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

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策的討論與爭議通常遠比對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、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環(huán)節(jié)而且在短期和長期規(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)。

　　通過對不同處理手段的組合、相應(yīng)的物質(zhì)和能量流分析，并對投資和運行費用進行比較，?？蓪栴}和討論更客觀化。

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

　　2 工藝組合

　　圖1簡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

　　通過穩(wěn)定化處理，污泥被進一步無機化、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。出于簡化工藝，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行費用的優(yōu)化則采用厭氧工藝1。

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

　　在厭氧消化污泥的過程中，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的輔助燃料。

　　厭氧消化過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。目前中國對消化設(shè)施運行數(shù)據(jù)的總結(jié)和報道尚較少。圖2是根據(jù)德國工程數(shù)據(jù)歸納的結(jié)果2。計算中假設(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、消化溫度均會對相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

　　3.2 機械脫水與干燥

　　機械脫水的效率在沒有仔細考慮污泥處置和片面強調(diào)一次性投資的節(jié)省時常常被忽視，絕大多數(shù)情況下，機械脫水脫水率的增加對后續(xù)處理處置費用的減小至關(guān)重要。

　　污泥可被部分干燥或全部干燥。干物質(zhì)含量超過92%的污泥可視為無生物活性，并可長期儲存。特別是對于規(guī)模較大的污水處理廠，干燥所需能量的來源常常是干燥應(yīng)用的最大制約。德國上世紀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)模遠小于中國污水處理廠平均規(guī)模。由于嚴格的排放標準限制，實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。計算中假設(shè)灼燒揮發(fā)份的熱值為22,000KJ/Kg，圖中還標出了污泥干燥時不同初始干物質(zhì)含量及干燥后干物質(zhì)含量與干燥所需最小理論熱量。

　　污泥的機械脫水是進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，則要求機械脫水效率盡可能高，因為機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程中被蒸發(fā)出來的水分含有較高濃度的氨氮。通常的做法是將冷凝下來的水排到污水處理廠進行處理，從而在不同程度上增加了進水的氨氮負荷。