近年来,把城市污泥与城市垃圾进行固体燃料化、向污泥中添加含碳类工业废物或利用工业废油油炸污泥,通过降低其含水率、提高热值,改变污泥特性,促进污泥的燃料化利用等方面进行了很多研究和开发工作。
污泥含水率高,属于亲水性结构,水分不易进行自然挥发。通过掺入多种含碳类工业废物或添加剂后,使得污泥的大部分内部组成变成了疏水性物质,以往难以加工成形的污泥也因此改变了物理性质,为后期颗粒造型的生产奠定了基础,这种技术即是可代替矿石燃料的污泥质废弃物衍生燃料(RDF-5)技术。RDF-5技术的基本工艺流程是首先污泥经过预处理,然后将预处理后的污泥与其他含碳类工业废物进行优化配比处理,最后进行机械成形工艺以达到一定程度的规模生产,污泥产品最终成为可以充分燃烧的锅炉燃料,即RDF,提高了燃烧效率。
不同性质的污泥,为了提高燃料的耐水性和强度,可以通过不同的配方组合和掺入不同的添加剂的方式来进行,确保燃料的品质。充分利用多种含碳类工业废物掺入到污泥中,使其物理性质发生改变,采用免烘工艺可使下机的燃料直接入炉燃烧,仅这一项就可以节约大量的能源,减少气体净化机、烘燥机等设备的投资,节约人工和场地,同时在运行过程中无大量含甲烷(温室气体)的气体排放,减轻对环境的影响。
污泥质废弃物转化为燃料的系统工艺是由一系列互为连接的工序完成的,具体工艺流程如图所示。

1)增稠
对活性污泥和原始固体物进行增稠处理。通过采用空气浮选法和在重力的作用下,使初级污泥的固体物质含量提高至6%。
2)混合和均匀
将初级污泥和活性污泥按28∶72的质量比进行充分混合。将混合物泵入贮存罐内使其更加均匀,最终污泥中挥发物质的含量为70%~75%。
3)湿式空气氧化
将污泥泵入湿式空气氧化系统以后,由一个两级空气压缩机提供氧化过程所需要的空气。
4)倾析槽
在加热条件下经氧化分解,进一步降低污泥含水量和提高污泥的稠度,使污泥体积缩小。经加热调节后的污泥,在密封的倾析槽内,稠度进一步提高至12%~18%。
5)脱水
污泥首先经倾析,然后被泵抽到板框式压滤机或滚筒压滤机,加工为含40%固体物质的泥饼。
6)燃烧
将泥饼送入一台多段膛式炉,一改传统根据泥饼的湿度和辅助燃料的供应控制温度的方法,通过调制燃烧空气流量对燃烧温度加以控制。
7)废热回收
废热回收锅炉来回收燃烧炉排出的废气,同时锅炉产生的蒸汽完全可以满足湿式空气氧化系统的需要。产生的多余蒸汽用来推动涡轮发电机,供锅炉系统的水泵、大型焚烧抽风机和辅助抽风机之用。
上述污泥质废弃物衍生燃料技术生产出的合成燃料,对其进行分析发现,其低位发热量为12552kJ/kg左右,挥发分高达43.51%,全硫含量控制在0.76%。按照25%~30%的比例将污泥质废弃物衍生燃料掺入矿石燃料中,经过多家印染厂导热油锅炉的试用,燃烧情况稳定,没有给操作带来任何的额外负担。而且,污泥质废弃物衍生燃料技术与该厂以往采用的污泥焚烧处理技术相比,不但节约成本,每年还可节约90%左右的燃料油(燃烧炉消耗),每年节约72%~77%的天然气(辅助燃料)。通过采用有效的污泥加温控制、脱水和自燃技术,可使污泥的处理过程不仅仅是能源的消耗过程,而是能源的生产过程。因此,通过这种途径可以在很高程度上减少污水处理厂对外部能源的依赖。