关于我国城市污泥处理处置设备的技术经济分析研究
一、城市污泥的发展概况
污泥是随着城市发展而产生的废物，随着人们的生活水平的提高以及工业化的发展，用水大量的增加，城市污水排入下水道，污染河流及土地，如上海的苏州河曾经是城市的下水道。为改善城市用水的环境，因而建起各种不同规模的污水处理厂。将污水通过生化技术，使污泥和清水分开，清水排入河流改善环境，污泥则倒入荒山郊外，由其自然风化，据有关部门统计，目前全国城市污水处理厂每年产生的湿污泥达1200万吨，并以15%的速度递增。在我国污泥处置的方法中，污泥农用占44.3%，土地填埋占31%，其他方法处置占10.5%，没有处置的约占13.7%。
由于污泥是由有机物和无机物组成，并含有各种细菌、虫卵、重金属等，因此对人类及环境构成了二次污染和危害。由于国外城市化和工业化进程较早，污泥处理技术较成熟，因此有一定的经验可以借鉴。
二、国外污泥处理技术经验借鉴
2.1污泥处置的方法和处理成本
由于过去污泥是以弃置和填埋为主，污泥处理的成本很少，而随着城市扩大人口增多，污泥的二次污染随时威胁着人们的健康，因此迫切要求对污泥进行无害化处理。
2.1.1污泥的集中处理和分散处理的关系
由于过去对污泥没有有效的处理，寻找荒地填埋自然风化，随着污泥的增多，污染源也在不断的增多。因此为了减少污染源的问题，采用集中处理污泥，将各污水厂的污泥集中运输到一处污泥场，集中解决污泥的处置问题。集中处理能减少污染源，但增加了污泥的运输费用，同时地方政府需要预算一笔相当可观的建厂资金，因此集中处理需增加污泥的运输费，建厂投资费用，对地方构成一定经济压力。
分散处理即在现有的污水处理厂内或附近就地新建一个相匹配的污泥处理厂，就能就地消化污泥，污泥处理厂的废水可返回污水处理厂处理。而处理的泥渣可集中运输到某处，或填埋或做资源化利用，这样可减少大量的污泥运输费用。只要设备符合要求，废气废水达标排放，建厂资金少污泥处置成本低，可减少地方财政的压力。对于工业污水污泥建议采用就地处理的方法。
因此对于一个城市来讲应根据具体情况合理的选用哪一种处理方式，已达到最佳的效果。
2.1.2污泥处理的成本分析
目前我国现行水价是由物价局制定的价格，由于过去污泥的处置主要是填埋和弃置成本很低，水价主要包括净水厂和污水厂的成本和利润。如果污泥处理技术路线和污泥处理设备选用不合理，势必提高污泥处置的成本和建厂的投资。在不提高原有水价的基础上，污泥处理费将挤压净水厂和污水厂的利润，甚至分摊污泥处理费的亏损金额。如果将污泥处理的实际成本加入到水价中，提高水价，势必将影响工农业的生产和广大百姓的利益。因此污泥处理成本涉及到整个供水系统的价格体系。应科学合理的考虑污泥处理技术路线和设备选型。
三、污泥热干化和焚烧技术的比较及其技术经济分析
3.1国内外污泥处理的现状
污泥处理的原则是污泥的无害化、减量化、稳定化、资源化，国外在处理污泥处理的技术及设备开发研究应用较早，具有多项污泥的热干化和焚烧的成熟设备，并应用多年。欧美国家的污泥热干化处理较多，再将干化后的干污泥进行填埋处理以节约土地资源，或将干污泥作锅炉燃料，低温发电。日本因土地资源少，以焚烧污泥较多。由于发达国家人均GDP是我国的几十倍，因此无论是设备开发和污泥处理的成本均有较大的承受能力。而我国是一个人多地少的发展中国家，北方地区人均土地为2～3亩地，南方地区人均土地仅有几分地。同时，供水价格处在相对的平稳水平上面，因此对污泥的投资及处理成本上不可能提的很高，应根据我国实际情况进行开发研究，制定我国的实际污泥处理政策，满足污泥的无害化、减害化、稳定化、资源化的要求，避免污泥的二次污染。
3.2污泥的热干化与焚烧处理的技术经济分析
污水处理厂排放的湿污泥由于含有高分子凝聚剂，经真空压滤后的污泥含水率为80%左右，因此任何一种污泥处理的方法必须将80%的水份蒸发。理论上每公斤水蒸发热为600千卡，而实际生产中考虑到热损失，按每公斤800千卡蒸发热计算，每吨污泥蒸发800公斤水，需消耗64万千卡蒸发热量。按普通煤价计算需70元，如果按天然气或重油计算需200元左右。因此选择任何一种污泥处理设备，必须考虑水分蒸发成本。
如果将污泥的预热干燥，直接参加焚烧，因每吨湿污泥含有200公斤的干泥渣，每公斤干泥渣有2000千卡的发热值，则直接焚烧每吨污泥可提供40万千卡的热量，由此可见，如果采用预热、干燥、焚烧工艺，可节约50%的热耗，也就是说可以节约50%的能源费用，相应降低污泥处理成本。
3.3污泥焚烧设备的工作原理及性能比较
污泥的焚烧设备有直接焚烧，即直接将污泥进入窑内，进行预热、干化、焚烧。而间接焚烧是将干化后的干污泥进入窑内焚烧，一般配有余热利用设备，现主要讨论直接污泥焚烧炉。
3.3.1流化床焚烧炉
原理：该炉是采用硅沙等热煤介质在炉底的多孔板上形成流动层，而污泥直接投入到流动层里燃烧。0.5—1.5毫米的硅沙在静止时装填高度为0.5—1.0 米，从炉下部送进风压为800-1000毫米水柱，温度约为500度的热风，在750-850度的条件下，使硅沙形成高度稳定的流动层。硅沙在炉内激烈的喘流运动，其运动速度约为0.5—1.5米/秒。污泥在流动层内均匀的分散开来，并迅速的焚烧，污泥投入量应小于床料硅沙的5%。辅助燃料可以是油或煤。
沸腾炉起初主要用于低热值的煤矸石和泥煤的燃烧锅炉上，随着发展现已用于化工分解炉，水泥石灰石的分解和污泥焚烧等领域。
城市污泥是一种特殊的物质，它是由80%的水分、有机质、无机物、菌类等物质组成的胶团，因此任何一种干热化焚烧炉，首先必须消耗80%的汽化热，然后才能利用固含量内的热值。因此节约能耗，开发污泥内的热值，比任何一种技术都重要。
该设备是优点是：占地面积小、自动化程度高。
缺点是：1、燃烧的热量需预热空气自用和干化湿污泥一般需添加油和煤，以维持循环燃烧。热利用率低。2、由于需要强大的流动空气鼓动硅沙，风能电能的消耗比其它的焚烧炉高。3、一次性投资大，需同时建造污泥干化炉和焚烧炉。两种窑炉的连接物料输送管道复杂。4、炉渣呈粉状，不能直接利用，需要密封罐装车进行运输。
3.3.2单筒回转污泥焚烧窑
把污泥送进倾斜度为1—3度的直圆筒内。污泥一边靠炉体旋转（转速为0.5—3转/分钟）而回转，一边移动，同时进行干燥和燃烧。污泥在普通的回转式焚烧炉内的停留时间约为60—90分钟。焚烧污泥时，多数采用高温气体与污泥对流接触的直接燃烧方式。
在干燥区内被干燥的污泥，在燃烧区内依靠辅助燃料的热量和污泥的发热量而燃烧。产生的燃烧气体有效的用作干燥区的炽燃气体。
回转式焚烧炉的特点是：1、结构简单，容易操作。2、适合处理大量污泥。3、容易适应污泥含水率及其处理量的变化。
其缺点是：1、占地面积大。2、热效率低。
3.3.3双筒回转污泥焚烧窑
该设备是由安徽省施洁环保科技有限公司研制开发的，具有国家知识产权的专利设备。设备是由可调节转速的干燥窑和焚烧窑组成，当湿污泥进入干燥窑时可满足污泥的预热、水份蒸发、干烧自燃，并直接进入焚烧窑进行焚烧。当提高干燥窑的转速2～3倍时。则进入焚烧窑的干污泥也增加2～3倍。有更多的干污泥参加焚烧，产生更多的热量，因此可以减少辅助燃料，节约能源降低污泥处理成本。同时对排放的废气进行科学合理的处理，废气和废水均可达到国家的排放标准。由于烧成温度达到1100度，污泥渣变成熔融的硅酸盐熔渣，可作建材产品。该设备具有结构简单、操作方便、自动化程度高，同时整套设备造价较低。现有定型设备为：60吨/日、120吨/日、200吨/日，是污泥处理的首选设备。
3.4污泥的热干化原理和设备介绍
根据热工基础原理，热量的传递是由对流、传导、辐射等方式进行的，目前国内外的污泥热干化设备多数以气体为加热介质的热干化设备。由于干热气体和湿污泥作热交换时，热气体将水份蒸发而排出，气体也带走大量的自身热焓，同时干燥污泥的水份不能降的很低，否则会耗用较多的热量，增加干燥成本。
1、气流式：三通道转鼓干燥机、回转窑干燥机、低温冷风干燥机、流化床干燥机等。
2、组合式：涡轮薄层干燥机由气体对流和传导方式加热。
3、辐射式：蓄热式网带污泥干燥窑是由安徽施洁环保科技有限公司研制开发的专利设备。该窑是以对流、传导、辐射组合传热方式干燥污泥，具有较好的传热效果，比传统的气流式干燥窑节能30%。
湿污泥在窑内经预热、蒸发水份，干燥后出窑，污泥水份可控制在5%～30%，根据用途干燥污泥可作辅助燃料，也可作消毒、灭菌安全肥料。该窑是以煤和泥渣作混合燃料，成本低、投资少，生产能力为40～60吨/日，适合中小型污水处理厂作配套设备。就地处理污泥，减少污泥的运输量，和污泥陈积发酵而产生的臭气。
四、综述
污泥干热化及焚烧在我国是一项新型的行业，它涉及到热工知识、传热方式及窑炉技术。安徽省施洁环保科技有限公司开发研究的专利设备是污泥的终结处理设备，它可以和污水处理厂进行有机的配合，最大限度的减少污泥的存量，从而最大限度的消除因污泥而带来的各种污染。
污水处理厂和污泥处理厂有机结合，分工明确，使整个供排水系统形成一个和谐的社会服务体系，再不要为污泥的排放而困惑。如有不同观点及看法欢迎来电函商榷研讨。
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