第六章 污泥处理技术
1.传统污泥焚烧技术指的是什么？
污泥经浓缩和脱水后，含水率在60%～80%之间，如污泥中含有较多的有机成分，污泥可以通过焚烧进行减量及无害化处置。
一般的焚烧装置同污泥的干化是合为一体的。焚烧过程大致可分为以下四个阶段。
(1)首先将污泥加热到80～100℃，使除了内部结合水之外的全部水分蒸发掉。
(2)继续升温至180℃，进一步蒸发内部结合水。
(3)再加热到300～400℃，干化的污泥分解，析出可燃气体，开始燃烧。
(4)最终加热到800～1200℃，使可燃固体成分完全燃烧。
一般有机污泥的燃烧，应保证燃烧温度在815℃左右。为了不造成二次污染，一些有机物的燃烧温度应高于污泥燃烧温度，而且还需对焚烧产生的烟气进行处理，如对烟气高温二次焚烧、除尘、活性炭吸附、用碱液进行湿式洗涤等净化处理方式。
2.污泥焚烧主体设备有哪些类型？
污泥焚烧的主体设备形式主要有回转焚烧炉、立式焚烧炉、立式多段焚烧炉及流化床焚烧炉等。
(1)回转焚烧炉回转焚烧炉又称回转窑，是一个大圆柱筒体，外围有钢箍，钢箍落在传动轮轴上，由转动轮轴带动炉体旋转。回转焚烧炉可分为逆流回转炉和顺流回转炉两种类型。在污泥焚烧处理中，常用逆流回转炉，如图5-1所示。其炉体内壁衬有耐火砖，并设有径向抄板以促使污泥翻动。炉体的进料端比出料端略高，微微向下倾斜若干度，使炉料可沿炉体长度方向由高端移向低端。回转焚烧炉前部2/3炉长为干燥带和气化带，后部1/3炉长为燃烧带。
回转焚烧炉投入运转之前，需先用燃料油(气)燃烧预热炉膛，然后投入脱水后的污泥饼。污泥从炉体高端进入，随着炉体转动，污泥从高端缓缓向低端移动，燃烧残渣则从低端排出，而燃料油(气)从低端喷入，所以低端始终具有最高温度，而高端温度较低。
回转焚烧炉的优点是：对污泥数量及性状变化适应性强；炉子结构简单，温度容易控制，可以进行稳定焚烧；污泥与燃气逆流移动，能够充分利用燃烧废气显热。
(2)立式多段焚烧炉立式多段焚烧炉如图5-2所示。它是一个内衬耐火材料的钢制圆筒，一般分成6～12层。各层都有旋转齿耙，所有的耙都固定在一根空心轴上，转速为1r/min。空气由轴的中心鼓入，一方面使轴冷却，另一方面把空气预热到所需的温度。齿耙用耐高温的铬钢制成，泥饼从炉的顶部进入炉内，依靠齿耙的耙动，翻动污泥，并使污泥自上逐层下落。立式多段焚烧炉的顶部二层为干燥层，中部几层为焚烧层，下部几层为缓慢冷却层，主要起冷却并预热空气的作用。
这种炉型热效率高，污泥搅动好，但结构较复杂。
1—泥饼；2—冷却空气鼓风机；3—浮动风门；4—废冷却气；5—清洁气体；6—无水时旁通风道；7—旋风喷射洗涤器；8—灰浆；9—分离水；10—砂浆；11—灰桶；12—感应鼓风架；13—轻油
(3)流化床焚烧炉流化床焚烧炉的特点是利用硅砂为热载体，在预热空气的喷射下，形成悬浮状态。泥饼首先经过快速干燥器。干燥器的热源是流化床焚烧炉排出的烟道气。干燥后的泥饼用输送带从焚烧炉顶加入。落到流化床上的泥饼，被流化床灼热的砂层搅拌混合，全部分散气化，产生的气体在流化床的上部焚烧。在焚烧部位，由炉壁沿切线方向高速吹入二次空气，使其与烟气旋流混合。焚烧温度不能太高，否则硅砂会发生熔结(熔化后结块)现象。流化床的流化空气用鼓风机鼓入，焚烧灰与燃烧气一起飞散出去，用一次旋流分离器加以捕集。流化床焚烧炉的工艺流程如图5-3所示。
流化床焚烧炉的优点是：结构简单，接触高温的金属部件少，故障也少；硅砂污泥接触面积大，热传导效果好；可以连续运行。缺点是：操作较复杂；运行效果不够稳定，动力消耗较大。
3.传统污泥焚烧方式中如何保障烟气的达标排放？
以上污泥焚烧工艺可以将污泥较为彻底地进行无害化处理。但污泥在加热、蒸发、干燥过程中，会挥发出大量的有害气体，这些气体随烟气流出，其中包括SO2、HCl、NH3及挥发性有机物，特别是在400～600℃会产生永久性有机污染物二
4.举例说明如何开展污泥焚烧？
以吉化污水处理厂为例，介绍污泥焚烧的工艺如下。
(1)污泥焚烧工艺组成吉化污水处理厂污泥焚烧装置于1984年12月建成投产。该装置设计能力为3.1t/h，每年可焚烧湿污泥(含水率80%)22400t，可将污水处理过程所产生的污泥全部焚烧。焚烧后污泥灰渣可燃物小于1%，重金属微量，可直接做填坑处理。污泥焚烧处理工艺生产工序如下。
生化反应剩余活性污泥经过浓缩、脱水后，泥饼含水率仍为80%左右。脱水后的污泥，从污泥焚烧回转炉高端经双螺旋给料机送入回转炉内，在回转炉低端喷入火焰并进入空气。
污泥在回转炉内会蒸发、挥发出大量未燃烧的有害气体(有机物等)，随烟道气从高端排入脱臭炉并进行第二次焚烧——高温空气氧化。脱臭后的高温(1000℃)烟气系统负压排入废热锅炉进行热量交换，回收热量。产生的蒸汽除供给褐煤造气岗位生产用外，其余全部送入厂内总蒸汽管网。
污泥焚烧后产生的灰渣，从回转炉的低端，经灰渣螺旋输送机连续不断地排出炉外。
本工艺原设计以液态化肥厂丁辛醇残液作为燃料进行污泥焚烧。后改进为用褐煤就近生产煤气作为燃料，向回转炉及脱臭炉提供。工艺流程如图5-5所示。
(2)污泥焚烧各部分工作原理污泥焚烧大致由污泥焚烧、烟气脱臭、余热回收、烟气除尘四部分组成，现分别介绍如下。
①污泥焚烧污泥焚烧主体设备为对流直下卧式回转炉，转炉尺寸为φ2400mm×20000mm，有效直径为2m，炉体倾斜2%，转速为5r/min。污泥焚烧回转炉如图5-6所示，燃油和污泥分别从两端进入，进污泥端为炉尾，进燃油端为炉头。燃烧烟气与污泥逆流而行，形成逆流加热、逐步升温的流程。回转炉炉头燃烧火焰长2m左右，温度为600～800℃。根据污泥在炉内的受热过程，转炉内可分为加热、蒸发、干燥、焚烧四段。运行时，由于回转炉倾斜和缓慢回转，污泥通过炉体内的导料板及抄板，沿着炉回转的圆周方向不断翻滚而均匀地轴向移动，污泥经加热、蒸发、干燥、焚烧后，其中的可燃组分(有机物等)大部分被空气中的氧气所氧化，生成相应、稳定、无害的物质。固体部分称为灰渣。
②烟气脱臭污泥在加热、蒸发、干燥过程中，也会挥发出大量的有害气体，这些气体随烟气流出，其中包括SO2、HCl、NH3及挥发性有机物，这些物质具有很大的腐蚀性和危害性，必须再次进行处理。本工艺采用立式脱臭炉对烟气中的有机物进行高温氧化，称为烟气脱臭，脱臭炉尺寸为φ3600mm×14000mm，经过回转炉排出的烟气，从脱臭炉下部风室进入炉内，经过燃烧器喷出燃料高温燃烧，使烟气中有机物再次燃烧，进行高温氧化，成为无害物质。
③余热回收脱臭炉二次焚烧后排烟温度为800～1000℃，本工艺采用废热锅炉及省煤器对这部分烟气内热量进行回收利用，生产蒸汽供生产(燃料雾化)和生活用汽。废热锅炉为双鼓式、四烟道、自然循环水管锅炉，其结构特点为蒸发管垂直排列、膜式水冷壁、轻型炉墙结构，防腐性能良好。省煤器为2009mm×1601mm×13245mm内配蛇管换热器的换热装置，总换热面积为46m2，安装在废热锅炉后，用于回收废热锅炉排出烟气的余热，是锅炉进水的预热装置。
④烟气除尘经过两次焚烧的烟气，里面含有大量粉尘颗粒和一些酸性气体，本工艺采用文丘里除尘器和气液分离器，安装在省煤器后，去除这些有害物质。文丘里除尘器是使烟气经过收缩喉管(扩散角α=22°23′)时加高压水除尘的(图5-7)。由于喉管的收缩作用，气体进入后，流速增大，水喷入高速气流中即被雾化，形成大量液滴，依靠惯性作用将尘粒捕集下来。经文丘里除尘器除尘后的烟气进入气液分离器进行气液分离并吸收酸性气体，气液分离器为圆柱形(φ2000mm×12450mm)结构，上部设一圈喷淋穿孔管，烟气从底部进入，在中上部与喷淋水相接触，烟气中的液滴、酸性气体遇水被湿润吸附使颗粒增大，从而由气相转入液相，在气液分离器中沉降，从烟气中去除。
(3)焚烧工艺运行控制指标湿污泥含水率为80%；焚烧灰渣可燃物小于1%；回转炉污泥焚烧温度为600～800℃；回转炉污泥焚烧时间小于1h；脱臭炉烟气焚烧温度为800～1000℃；脱臭炉烟气焚烧时间小于1.5s；烟气经余热回收后温度小于200℃；除尘后总排烟温度小于100℃；焚烧空气过剩系数为2.19；焚烧系统负压为-3000～-2500Pa；排烟气粉尘浓度为10～20mg/m3；排烟气SO2浓度为30～40mg/m3；排烟气HCl浓度小于50mg/m3；排烟气H2O浓度小于7%。
(4)污泥焚烧系统运行的主要控制环节
①系统负压的控制与调节由于焚烧系统工艺路线较长，系统间呈单线密闭连接，且两次焚烧均采用自然进风供氧。为保证系统烟气顺利流通且供氧充足、燃烧彻底，必须保持系统有足够的负压。本系统采用大风量(Q=57200m3/h，P=24.32kPa)引风机进行连续引风，可使系统终端负压保持在2000Pa以上，首端负压为50～100Pa，脱臭炉负压一般在400Pa左右。由于引风机能力一定，系统运行后，负压调整采用两种方式：一种是采用引风机前部风扇活门，可调节引风机引风量，以控制系统烟气流量和燃烧状况；另一种是采用烧嘴处的进风孔面积调节，可控制局部进风量，根据温度需要进行局部调节进风。
②焚烧质量的控制焚烧质量包括烟气焚烧质量和污泥焚烧质量，污泥焚烧质量主要控制灰渣可燃物，一般低于1%，外观呈灰褐色。灰渣可燃物含量过高，焚烧灰渣呈黑色，排入自然界后，其可燃部分可再次污染环境。运行中，可以通过调整燃料用量和回转炉转速来控制其焚烧质量。
本系统烟气处理比较彻底，烟尘、SO2、HCl排放浓度是国家十三类物质排放标准的1/10左右，且不含有机物，但如果控制不好，也会造成瞬时超标。经脱臭炉焚烧后的烟气，有机物燃烧较彻底，可同时也有一些SO2、HCl等无机酸类气体未能彻底氧化，需在除尘的同时，由水雾截留将其溶于水中排入下水，回收处理。因此，烟气质量的控制，是在控制好烟气焚烧的同时，控制好除尘压力水能稳定、均匀地供给，一般压力水压力高于0.4MPa，流量不低于8000L/h，这样才能得到较纯净的烟气。
(5)焚烧运行中易出现的故障
①结焦焚烧运行中，生产控制不好，会出现大块焦状灰渣，出炉后不易输送，且焦块中心焚烧不彻底，亦会造成二次污染。形成结焦大致有三种原因：一是火焰较短，炉头局部温度较高，而前段加热、蒸发效果不好，有机物、水分含量都很高，使污泥堆在炉头处高温结焦；二是瞬时负荷过大，污泥进炉时，局部堆积，加热段、蒸发段即已结块，经焚烧后结成焦块；三是炉体转速过低，污泥在炉体内不能分散受热，造成堆积结块，焚烧后结成焦块。为了防止结焦现象发生，运行中，应视负荷状况及时调整转速，并使焚烧火焰处在最佳燃烧状态。
②烟气质量下降所谓烟气质量下降，即排烟中SO2、HCl、烟尘浓度相对增加并含有有机分，一般有两方面的原因：一种是焚烧温度较低，达不到焚烧效果；另一种是除尘冲洗水压力、流量不足或波动，也可能是气液分离器室穿孔管部分堵塞，控制烟气质量的办法一般是根据分析结果，对相应部位进行检查处理即可。
5.目前国内污泥焚烧技术的整体情况如何？
目前对污水处理厂所产生的污泥进行焚烧处理被世界各国认为是污泥处理中的最佳实用技术之一。我国在废物焚烧的研究方面起步较晚，特别是在污水处理厂剩余污泥焚烧这一领域更是缺乏系统的研究。吉化污水处理厂于1984年建成污泥焚烧系统后，山东省招远县建成一套规模较小的同类装置。由于焚烧需要消耗大量的能源，而能源价格又不断上涨,焚烧的成本和运行费用均很高。在国内，同类装置很少再进行建设。特别是在现有的焚烧工艺中，烟气的二次燃烧消耗燃料占污泥焚烧的60%左右，也就是说，污泥焚烧大部分燃料消耗在烟气处理上了，造成了污泥焚烧成本过高，企业难以承受。目前这种污泥焚烧成本为含水80%的湿污泥每焚烧1t需花费1000元左右。对于一个日处理50万吨污水处理厂来说，产生约500t的湿污泥，要使其彻底进行焚烧无害化处理，需花费50万元。即每吨污水经处理后所产生的污泥需再花费1000元进行污泥的无害化处理。否则，污水处理并不彻底，所产生的污泥还要继续污染环境。而当前，国内被普遍公认的污水处理费用为每吨污水处理费0.8元，这一价格仅能实现污水处理水质的改善，最多实现污泥脱水，最终的污泥无害化处理并不包含在内，经脱水后的湿污泥即使仅进行简单的填埋，污染并未能彻底消除。可见，污泥的处置问题已是国内污水处理行业需迫切解决的问题。对于无害化最为彻底的污泥处理中焚烧这一技术的研究就显得日益重要。目前国内同行已经进行了这方面探索。
6.举例说明城市污水处理厂污泥焚烧装置如何运行？
某城市污水处理厂设计水量为40×104m3/d。采用具有除磷脱氮功能的一体化活性污泥法作为污水处理工艺,处理对象为城市污水(含有大量以化工、制药、印染废水为主的工业废水),产生的污泥量为64t/d,经脱水后含水率为70%,污泥体积为213m3/d。
该城市污水处理厂污泥干化焚烧工程由北京某工程有限公司总承包。设计污泥的干化和焚烧，污泥热值高，能源平衡有余。污泥流化床焚烧炉，温度在800℃以上，炉内有砂粒循环使用，外排气体要适当处理。污泥焚烧炉远比垃圾焚烧炉的工艺简单得多，且污泥焚烧不会产生二
干化工艺是本系统的核心工艺。干化过程在流化床内进行，流化床底部布置蒸汽(油)盘管。空气从床底经过盘管加热后进入床身，热空气一方面使床身中的污泥处于流动化，防止污泥黏结；另一方面也与污泥进行充分换热，蒸发其中的水分，蒸发出来的水分和空气一起被引入洗涤冷却塔内，经喷淋后，水分被去除，余下的干空气则循环使用。经干化后的污泥含水率降为5%～10%。
经干化系统处理后的污泥贮存在干污泥料仓中，通过输料机送入焚烧炉，在投加污泥的同时,可以投加生石灰(用于脱硫)。投加的干污泥经炉内预置的床砂加热后迅速升温，并开始着火燃烧,经燃烧后的污泥被循环流化床床身内的高速气流带出,通过热旋风分离器，将其中密度较大的未燃尽颗粒收集下来，然后重新送入焚烧炉焚烧，燃尽后的轻小颗粒和高温烟气一起进入后续烟道。烟道内布置余热锅炉、空气预热器用于回收热量。
烟气排出前通过半干法脱硫和布袋除尘器除尘,参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2001)的排放标准排放。
该系统运行一段时间以后发生了油管破裂现象，影响了装置的稳定运行。
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某城市污水处理厂污泥焚烧工艺流程如图5-8所示。
7.举例说明工业污水处理厂污泥焚烧装置如何运行？
(1)概况某污水处理厂位于某工业区内，是一座采用国际较先进PAC-SBR生化处理工艺，具有污水处理、污泥脱水浓缩、污泥焚烧为一体的日处理规模为6万吨的污水处理厂，并且还是上海地区第一座采用PLC自动化控制以及污泥焚烧工艺的污水处理厂。污水中含有大量生物难以降解的成分，如含多卤代芳香烃、多硝基芳香烃及其异构体的苯系化合物、重金属等，其生化过程产生的剩余污泥因含有这些物质而带有较大的毒性，根据环保部门的要求必须对剩余污泥进行焚烧处置。原设计工艺流程如图5-9所示。
(2)调试过程发现的问题该厂自1998年建厂以来，分别在1999年、2000年和2001年进行了三次调试和试运行，累积运行时间为150d。在此期间分别对焚烧炉工艺、设施和设备、测量仪表及电气自动控制等项目进行调试。
由于设计方在设计焚烧系统时，对污泥性质缺乏数据，使现有焚烧系统灰粉值偏小，造成实际运行时，沉淀槽超负荷，喷淋洗涤系统携带大量灰砂运行，加快系统内设备的过流件和管道等设施的磨损和损坏，频繁更换部件，迫使经常停炉检修。喷淋循环泵长期带砂运转，经增压后喷淋水中混有大量灰砂，使风管预热段管壁被灰砂磨损打穿，流化风管大量进水，造成燃烧室进水，流化床塌陷而瘫痪。
(3)对系统存在问题的改进为降低污泥焚烧的成本，辅助燃料由重油改成大同煤，增加了煤场、粉煤设备、上煤输送机和炉顶进料口安装泥煤混合搅拌机等设备。同时制作一座容量为20t轻油罐。废除原煤锅炉,焚烧炉改煤后，在煤的选择上采用低硫(燃煤含硫小于2%)的大同精煤降低硫的产生，同时增加NaOH的投加量,控制烟尘超标排放。
建造一座采用异重流式沉灰池，极大地降低文丘里水泵的磨耗。
中和循环系统改造，主要是NaOH计量泵，分成三条管线对文丘里水泵、洗涤塔下部喷淋泵进行加碱，以及对洗涤塔下部喷淋泵进行加碱，以提高SO2去除率。改进后工艺流程如图5-10所示。
(4)焚烧炉系统改造后遗留问题因焚烧系统是在原基础上来实现改造，较难完全解决其存在缺陷，只能解决系统运行问题和部分工艺设施问题。尚有以下问题难以解决。
①在污泥焚烧过程中，产生的热能没有回收利用系统，造成很大的能源浪费。
②污泥输送采用气垫式橡胶带输送机，该设备运行可靠性较差，自动化程度很低，防腐蚀能力又低，而且运行环境恶劣，腐蚀严重，很难保障设备正常运行。
③污泥焚烧尾气未能经过第二次1200℃高温燃烧，对二
8.目前污泥焚烧工艺技术存在哪些缺陷？
(1)目前已建各装置均未经受过长周期稳定运行的检验。运行效果与设计有偏差，且建设时间均较近，还需要进行不断的完善和发展。部分工艺没有选用烟气二次焚烧工艺，而是采用简单的喷淋、碱洗等。这些工艺对去除二氧化硫、粉尘等可以取得较好的效果，但对焚烧过程中产生的有机污染物则不可能有较好的处理效果。这一点在某工业污水处理厂改进后的结论中已经明确指出。这是由于污染物在加热焚烧过程中，在400℃左右时，有机污染物会发生结构性变化，污泥内产生多环芳香烃，挥发气体中含二
(2)现有污泥焚烧工艺燃料主要消耗在脱臭炉处，约占60%，主要是烟气无害化温度要求较高，必须达到800℃以上，才能实现其中所含有机烟气的彻底分解，实现无害化的目的。这种烟气无害化的成本过高，从而造成了污泥无害化的成本过高。
(3)目前污泥经浓缩和脱水后，含水率在60%～80%之间，许多情况达80%以上，较多的含水率大大降低了污泥焚烧的效率。焚烧装置余热利用效率也较低。存在着蒸汽无法有效合理利用的浪费现象，也增加了污泥焚烧的成本。
9.目前国内污泥干化技术的应用如何？
由于污泥经浓缩和脱水后，含水率较高，较多的含水率大大降低了污泥焚烧的效率。对污泥进行二次脱水，最大程度地降低含水率，是减小污泥后续处理能量消耗，降低运行费用的关键步骤，污泥在焚烧前进行干化成为污泥焚烧前的配套技术。
(1)真空干化污泥干燥系统主要工艺组成有污泥收集系统螺旋式运输器、真空热干燥器、旋风分离器、真空泵、冷凝分液器等。
工艺流程是：首先通过螺旋式运输器将污泥送至真空热干燥器内。在运输器内，由于复叶片旋转时，产生一定挤压力，可以将脱水污泥中的部分水分排挤出干化器。系统来的蒸汽通往真空热干燥器内，将蒸汽中的热能传递给污泥，增大污泥中水分的挥发速度。
由真空泵吸气，使真空热干燥器内部产生一定负压，同时，增大了干燥器内的气体流动性。真空干燥使水的沸点降低,传热温差增大,传热效率提高,水分容易蒸发并被及时排出,均达到相同干燥程度时,真空干燥远比常压干燥所需时间缩短。同时，污泥中的部分废气被吸出，并防止废气扩散出来，污染环境。污泥中的水分随气体被排出。在真空泵前要设置一个旋风分离器。含有微粒粉尘的气体从入口导入旋风分离器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。被干化的污泥，排入冷凝分液器内，以待做进一步处理。
污泥干化焚烧流程如图5-11所示。
(2)水热改性处理水热改性是通过将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的微生物细胞破碎，释放细胞内大分子有机物，同时水解大分子有机物，进而破坏污泥胶体结构，改善脱水性能和厌氧消化性能的一种方法。
污泥中的水分、菌胶团和悬浮固体形成了胶体结构。污泥中的水可以分为自由水和束缚水。自由水和污泥中的固体没有作用力，可以容易地采用机械脱水的方式去除；束缚水是被固体颗粒吸附或被包裹在细胞内部，通过化学键与各种大分子有机物结合的水分。随着水热反应温度和压力的增加，颗粒碰撞概率增大，颗粒间的碰撞导致了胶体结构的破坏，使束缚水和固体颗粒分离。另外，加热使污泥中的蛋白质水解，细胞发生破裂，细胞内的水分被释放。经过水热处理的污泥在不添加絮凝剂的情况下即可机械脱水到含水率在50%以下。
该技术需170℃蒸汽作为热源，并需进行二次脱水。目前已有中试装置，还没有大范围推广。
(3)蒸汽半干化技术在污泥半干化工艺中(干化后干物质含量小于50%)，蒸汽不与污泥直接接触，干燥物不经回流而被一次性干燥后排出，所排放的废蒸汽不需除尘而可以直接导入尾气冷凝液化站。半干化的干燥机通常与焚烧炉相配合，污泥焚烧产生的热能，基本可以满足为干燥机供热。转盘式干燥机国际上应用较多，北京机电院的桨叶机与其也较为相当。目前国内开始引进技术进行制造，如宁夏石化公司采用日本三菱公司技术。南京天通公司生产的转碟式超圆盘式干燥机，目前国内已有较多应用。
干化尾气处理需要一套完整的工艺，对于石化行业污泥要实现气体排放的达标，还要经过慎重的研究。
(4)电渗透技术电渗透原理是：物料在与极性水接触的界面上，由于发生电离、离子吸附或溶解等作用，使其表面带有正电，或带有负电。带电颗粒在电场中运动(电泳和电渗透)，或带电颗粒运动产生电场(流动电势和沉降电势)统称为动电现象。在电场作用下，带电颗粒在分散介质中作定向移动称为电泳，电泳主要用于蛋白质的分离和悬浊液中颗粒的沉降；在电场作用下，分散相固定，分散介质通过多孔性固体作定向移动称为电渗透，电渗透可以用于物料的脱水，采用电渗透法脱水后，污泥含水率可降低到60%左右。
(5)蒸汽喷射技术该技术是针对较难干化的含油污泥进行的干化技术。将含水率80%的污泥输送至无害化处理装置的高温处理槽中，利用超热蒸汽锅炉的高温蒸汽对泥饼进行高速喷射粉碎，油分和水分被蒸发出来，被粉碎的细小颗粒同蒸汽一起进入旋风分离器，通过旋风分离实现蒸汽与油泥残渣的分离，残渣含油率可降至1%以下，含水率可降至5%以下。
该技术需普通锅炉和超热蒸汽锅炉产生400～500℃的过热蒸汽，配套设备较多，最终仅实现污泥干化并未能实现资源化。该设备较为精细，造价高、效率低，难以稳定操作。
10.国内外污泥处理技术现状如何？
除了卫生填埋以外，目前国内外符合环境保护要求的污泥处理处置方法还有综合利用、污泥干化、污泥焚烧和污泥热解等。欧美国家多采用焚烧后土地利用的方式处理污泥，但回用前对重金属含量有严格要求，整个欧盟污泥土地利用的比例为52%；日本、韩国等国家多采用污泥热干化、热解、焚烧等工艺对污泥处理后综合利用。据统计，2008年日本的污水处理厂产生的221万吨干污泥，约78%进行了资源化利用。其中，61.2%被制作成建材，14.5%被制作成肥料或者土质改良剂。国内污泥无害化处理起步较晚，多采用消化、机械脱水后进行土地利用或卫生填埋。其中，堆肥、土地利用的比例为10%，卫生填埋占20%，焚烧占6%，仍有64%的污泥未得到有效处置，大部分都是外运弃置或简易堆放，严重影响周边环境。
面对国内污水处理产生的污泥日益增长的现状，污泥处理技术却相对滞后，而炼化污泥所含成分更加复杂，处理难度更大，对处理技术、设备及工程技术人员的要求更高，至今仍未能找到安全、有效、可靠的治理方法。因此，亟须开展炼化污泥减量化、无害化、资源化处理的试验研究，研发技术先进、运行安全可靠、经济环保的炼化污泥处理技术，彻底解决国内炼化污泥的处理难题。
11.目前有哪些新型污泥处理技术？
(1)焦化处理技术在20世纪70年代，国外就有炼厂将含油污泥和原料油一起送入焦化装置，利用焦化过程的余热使含油污泥经高温热裂解为焦化产物，固体物被石油焦捕获并沉积在石油焦上，消除了炼厂含油污泥对环境的污染。20世纪90年代，中国多家石化企业开展了含油污泥和浮渣焦化处理的技术研究。
油泥经过预处理后除去较大机械杂质，调整含水率，投加催化剂后，利用传输设备送入已经预热的焦化反应釜(180℃)，闭釜加热进行催化焦化反应，反应温度控制在490℃左右，反应时间为60min；焦化反应气通过伴热管线进入三相分离器；三相分离器由循环水控制降温(温度低于100℃)，分离器上部气相组分送入燃烧系统回收利用；底部含油污水排入污水处理系统，回收油送入贮罐贮存。
采用焦化工艺处理含油污泥需在送焦化装置前对其进行适当的预处理：首先通过搅拌罐等均质设施调节污泥性质，消除因油泥性质不均匀给焦化装置带来的影响；其次是对油泥进行脱水，降低其含水率；再次是控制好油泥加入量，不能因为掺炼油泥而影响石油焦的品位和焦化分馏塔的正常操作。由于各炼厂的焦化处理能力和生产特点不同，有些企业的含油污泥只能得到部分处理，对于生产高品位石油焦的企业，则不能采用焦化装置处理含油污泥，该技术的应用存在一定的局限性。而且，焦化处理技术要结合炼厂具体工艺，在原有的焦化工艺基础上进行改造，改造工程比较复杂，改造投资较大。
(2)污泥热解炭化技术该技术在日本、韩国等国家应用较多，是在无氧或欠氧条件下，将污泥加热至500～600℃，使污泥中的有机物发生分解，转变成三种相态物质的过程。气相为氢气、甲烷、二氧化碳等；液相以常温燃油、水为主；固相为无机矿物质与残炭。一般认为，热解过程中，200～450℃时污泥中脂肪族化合物蒸发，高于300℃时蛋白质转化，390℃以上时糖类化合物开始转化，主要转化反应是肽键断裂、基团的转移变性及支链断裂。污泥热解产生的油可以回收利用，不凝气中可能含有剧毒物质，需要燃烧净化处理后方可排放，伴随该反应生成的“炭+无机质灰分”的残渣固态物称为炭化污泥。产生的固形物可以根据其热值不同进行综合利用或填埋。一般情况下，1000kg的含水率在80%左右的脱水污泥经炭化处理后生成的污泥炭化物的质量为50～70kg，1m3的脱水污泥经炭化处理后生成污泥炭化物的体积为0.12～0.13m3。也就是说，含水率在80%左右、有机物含量在80%左右的脱水污泥经炭化处理后将减量至1/20～1/14。在炭化过程中，脱水污泥中含有的有机物的组成成分氧、氢、氮等大部分以气态的形式发生挥发，干燥固态物中含有的碳元素的30%～40%及其他无机质成分等(灰分)最终被固定在污泥炭化物中。
根据热解温度的不同，可分为“高温热解炭化”(600～800℃)、“中温热解炭化”(400～500℃)和“低温热解炭化”(250～350℃)三种方式；根据加热形式的不同，污泥热解炭化装置可分为外热式热解炭化装置和内热式热解炭化装置。与焚烧处理不同，炭化处理可以将污泥中的碳元素最大程度地以固态的形式保存下来，而不是以二氧化碳的形式排放到大气中。在国外有多项工程业绩，是较为理想的污泥无害化、资源化处置技术。
(3)电浆热解技术电浆热解技术是利用碳作电弧炬产生1500℃以上高温，对污泥进行热解，可产生热解气、玻璃熔渣、还原金属，产物全部可以回收利用。该技术在美国、欧盟、中国台湾已有应用。
通过交流，了解到北京某环保公司与美国晋宣公司合作在某石化公司建设了一套试验装置，由于操作复杂、安全风险大等因素，该装置并未运行。该技术还有投资高、处理成本高的问题。
12.污泥炭化技术有哪些方式？
污泥炭化有两种方式：一种是火焰与污泥直接接触，污泥缺氧还原，称为内热式炭化；另一种是污泥在螺旋中前进，外热源加热绝氧热解，称为外热式炭化。前一种效率较高，投资少。在危险废物处理中，考虑含有机挥发物、易燃、易爆成分较多，应选取外热源方式。
(1)内热式污泥炭化处理系统的组成内热式污泥炭化处理系统由干燥炉、炭化炉、二次燃烧炉等几部分组成。在干燥炉中，通过回转式干燥炉采用热风干燥的方式将含水率在80%左右的脱水污泥干燥至含水率在20%以下。经干燥后的污泥经过干燥污泥输送螺旋输送到炭化炉，在炭化炉中，干燥污泥通过定量输送螺旋输送到内热回转炉式炭化装置中，在欠氧和500～600℃的温度环境下进行炭化处理。这种炭化方式在启动时需要柴油等燃烧器进行点火和炭化装置炉体的辅助升温，当炭化装置的温度升高到炉内的污泥可以自身发生燃烧后，燃烧器便可停止。伴随着污泥自燃所产生的热量，污泥在炉体回转的作用下逐渐从炉头移送至炉尾，完成了炭化处理过程。
在二次燃烧和废热回收工程中，在炭化工程中伴随炭化产生的热分解气体在二次燃烧炉(热分解气体燃烧炉，也称无烟化装置)中进行燃烧处理。由于炭化热分解气体具有较高热值，在二次燃烧炉中经点火便可维持自燃，并维持二次燃烧炉的温度在800℃以上，并且气体在二次燃烧炉中停留时间在2s以上，因而可以有效地防止二
(2)外热式污泥炭化处理系统的组成与内热式污泥炭化处理系统相同，外热式污泥炭化处理系统也是由干燥炉、炭化炉、二次燃烧炉等几部分组成的。与内热式系统不同的是，污泥干燥与炭化过程中，污泥是在封闭、无氧环境的炉腔内通过螺旋由入口向出口方向传送。外部的热量通过金属炉腔壁传递给原料，因此原料不会与氧气及火焰直接接触，避免了在处理过程中氧气的混入导致的有毒物质的产生。另外，由于在干燥与炭化过程中污泥是通过螺旋传送的，所以不会产生大量的烟尘，排气经二次燃烧炉燃烧处理后基本上无需再进行布袋除尘，只要经水淋式脱臭塔进行脱臭处理后可排出到大气中。在二次燃烧和废热回收工程中，在炭化工程中伴随炭化产生的热分解气体在二次燃烧炉(热分解气体燃烧炉)中进行燃烧处理。由于炭化热分解气体具有较高热值，在二次燃烧炉中经点火便可维持自燃，并维持二次燃烧炉的温度在800℃以上，并且气体在二次燃烧炉中停留时间在2s以上，因而可以有效地防止二
(3)内热式与外热式炭化处理系统比较内热式与外热式炭化处理系统的比较见表5-1。
13.举例说明污泥炭化技术如何应用？
(1)内热式炭化装置实例以某肉食加工流通中心为例，污泥炭化装置主要处理家禽废水产生的污泥，炭渣作为土壤改良剂。污泥处理规模为12t/d(含水率80%)，炭渣处理规模为0.89t/d。内热式炭化装置实例工艺流程如图5-14所示。
污泥处理工艺流程如下：污水处理厂产生污泥经脱水机处理，含水率降为80%，进入料仓临时贮存，经螺旋输送机送至干燥机进行干燥，再经螺旋输送机送至内热式炭化装置进行热解炭化，炭化装置排出炭渣作为土壤改良剂进行综合利用。炭化装置产生的热解气进入无烟化装置进行处理，燃烧后的尾气温度较高，引入污泥干燥机重新利用后，尾气经冷却后排出厂房。
