污泥噴霧干燥技術(shù)應(yīng)用前景可觀

污泥焚燒技術(shù)有很長的時間并不被人們認(rèn)可為一項(xiàng)環(huán)保技術(shù)，甚至一度被認(rèn)為是污染制造的技術(shù)，而后經(jīng)過不斷探索與實(shí)踐，其優(yōu)勢才逐漸被挖掘出來，并被廣泛應(yīng)用，從長遠(yuǎn)角度來看，污泥焚燒技術(shù)具有很大的改進(jìn)空間，應(yīng)用前景十分可觀。

污泥焚燒已成污泥處理處置主流技術(shù)

我國污泥處理技術(shù)政策法規(guī)

1999年我國首次制訂污泥處理的政策，經(jīng)過不斷發(fā)展，住建部承建司與環(huán)保部進(jìn)一步完善污泥處理技術(shù)政策，該技術(shù)政策明確強(qiáng)調(diào)了有關(guān)污泥焚燒的各種方法：對于經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的大中城市，可采用污泥焚燒工藝，鼓勵采用干化焚燒的聯(lián)用方式，提高污泥的熱能利用效率；鼓勵污泥焚燒廠與垃圾焚燒廠合建；在有條件的地區(qū)，鼓勵污泥作為低質(zhì)燃料在火力發(fā)電廠焚燒爐、水泥窯或磚窯中混合焚燒。

之后，環(huán)保部出臺《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可性技術(shù)指南》，提出了污泥焚燒的典型方案，最佳可性工藝流程、工藝參數(shù)、污染物消減及污染防控措施，技術(shù)經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性及最佳環(huán)境管理經(jīng)驗(yàn)等。2011年，建設(shè)部、發(fā)改委、科技部共同出臺一個技術(shù)指南，對處理技術(shù)提出了相應(yīng)的原則與要求。

國際污泥處理技術(shù)發(fā)展歷程

從國際上來看，1973年美國在聯(lián)邦法典60章，首次對污泥焚燒裝置提出排放氣體顆粒物含量要求；1993年聯(lián)邦法典503法案對焚燒提出了具體要求；2011年又針對流化床，多爐膛都提出了技術(shù)路徑，并對焚燒產(chǎn)生的污染物提出了指標(biāo)要求。

污泥焚燒一直是日本污泥處理的主導(dǎo)技術(shù)工藝，由于日本土地非常集中，80%的污泥處理都是采用污泥焚燒技術(shù)，從1960s開始運(yùn)行使用，其后流化床焚燒爐成為主流，90年代以后，開始采用污泥熔融爐，燃料化及作為水泥原料等。

污泥焚燒也是歐盟的主流技術(shù)之一。自1962年德國率先建議并開始運(yùn)行了歐洲第一座污泥焚燒廠以來，污泥焚燒在英國、法國、盧森堡、丹麥、德國、奧地利、荷蘭等國不斷增加，所占比例均超過了20%，尤其是荷蘭、奧地利及德國已經(jīng)達(dá)到了40%甚至更高。

歐洲污泥處理最新動態(tài)

兩周前德國慕尼黑的展覽會上，德國明確提出2029年完全廢止污泥進(jìn)入土地，而且必須強(qiáng)制進(jìn)行磷的回收，國外的填埋標(biāo)準(zhǔn)必須不能超過5%，由于禁止農(nóng)用，焚燒成為唯一的污泥處理方案。

從焚燒的角度來說，磷無法焚燒，所以必須進(jìn)行單獨(dú)的回收。而荷蘭、瑞士，都存在類似的情況，農(nóng)用和不能農(nóng)用都有規(guī)定，而且瑞士率先提出污泥處置標(biāo)準(zhǔn)，因此經(jīng)過液氧消化之后的焚燒和提取磷是未來的主要工作動向。

污泥焚燒成為污泥處理主流技術(shù)原因

土地利用存在弊端

從污泥土地利用角度來看，如果想作為肥料的話，要解決后續(xù)的物流鏈條問題，這對適合的時間和空間都有較高的要求。轉(zhuǎn)運(yùn)是一個較為復(fù)雜的過程，需要考慮物流成本，設(shè)計(jì)一條可以盈利的產(chǎn)業(yè)鏈，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于產(chǎn)品的出口問題這條路線是不可行的。

土地利用在這樣一個產(chǎn)業(yè)鏈的情況下，是擔(dān)負(fù)不起主流的路線的，如果有企業(yè)致力于解決這樣的問題的話未來也許會成為主導(dǎo)方向，但是能否成為主導(dǎo)的工藝，這與實(shí)際應(yīng)用和農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)。美國、加拿大是大農(nóng)業(yè)國家，我國主要是小農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用播種的方式，污泥作為肥料其體積與質(zhì)量龐大，其便利性暫時無法取代肥料。

在上海、長江三角洲、珠江三角洲、京津冀以及各省會城市，這些地區(qū)人口密集、土地稀缺、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，焚燒必然成為解決污泥處理的主要技術(shù)路徑。

國人對焚燒工藝存在誤解

誤讀一：普遍認(rèn)為是高能耗的工藝。通常污泥的脫水率普遍認(rèn)為是80%，但是實(shí)際上還能突破再高。歐洲的厭氧消化過程，污泥最低可以達(dá)到74%、76%，可以實(shí)現(xiàn)自行燃燒。我國目前還需要添加輔助燃料，焚燒一噸污泥配電設(shè)置是小于一百千瓦，而對于堆肥工藝，兩百噸、三百噸以上是需要超過一百千瓦電量，所以比較來看，焚燒工藝耗電量是不高于堆肥的。此外，焚燒能夠?qū)崿F(xiàn)徹底處理和處置，而堆肥后續(xù)需要考慮儲存、運(yùn)輸?shù)饶芎摹?/p>

誤讀二：污泥焚燒是一種高碳排放的工藝。污泥焚燒只不過由于集中了焚燒的煙氣而造成了污染，但是在碳的角度來說，污泥中的有機(jī)質(zhì)焚燒是碳中性的。污水處理大部分是來自于食物，90%是碳中性的。

誤讀三：污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。日本曾經(jīng)做了一個研究，將垃圾焚燒產(chǎn)生的二噁英量與污泥焚燒產(chǎn)生量和汽車尾氣產(chǎn)生的二噁英量進(jìn)行比較，從汽車排氣的發(fā)生量角度來看跟污泥焚燒產(chǎn)生量是同一數(shù)量級的。

噴霧干燥——回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)開發(fā)著力提升污染控制水平和安全

噴霧干燥是化工、食品、建材等行業(yè)廣泛應(yīng)用單元技術(shù)，將需干燥的物料噴成霧狀，形成分散微粒(10-200um），與熱空氣接觸，水分迅速汽化干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥器的底部排出。國際上大部分干燥的技術(shù)都是間接加熱，污泥干燥涉及到間接干燥和直接干燥的問題，主要的污染來自于焚燒過程，因此對除塵和脫硝有較高要求，臭氣的問題主要集中在車間。直接干燥的問題在于污泥在進(jìn)行除塵、脫銷脫硫等過程中由于污泥跟熱空氣直接接觸，導(dǎo)致氣體直接排放，此外最重要的一點(diǎn)是除臭問題。

揮發(fā)性有機(jī)物排放量

只要能夠解決這兩個污染問題？就可以采用這項(xiàng)技術(shù)，前期有一些專家因?yàn)楦邷睾蜔煔庵苯咏佑|的問題，認(rèn)為該技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上通過實(shí)驗(yàn)，實(shí)測的溫度曲線如下。在這樣一個溫度的曲線下，二噁英臭氣的產(chǎn)生自然就避免了。

噴霧干燥之所以能夠?qū)崿F(xiàn)在高溫狀態(tài)下不產(chǎn)生VOC，原理在于盡管表面溫度能夠達(dá)到500℃，但是由于內(nèi)部含有水分，污泥的表面濕度達(dá)到50%到60%，這樣即使溫度高也不會破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過實(shí)測排放煙道里面的VOC的總量，結(jié)果表明與室內(nèi)空氣的質(zhì)量差距很大，遠(yuǎn)低于室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)組分不會進(jìn)入尾氣。

焚燒可能會引起人們對于干燥塔內(nèi)爆炸的擔(dān)憂，曾經(jīng)有一些污泥處理廠發(fā)生過爆炸事件，但是其原因是在突然停電的情況下，間接干燥是采用熱導(dǎo)流換熱，斷電之后機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，但是熱導(dǎo)流300℃的溫度還在，表面的溫度過熱導(dǎo)致起火，有時出現(xiàn)過熱盡管采取防護(hù)措施，但由于粉塵堆積在邊角上，仍然會發(fā)生爆炸。

噴霧干燥裝置是一個塔型的結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)在于熱空氣和低溫的變流。在設(shè)計(jì)上通過常規(guī)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對粉塵濃度、氧濃度、煙塵溫度及有機(jī)氣體揮發(fā)的控制，從而使噴霧干燥系統(tǒng)達(dá)到安全性高的效果。

干化焚燒工程測試評估

對于環(huán)保項(xiàng)目，要了解污染物排放特征，每一個環(huán)節(jié)都要測定不同的污染物濃度。通過測定，結(jié)果表明二噁英含量相對較低，控制二燃室溫度>850℃，且煙氣停留時間2.5秒，這些措施破壞了二噁英的形成環(huán)境。此外，干燥室煙氣溫度500℃降到200℃，時間穩(wěn)定在0.6秒；二噁英要防止冷卻的過程產(chǎn)生，二噁英會在尾氣由500冷卻到200℃過程中再次形成，而實(shí)際冷卻到200 ℃時間<1.0s。

污泥噴霧干燥——焚燒技術(shù)升級與推廣

從整體來說，這個技術(shù)是完全能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的，但是原來除塵基本上是采用旋風(fēng)除塵與布袋除塵法進(jìn)行除塵，有時大顆粒COD和粉塵的去除以后會產(chǎn)生新的問題，如除霧脫白以及臭氧等問題，按照下一步將要實(shí)行的新的標(biāo)準(zhǔn)，就需要對焚燒技術(shù)不斷進(jìn)行思考與改進(jìn)，針對技術(shù)推廣和解決直接干燥系統(tǒng)特有的問題，將提升噴霧干燥焚燒系統(tǒng)的研究集中在以下幾個方面：1）除塵系統(tǒng)；2） 除臭系統(tǒng)；3）除霧脫白系統(tǒng)。4） 系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。

通過兩級濕式、洗滌+活性碳的方法，開發(fā)高效園柱式布袋除塵器，打破旋風(fēng)+傳統(tǒng)箱式布袋除塵器模式，設(shè)備除塵能力高可達(dá)到700kg/h，將除塵方法進(jìn)行改進(jìn)以后，從原則上可以達(dá)到超低排放的要求，除臭能夠滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)，脫白也能達(dá)到更高的要求。

目前我國已經(jīng)建立十余個大型污泥噴霧干化－焚燒技術(shù)應(yīng)用工程，總計(jì)處理量超過5000t/d（80%含水率），建立1200t/d最大的噴霧干燥單體工程，是我國自主開發(fā)的一個獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)。

在精細(xì)化工等行業(yè)濃縮廢水（液）干化設(shè)備產(chǎn)業(yè)化課題中，北方藥業(yè)的800t/d廢物、濃縮液分離噴霧干化焚燒項(xiàng)目得到了國家水專項(xiàng)的支持，該項(xiàng)目是國內(nèi)首次將MVR-噴霧干燥焚燒技術(shù)應(yīng)用于濃縮廢液的工程，同時也是“國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)”的示范工程之一。

水專項(xiàng)綠色助力“一帶一路，孟加拉DASHERKANDI污水處理廠污泥處置項(xiàng)目，也應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)。

生態(tài)文明大會和2018年兩院院士大會習(xí)總書記指出關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的，關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、 現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)要以創(chuàng)新為突破口，敢于走前人沒走過的路，努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。要充分利用改革開放40年來積累的堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，加大力度推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，解決生態(tài)環(huán)境的問題。

噴霧干燥技術(shù)是污泥焚燒中的關(guān)鍵的技術(shù)，這是屬于共性的技術(shù)，也屬于現(xiàn)代的工程技術(shù)，與國家現(xiàn)在的政策是高度吻合的。