。
2、采用高温高蓄热低速鼓泡床沸腾炉进行高温过氧焚烧。同比目前采用的循环流化床锅炉进行燃烧，具有焚烧温度高（850~1050℃），烟速低、高温区停留时间长，过氧燃烧分区等温燃烧等特点，可彻底处理污泥中的有害物质，达到最大的减量化，高温烟气和湿污泥的混合急冷，大大减少二恶英产生量，烟气脱酸除臭排放达到环保指标。
可利用高温烟气或低温废烟气干燥污泥返回炉膛焚烧，处理范围为：市政污水污泥、工业污水污泥、气化炉废煤泥等。
四、污泥流化干燥焚烧一体化技术前景
《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》显示，截至“十一五”末期，全国城镇污水处理厂所产生的污泥无害化处置率小于25%。根据规划，到2015年，直辖市、省会城市和计划单列市的污泥无害化处理处置率达到80%，其他设市城市达到70%，县城及重点镇达到30%。但住建部关于全国城镇污水处理设施2012年第四季度建设和运行情况的通报中明确提出：按照国务院办公厅印发的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》确定的各项建设任务，截至2012年底，污泥处理处置设施建设规模仅完成26.9%。
污泥处理处置设施建设缓慢，但污泥产生量正在快速增长。根据2011年《中国城市建设统计年鉴》中城市污水处理厂处理水量及产生的干污泥量（含水率0%）折算，每处理1万吨污水，产生干污泥（含水率0%）2.06吨；根据《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，到2015年，全国城镇污水处理规模将达到20805万立方米/日；根据住建部发布的数据，2011年污水处理设施的平均负荷率为79%。按以上数据计算，到2015年，全国城镇污水处理厂干污泥（含水率0%）产生量将达到1189万吨，折合含水率80%的湿污泥5945万吨，这些还不含以往累积未处理的污泥，所以污泥处理处置任重而道远。
进入“十二五”以来，越来越多的污泥污染及处置不当问题被曝光，“南京江心洲污泥偷排”、“北排污泥事件”为各地污泥处理敲响警钟。研究认为，未来两到三年，将是污泥问题的集中爆发年，处理处置市场将快速形成。
临沂三丁能源有限公司目前已拥有国内最先进的自主知识产权污泥处置方法，因此建议政府采用特许经营方式，由政府明确处理处置污泥的要求和给予的各项优惠条件，相关企业组成项目运行公司。这样从政府角度可以实现资源的优化配置，同时降低总体社会成本，也可以最大限度地调动企业积极性，保证该项环保事业得到可持续发展，降低环境污染风险。
以某市待建日处理500吨污泥装置为例，以我公司技术项目总投资概算5000万元（同比，其余以蒸汽、导热油锅炉干化焚烧装置需投资约3~5亿元）
运行费用含运输、辅助燃料、设备折旧、电耗、人工及管理费用，预计成本：吨污泥150~200元（以煤或以生物质为辅助燃料）。如政府补贴按江苏南部地区吨污泥350元，年盈利可达3300万元，投资回收期1.51年。
五、临沂三丁能源有限公司简介
临沂三丁能源有限公司成立于2007年，注册资金2000万元，具备一般纳税人资格、环保工程专业承包三级资质。公司共有员工20人，均来自于化工企业及相关院校，对煤化工生产过程及热电、环保工程从实践和理论上都具有很深的研究。技术专项主要为高效焚烧、三废处理及能源梯级利用等方面的研究、开发、设计、装备。
公司成立以来，非常注重新产品开发及技术创新储备，并联合企业及院校积极进行技术实验及工业化应用工作。先后开发了锥形热壁高效造气炉（ZL2007201380944）、循环流化三废焚烧炉（ZL2008100066520）、污泥多效干化焚烧的系统及方法（专利申请号201410283222.9）等多项节能环保产品。
循环流化三废焚烧炉产蒸汽发电系统在全国推广几十套装置，为企业增收几十亿元。湖南天沅化工公司，新上50 t蒸汽/h的三废焚烧炉投运后，每天节约纯燃料煤量107t，申请国家节能资金800万元。河南郸城晋鑫化工60 蒸汽t/h的三废焚烧炉投运后，每天因减少电厂供应蒸汽及提高燃烧效率可节约7万元，并已成功申请国家节能资金1200万元。河北东光化工新上一套90t蒸汽/h的三废焚烧炉投运后，每天节约折合5000kCal/kg的优质烟煤50吨，申请国家节能资金2000万元。
污泥高效流化沸腾干燥焚烧一体化方法，2012年研发成功并设计投入运行一套日处理工业及市政污泥200t湿泥装置，2013年设计投入运行一套日处理工业及市政污泥250t湿泥装置，现有一套日处理湿泥400t装置和500t装置在建。污泥高效流化沸腾干燥焚烧一体化装置，焚烧干燥热效率居全国领先，吨泥投资少能耗成本低居全国领先，给客户带来较大的经济和环保效益，该项目具有很大的推广前景。
随着国家对环保产业的更加重视，临沂三丁能源有限公司愿一道同各界朋友为祖国蓝天碧水努力。
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