污泥焚燒處理技術
污泥焚燒處理技術是一種較為成熟的污泥處置技術，該工藝路線已逐漸應用于市政污泥的處置工程，其中干化系統和焚燒系統是最核心的部分
污泥焚燒處理技術是一種較為成熟的污泥處置技術，該工藝路線已逐漸應用于市政污泥的處置工程，其中干化系統和焚燒系統是最核心的部分，其性能及運行狀況都對整個污泥處置過程影響很大。污泥焚燒處理技術通常是利用焚燒爐將脫水污泥加溫干燥后，再進行高溫氧化處理，使污泥中的有機物分解，最終獲得少量灰燼的過程。焚燒法可在較短的時間內處理大量城市污水廠的污泥，且在減容、減量的同時還能回收熱能進行發電或者供熱，被認為是最具潛力的污泥處理技術。
污泥焚燒處理技術的方式包括利用現有垃圾焚燒爐焚燒，利用工業用爐焚燒，利用火力發電廠焚燒爐焚燒，利用水泥窯摻燒和單獨焚燒等。其優點主要有較大程度地實現污泥減量化、安全穩定化和無害化。在水泥窯焚燒的產物可以直接以水泥的形式被利用，而以其他方式焚燒產生的灰渣可作為建材的補充。
污泥焚燒處理技術應用范圍：生活污泥、化工污泥、白泥、油泥、紡織污泥、紙漿污泥、顏料污泥、電鍍污泥等。
污泥焚燒處理技術工藝流程：預處理及進料系統---回轉窯+二燃室燃燒系統---余熱回收系統---尾氣凈化處理系統---煙氣排放 焚燒系統：含料斗、回轉窯，二次燃燒室，及助燃和風機等輔助 設備。 余熱回收系統：含余熱鍋爐以及鍋爐輔助系統設備。 煙氣凈化系統：冷卻焚燒爐內的煙氣并除去有害的物質，并且達到排放要求后排放。含急冷塔，除塵器，洗滌塔、煙氣加熱器、活性 炭供給系統、除灰渣系統等。 煙氣排放系統：含引風機、煙囪等。
污泥焚燒處理技術回轉窯式焚燒爐主體是一臥式并可旋轉的圓柱型筒體，外殼用鋼板卷制而成，內襯耐火材料；筒體的軸線與水平面保持一定的傾角，污泥或其他物料通過上料機由高的一端（頭部）進人窯內，隨著筒體的轉動緩慢地向尾部移動，窯體的轉動使物料在燃燒的過程中與助燃空氣充分接觸，完成干燥、燃燒、燃燼的全過程，最后由尾部將燃燼的渣排出。為達到完全燃燒都設有二燃室。爐內廢棄物在爐體緩慢轉動過程中，分解、氣化成為可燃氣體進行燃燒，并在二燃室內實現完全燃燒。
污泥焚燒處理技術焚燒原理：干污泥經輸送機送入回轉窯，在回轉窯中，干污泥依次經歷干燥、燃燒和燃燼三個階段，干污泥的物理和化學性質得到徹底改變，不可焚燒的物質作為爐渣從回轉窯尾部排出，可焚燒的物質轉換成氣體形態，進入二燃室繼續焚燒，焚燒產生的高溫煙氣進入后續的導熱油爐或其它了換熱裝置。干污泥自身的熱量不足以維持燃燒，必須投加輔助燃料。另設鼓風機和冷卻風機，鼓風機作為回轉窯和二燃室的助燃風，冷卻風用于冷卻回轉窯窯尾材料。
污泥焚燒處理技術回轉窯具有如下特點：
（1）對焚燒物變化適應性強，含水量高的特種垃圾均能正常燃燒；
（2）焚燒物料翻騰前進，輻射、對流、傳導三種傳熱方式并存一爐，熱利用率高；
（3）溫物料接觸高溫耐火材料，更換爐襯方便，費用低；
（4）傳動機理簡單，傳動機構在窯殼外，設備維修簡單；
（5）二燃室可確保有害物質消解所需要的高溫，使煙氣有足夠的停留時間。
污泥焚燒處理技術需要在非常高的溫度下進行，在氧氣充足的環境下讓污泥中的有機物質進行燃燒反應，從而轉化為二氧化氮、二氧化碳、水蒸氣等氣體，焚燒產物主要是煙氣與灰渣。焚燒處理技術能夠將有機物質全部分解，并且能夠徹底殺死病原體，提高重金屬穩定性，并且焚燒后的污泥體積只有機械脫水污泥體積的1/10。污泥焚燒設備主要有階梯焚燒爐、多段焚燒爐等。具有干化后焚燒和直接焚燒兩種形式。其中，干化后焚燒設備前期投資相對較大，但處理成本相對較低，從長遠角度和安全角度分析，干化后焚燒形式的經濟性、應用性都非常高。
污泥焚燒處理技術特點：
1、污泥干化：系統安全性高、耗能低、對污泥含水率變化的適應性強、干化污泥的含固率可調；
2、污泥焚燒：燃料適應性廣、燃燒徹底、維護簡單、設備壽命長、安全可靠；
3、污泥焚燒尾氣凈化：適合鈣基/鈉基等不同的脫酸劑、酸性氣體，重金屬、有機污染物等脫除效率高。
污泥焚燒處理技術的應用要點：
1、 污染控制與尾氣處理
污泥焚燒處理技術根據污泥的特點與來源進行分析，不同泥質的污泥干化焚燒中所產生的氣體多少都會對生態環境造成一定影響，包括酸性氣體、重金屬、二惡英等。因此，我們必須要加強廢氣的處理工作，保障所排放的氣體能夠達到國家要求標準。根據有關文獻顯示，在焚燒爐中添加石灰石或生石灰，能夠有效降低煙氣中的二氧化氮與二氧化硫等有害氣體。其次，對于重金屬來說，包括鎘、汞、鉛等，雖然經過干燥焚燒能夠大大減少飛灰體積和灰渣，但重金屬依然會殘留在殘渣當中，因此，如果重金屬量沒有超標，可以將殘渣進行回收制作砌磚和水泥等；如果重金屬含量超標，為了不對土地造成污染，不能直接填埋處理，需要采用飛灰再燃的形式進行處理，降低重金屬含量后即可進行填埋，或者采用化學制劑將重金屬分解后再利用。二惡英對環境的影響非常大，其主要是含有兩個氧鍵連接兩個苯環的有機氯化物，是一種毒性非常強的致癌物質。二惡英的產生渠道主要有兩種，一是污泥中的氯有機物較高，通過高溫分解能夠產生二惡英，另一種是未完全燃燒所產生的二惡英。在污泥干化焚燒中，為了能夠降低二惡英產生量，通常可以在干化焚燒中添加化學藥劑，在燃燒過程中能夠提高“3T”作用效果，從而使燃燒物和氧氣充分混合，形成富氧燃燒狀態，保障燃燒率，降低二惡英前驅物生成。其次，可以通過袋式除塵器或活性炭，這樣能夠降低二惡英物質重生和吸附率。再者，通過改進燃燒裝置與廢氣處理系統，將被吸附二惡英的灰粒轉移到灰渣系統中，之后對灰渣進行加熱處理，加熱溫度至少在1200℃以上，這樣能夠在高溫中迅速分解、燃燒二惡英。
2、污泥焚燒產物利用
污泥焚燒處理技術干化焚燒產物能夠進行堆肥和填埋，但其污泥干化焚燒產品計數依然非常大。因此，為了避免污泥產品遇水或在潮濕環境下產生二次污染，我們必須要強化污泥產品的利用率。由于污泥焚燒后的化學成分與黏土化學成分類似，所以可以將污泥焚燒產物進行燒灰制磚，在制作過程中加入少量的硅砂、黏土，還能夠制造出高質量的空心磚，具有質量輕、保溫性好、強度高、抗震性強等特點，這樣不僅能夠降低填埋場所占用的土地空間，同時也能夠為建筑行業提供更多的材料。
3、 降低污泥處理成本
由于不同的污泥焚燒處理技術所造成的成本不同。從本質上分析，污泥處理成本主要有設備成本與運行成本。例如流化床焚燒爐，國產設備相比國際要便宜25%~50%左右，因此，可以重點考慮國產焚燒設備。對于特殊行業所產生的污泥，需要根據污泥特點選擇適用性強的污泥處理技術，這樣能夠降低污泥處理成本，提高熱能利用效率，降低運行損耗。
污泥焚燒處理技術具有快捷、集中、占地小、污泥減量化、穩定化、無害化等特點。目前，污泥焚燒技術已得到了迅速發展，尤其在發達國家已成為主流污泥處置技術。在2016年以前，美國的污泥焚燒占所有污泥處置技術的比例約22%，日本約68%，歐盟國家約20%~40%，而中國的污泥焚燒比例僅為3%。造成上述現狀的原因是多方面的，一方面是有技術、經濟、國情等的不同，另一方面也是由于人們對污泥焚燒會引發環境污染問題的擔憂，這些都是制約污泥焚燒技術在中國推廣的重要因素。
污泥的主要特性：
一般污水處理廠產生的污泥為含水量在65~90％不等的固體或流體狀物質，其中的固體成分主要由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體及絮凝所用藥劑等組成，是一種以有機成分為主，組分復雜的混合物，其中包含有潛在利用價值的有機質、氮、磷、鉀和各種微量元素。
(1) 物理特性
污泥組成為水中懸浮固體經不同方式膠結凝聚而成，結構松散，形狀不規則，比表面積與孔隙率極高( 孔隙率常大于99％ )，含水量高，脫水性差。外觀上具有類似絨毛的分支與網狀結構。
(2) 化學特性
生物污泥以微生物為主體，同時包括混入生活污水泥沙、纖維、動植物殘體等固體顆粒以及可能吸附的有機物、金屬、病菌、蟲卵等物質。污泥中也含有植物生長發育所需的氮、磷、鉀及維持植物正常生長發育的多種微量元素和能改良土壤結構的有機質。
(3) 污泥中水分的存在形式及其性質
污泥中的水分有四種形態：表面吸附水、間隙水、毛細結合水和內部結臺水。毛細結合水又分為裂隙水、空隙水和楔形水。表面張力作用吸附的水分為表面吸附水。間隙水一般要占污泥中總含水量的65％ ~85％，這部分水是污泥濃縮的主要對象。毛細結合水：濃縮作用不能將毛細結合水分離，分離毛細結合水需要有較高的機械作用力和能量，如真空過濾、壓力過濾、離心分離和擠壓可去除這部分水分。各類毛細結合水約占污泥中總含水量的15％ ~25％。內部結合水：指包含在污泥中微生物細胞體內的水分，含量多少與污泥中微生物細胞體所占的比例有關。去除這部分水分必須破壞細胞膜，使細胞液滲出，由內部結合水變為外部液體。內部結合水一般只占污泥中總含水量的10％左右。
污泥處理“十三五”規劃目標中提到，“十三五”期間應堅持無害化原則，結合各地經濟社會發展水平，因地制宜選用成熟可靠的污泥處理處置技術，鼓勵采用能源化、資源化技術手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。污泥焚燒處理技術作為一項比較徹底解決城市污泥的處理技術，具有減容、減重率高，處理速度快，無害化較徹底，余熱可用于發電或供熱等優點，符合污泥“減量化、無害化、資源化”的要求。以上海為例，在中心城區推動污泥獨立干化焚燒項目的同時，在郊區積極實踐生活垃圾爐排爐協同焚燒污泥，協同焚燒技術已被列入上海解決污泥難題的日程表，并得到成功有序地推進。
污泥焚燒處理技術主要從以下幾個方面考慮：首先是塵的產生量少，污泥的流化床燃燒或其他燃燒技術的燃燒介質是污泥固相物料；而熱解氣化燃燒的燃燒介質是氣態可燃氣體，燃燒尾氣含塵量低。其次熱解氣化燃氣燃燒效率高，所含有害組分（如SOx、NOx、重金屬等）少，煙氣的排放量及污染物含量均在較低水平，從而大幅降低煙氣的凈化設備規模和運行費用成本再次是二噁英問題，二噁英產生需具備四大條件：氧氣；氯化物；金屬觸媒物質；適宜溫度。無氧環境及氯含量較低的污泥熱解過程抑制了二噁英的形成，所以熱解工藝可以避免或減少二噁英的產生。最后，污泥與煤共熱解解決了城市中污泥焚燒面臨總量控制的障礙，對于脫水不完全的污泥，在燃燒過程中需要添加燃煤輔助燃料，因環評總量控制要求城區禁止新增燃煤設施的要求，而污泥與煤共熱解制取清潔燃氣后再燃燒，避免了直接焚燒燃煤的問題。綜上分析，熱解氣化技術有效減少了粉塵、氮氧化物、二氧化硫、惡臭氣體以及二噁英等污染物排放，屬于未來發展的清潔燃燒技術。
自2009年以來，我國環境保護部、住房和城鄉建設部以及科技部等部委，紛紛頒布了《污泥處理處置及污染防治技術政策》、《污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南》以及《城鎮污水廠污泥處理處置技術規范》等多項污泥處理處置的相關政策、規范及標準。這些文件明確了污泥焚燒處理技術在我國的定位及應用條件。其中，《污泥處理處置及污染防治技術政策》（2009年）明確提出：經濟較為發達的大中城市，可采用污泥焚燒處理技術。鼓勵污泥焚燒廠與垃圾焚燒廠合建；在有條件的地區，鼓勵污泥作為低質燃料在火力發電廠焚燒爐、水泥窯或磚窯中混合焚燒。該技術政策的頒布促進了污泥干化焚燒項目的建設，據不完全統計，目前已建成的項目接近40個，主要在建項目有30個。環保部出臺的《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南》（2010年）則確定了兩個污泥處理最佳可行技術：厭氧消化和污泥堆肥；確定了兩個污泥處置最佳可行技術：土地利用和污泥干化焚燒。文件細化了單獨焚燒、混燒和摻燒的排放限值，以及相關環節的污染控制策略及技術經濟適用性等。之后出臺的《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南》（2011年）給出了不同技術應用的優先序。例如，厭氧消化后污泥優先考慮土地利用；不具備土地利用條件時，采用焚燒和建材利用。綜上所述，干化焚燒技術是政策標準范圍內規定的一項最佳可行技術，是我國污泥處理處置的主流技術之一。
