摘要：介紹污泥處理單元與處理處置途徑，從物質(zhì)和能量流角度對(duì)不同工藝組合加以分析并結(jié)合中國(guó)目前情況加以討論。

關(guān)鍵詞：污泥；處理；能量流；物質(zhì)流；優(yōu)化

　　1背景

　　關(guān)于污泥處理處置不同對(duì)策的討論與爭(zhēng)議通常遠(yuǎn)比對(duì)污水處理工藝的探討要激烈和復(fù)雜得多。除了商家利益和設(shè)計(jì)、決策者所處的部門局限等主觀因素外，污泥處理處置不僅涉及多個(gè)環(huán)節(jié)而且在短期和長(zhǎng)期規(guī)劃、最終去向等方面與很多邊界條件和政策導(dǎo)向相關(guān)。

　　通過(guò)對(duì)不同處理手段的組合、相應(yīng)的物質(zhì)和能量流分析，并對(duì)投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行比較，常可將問(wèn)題和討論更客觀化。

　　本文根據(jù)一些實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)對(duì)不同工藝組合的物質(zhì)流和能量流加以分析并結(jié)合中國(guó)目前情況加以討論。

　　2 工藝組合

　　圖1簡(jiǎn)單綜合了歐洲較為常用的污泥 處理、處置或利用的途徑。所涉及的單元操作將在下節(jié)分別介紹。

　　3 單元操作及物質(zhì)與能量流特征

　　3.1 生物穩(wěn)定化

　　通過(guò)穩(wěn)定化處理，污泥被進(jìn)一步無(wú)機(jī)化、減量化，而且脫水性能得到改善。處理后的污泥，由于降低了產(chǎn)氣潛能從而可以更好地貯運(yùn)。出于簡(jiǎn)化工藝，歐洲小型處理廠（500～20,000人口規(guī)模）有較多采用好氧工藝，而大一些的污水處理廠考慮能量回收和運(yùn)行費(fèi)用的優(yōu)化則采用厭氧工藝1。

　　采用焚燒處理手段時(shí)，消化作為一個(gè)中間單元操作來(lái)說(shuō)所要達(dá)到的目的就簡(jiǎn)化為減量、便于中間儲(chǔ)存和改善機(jī)械脫水性能，至于消化的其它功能，比如污泥中有機(jī)物含量是否對(duì)焚燒有利，以及建造消化系統(tǒng)的投資對(duì)污泥處理系統(tǒng)總的影響，則要與其它單元操作綜合起來(lái)統(tǒng)一考慮。

　　在厭氧消化污泥的過(guò)程中，一部分干物質(zhì)轉(zhuǎn)化成沼氣，可用于發(fā)電、制備熱水或低壓蒸氣、作為燃料供給發(fā)酵系統(tǒng)保溫或作為污泥干燥和污泥焚燒時(shí)的輔助燃料。

　　厭氧消化過(guò)程所需要的能量主要是污泥輸送和攪拌的電能，以及污泥升溫及消化池的保溫。目前中國(guó)對(duì)消化設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的總結(jié)和報(bào)道尚較少。圖2是根據(jù)德國(guó)工程數(shù)據(jù)歸納的結(jié)果2。計(jì)算中假設(shè)處理前干污泥中灼燒揮發(fā)份占65%，揮發(fā)份的熱值是22000KJ/kg，消化后灼燒揮發(fā)份減少50%。重力濃縮污泥的濃度、消化溫度均會(huì)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

　　3.2 機(jī)械脫水與干燥

　　機(jī)械脫水的效率在沒(méi)有仔細(xì)考慮污泥處置和片面強(qiáng)調(diào)一次性投資的節(jié)省時(shí)常常被忽視，絕大多數(shù)情況下，機(jī)械脫水脫水率的增加對(duì)后續(xù)處理處置費(fèi)用的減小至關(guān)重要。

　　污泥可被部分干燥或全部干燥。干物質(zhì)含量超過(guò)92%的污泥可視為無(wú)生物活性，并可長(zhǎng)期儲(chǔ)存。特別是對(duì)于規(guī)模較大的污水處理廠，干燥所需能量的來(lái)源常常是干燥應(yīng)用的最大制約。德國(guó)上世紀(jì)90年代約有120多家污泥干燥廠，這些裝置大約可處理市政污水處理設(shè)施污泥產(chǎn)生量的10%，單體處理規(guī)模遠(yuǎn)小于中國(guó)污水處理廠平均規(guī)模。由于嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)限制，實(shí)際常采用間接熱交換工藝。

　　圖3給出污泥干物質(zhì)中不同揮發(fā)性固體物含量與污泥干物質(zhì)含量及污泥低位熱值的相關(guān)關(guān)系。計(jì)算中假設(shè)灼燒揮發(fā)份的熱值為22,000KJ/Kg，圖中還標(biāo)出了污泥干燥時(shí)不同初始干物質(zhì)含量及干燥后干物質(zhì)含量與干燥所需最小理論熱量。

　　污泥的機(jī)械脫水是進(jìn)一步處理的重要前提。如果將焚燒或其它熱處理作為最終處理手段，則要求機(jī)械脫水效率盡可能高，因?yàn)闄C(jī)械脫水每處理一噸含水污泥需要1—2kwh 的能量（電能），而干燥時(shí)不僅需要一部分電能，而且需要大量的熱能用于水的蒸發(fā)。圖4概括了污泥脫水、干燥的基本能量流2。

　　特別需要注意的是干燥過(guò)程中被蒸發(fā)出來(lái)的水分含有較高濃度的氨氮。通常的做法是將冷凝下來(lái)的水排到污水處理廠進(jìn)行處理，從而在不同程度上增加了進(jìn)水的氨氮負(fù)荷。