概 述
水是人類(lèi)生存的基本條件，是影響和制約社會(huì )發(fā)展的最關(guān)鍵因素。一方面，世界上的大部分地區水資源都嚴重短缺；另一方面，人口的急劇增長(cháng)、工業(yè)的不斷發(fā)展，人類(lèi)又在不斷制造大量的污染物，污染著(zhù)本已稀缺的水資源。水資源短缺與水污染是當前社會(huì )和人類(lèi)共同面臨的兩大難題。
上個(gè)世紀以來(lái)，隨著(zhù)人與自然關(guān)系的不斷激化，人們逐漸認識到只有污水處理和污水回用才是解決水資源短缺與 水污染的最有效方法。
眾所周知，目前的污水處理廠(chǎng)是先對污水進(jìn)行各種物理、化學(xué)或生物的方法把污染物從水中分離出來(lái)，分離水變成“清潔水”排入水體；再集中處理濃縮了污染“精華”的分離“固體”――－污泥。顯然，不徹底解決污泥的處理問(wèn)題，污泥中的污染物就會(huì )再通過(guò)各種途徑回到大自然，則再好的水處理效果對環(huán)保而言都只是掩耳盜鈴。
將污染物從污泥中徹底去除是解決水污染問(wèn)題的關(guān)鍵步驟。
1 污泥處理的任務(wù)與方法
1.1污泥在實(shí)際中的表現
干凈的水經(jīng)使用后因其中含有有機物、重金屬、病毒、細菌等對人類(lèi)和自然界會(huì )造成危害而稱(chēng)為污水。污水的凈化處理一定意義上講是部分地把這些污染物分離轉移至污泥中。相對于污水，污泥的污染成分近似而濃度則要高得多，在實(shí)際中表現為：
（1）臭味大：眾多易腐化的有機物在污泥的處理、運輸、儲存中發(fā)出各種惡臭 的氣味影響環(huán)境；
（2）危險性高：污泥中含有大量的病毒、細菌、原生動(dòng)物及高濃度的鋅、銅、鉻、鉛、鎘等重金屬、有毒的有機合成物等，對水資源和人體健康都是一種潛在的危險；
1.2 污泥處理的幾大任務(wù)
污泥處理就是要對污泥進(jìn)行深度無(wú)害化處理，徹底解決污泥對環(huán)境的污染及對人類(lèi)的危害，通常有以下幾大任務(wù)：
（1）減少污泥體積：① 在水處理工藝中采用生物或化學(xué)的方法直接減少污泥的產(chǎn)生，避免和減少污泥的產(chǎn)生；② 在污泥處理系統中提高污泥的含固率；
（2）污泥性質(zhì)穩定：去除污泥中易腐化變質(zhì)的有機物；
（3）污泥無(wú)害化：去除污泥中對人體或自然界有危害的病毒、細菌、原生 動(dòng)物 和重金屬等；
（4）污泥的資源化利用：① 利用污泥中富含的N、P、K等回收有機肥料，改善土壤條件，促進(jìn)作物的生長(cháng)；② 利用污泥中大量有機物儲藏的熱量進(jìn)行焚燒，回收熱能。
目前，為達到污泥的最終無(wú)害化處理，完整的工藝如下圖所示：
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由上圖可知：污泥處理包括污泥濃縮、機械脫水、干化或焚燒及最終廢棄物處置四個(gè)主要階段，其中前三個(gè)階段為污泥處理階段主要特性如下：
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1.3 污泥處理最終廢棄物的處置及要求
（1）農業(yè)利用：① 去除病原體，重金屬等避免長(cháng)期使用對人體及土地的副作用；② 具有施用期短，儲存期長(cháng)的特點(diǎn)，應使肥料易于運輸、儲存、操作，提高衛生條件；③ 制定全面的施用標準，減少對環(huán)境的不良影響，消除用戶(hù)的不信任；
（2）填埋：① 盡可能小的體積；② 防止二次污染；
（3）建筑材料：材料性質(zhì)穩定，無(wú)毒害；
（4）投海：已禁止使用。
1.4 污泥深度處理的必要性
污泥處理工藝的選擇與污泥性質(zhì)、最終污泥處置方式、地方行政法規的限制、經(jīng)濟性、處理規模、處理技術(shù)、現場(chǎng)條件等息息相關(guān)。
從以上所述可知，目前只做的濃縮、機械脫水并不能減少污染，也不能滿(mǎn)足衛生需要，因此不能滿(mǎn)足污泥處置的要求，進(jìn)行污泥干燥或焚燒的深度處理是污泥處理發(fā)展的必然選擇。
（1）污染去除的要求：濃縮、脫水不能去除污染物，干燥或焚燒是徹底去除污染負荷的有效途徑；
（2）地方法規的要求：歐洲有些國家禁止沒(méi)有深度處理的污泥進(jìn)行處置；
（3）最終污泥處置的要求：污泥農業(yè)回用、污泥填埋、建筑材料的使用都要求污泥無(wú)毒、滿(mǎn)足衛生要求；
（4）經(jīng)濟性的要求：深度處理后的污泥，其體積僅為脫水污泥的一半至五分之一，減少運輸、儲存費用，同時(shí)減少填埋的費用（歐洲國家填埋的費用以體積計，且價(jià)格非常貴200～300歐元/立方米）。
（5）工藝發(fā)展的保證：污泥干燥和焚燒技術(shù)的發(fā)展成熟減少了投資和運行費用，提高了處理效率。
2 污泥的干燥處理工藝
干燥是利用熱源加熱脫水后的污泥，進(jìn)一步去除污泥中的毛細水，使污泥固體含量達到70%～90%的過(guò)程，目前，昂帝歐得利滿(mǎn)公司已開(kāi)發(fā)使用了多種干燥工藝，如利用太陽(yáng)能加熱的HELIANTS®工藝，利用高溫氧化有機物的MINERALIS®工藝及各種形式的加熱干燥工藝。
2.1 HELIANTS®太陽(yáng)能干燥工藝
將脫水后的污泥放置于溫室中，利用太陽(yáng)能蒸發(fā)污泥中的水份即可獲得百分之60～80的干化污泥，運行中可利用攪拌輪將污泥翻轉平鋪在地板上或增加強制通風(fēng)以提高蒸發(fā)效率。這種工藝設計簡(jiǎn)單，投資運行費用低，但需要很大的占地面積，適合于產(chǎn)泥量較低，污泥用作農業(yè)應用，并需長(cháng)期儲存的場(chǎng)合。
2.2 MINERALIS®高溫濕氧化工藝
將污泥和純氧同時(shí)導入溫度為2900C壓力為80～100巴的反應容器中，純氧在高溫、高壓情況下不需使用催化劑即可將絕大部分有機物氧化成CO2和水，剩余污泥通過(guò)機械脫水干度即可達50～60%以上。濕氧化的工藝適用于污泥非農業(yè)利用的場(chǎng)合，脫水泥餅可以填埋或作為建筑原材料。
2.3 NARATHERM®槳式加熱干燥工藝
干燥工藝中應用更廣泛的還是加熱干燥系，所有的加熱干燥均需要熱源。結構上，除了干燥器以外，還應包括污泥進(jìn)料器，輔助熱源、送氣系統，熱量回收裝置，灰塵控制、灰燼排出、控制系統等。
目前的熱干燥系中已使用的有轉鼓式、圓盤(pán)式、螺旋槳式、薄膜式、管式等多種干化系統。干化系統的選擇與最終產(chǎn)品的要求、處置方式、污泥類(lèi)型等密切相關(guān)如下圖所示。
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2.3.2 NARATHERM®工藝主要包括以下幾個(gè)步驟
（1）進(jìn)料
用螺旋輸送器將15～35%的脫水污泥送至干燥器的進(jìn)口，有時(shí)會(huì )根據污泥的性質(zhì)，選擇是否將篩分后的細小干化污泥與待干化的污泥進(jìn)行預混合。
（2）熱源產(chǎn)生
NARATHERM®可使用熱蒸汽或油經(jīng)鍋爐加熱作為熱交換的熱源。一般熱流體的溫度為180～200℃。熱流體被分別引入中空的干燥器殼體和轉動(dòng)的軸、槳葉等所有與污泥接觸進(jìn)行熱交換的加熱金屬表面。
（3）污泥干燥
加熱的金屬表面與污泥均勻接觸，加熱污泥，蒸發(fā)污泥中的水份。沿干燥器的軸向長(cháng)度，水蒸汽蒸發(fā)會(huì )經(jīng)歷恒定蒸發(fā)效率和低蒸發(fā)率兩個(gè)階段；污泥干化經(jīng)歷塑化、破塑、塊化、顆�；膫�(gè)步驟；污泥的溫度呈快速上升、穩定、快速上升的趨勢，最后出口污泥溫度為100～110℃左右。干燥時(shí)間3至7小時(shí)，出口污泥含固率達到90%以上。
（4）冷卻篩分
冷卻有直接冷卻和間接冷卻兩種方式。兩種方式單獨使用或組合使用，使干污泥溫度從110℃減至40℃左右，冷卻后進(jìn)入細格柵進(jìn)行篩分，或經(jīng)過(guò)造形機造型后達到所要求的干污泥形狀。
（5）冷凝回收
干燥器內的熱蒸汽送至冷凝器冷凝處理。冷凝溶劑回收；不可凝氣體送至鍋爐再加熱成熱源；冷凝水回污水處理廠(chǎng)。
2.3.3 工藝的優(yōu)勢
NARATHERM®工藝采用巧妙設計的槳式干燥器，可對污泥進(jìn)行徹底攪拌并使污泥一直處于干凈接觸面進(jìn)行熱交換，解決了一般間接傳熱工藝傳熱效率低的問(wèn)題，同時(shí)用汽量比直接加熱又大為減少。整個(gè)工藝系統的組合使其具有明顯的優(yōu)勢：
（1）適應性強：適用于各種類(lèi)型和性質(zhì)的脫水污泥；
（2）消耗低：① 用汽量小，部分熱能回收，減少熱耗；② 消除粉末，臭味產(chǎn)生減少，末端處理變得容易；
（3）高品質(zhì)干化污泥：① 有機含量極低，污泥性質(zhì)穩定；② 足夠長(cháng)的加熱時(shí)間，消除病毒、細菌等，滿(mǎn)足衛生標準；③ 具有農業(yè)利用價(jià)值；④ 含固率高（＞90%），可成粒便于儲存、運輸及靈活處置；
（4）安全操作：用汽量小，溫度較低，且無(wú)直接接觸，安全性能較高。
（5）易操作：系統全自動(dòng)控制，對系統的O2、CO、惰性氣體等能實(shí)時(shí)檢測，并有自動(dòng)安全保護。
NARATHERM工藝的優(yōu)越性能主要得益于其獨特的槳式干燥器：
干燥器包括一個(gè)可加熱的中空槽、兩根或四根成對安裝中空的傳動(dòng)軸、裝于軸上許多楔形攪拌槳、槳頂端的刮板等。工作中，污泥從干燥器的一端進(jìn)入，通過(guò)重力緩慢流至另一端。傳熱流體從同一側進(jìn)入中空槽、軸和槳的內部對所有可能與污泥接觸的金屬進(jìn)行加熱。同時(shí)，成對的兩根軸轉向相反，槳葉齒形配合，可調轉速的軸帶動(dòng)攪拌槳將污泥緩慢均勻的翻轉攪拌。
此設計體現了如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）接觸面積大：較大的面積/容積比加大了接觸面積；
（2）傳熱效率高：① 物料的流化狀態(tài)確保與加熱表面100%的進(jìn)行接觸熱交換；② 自清潔的槳形使加熱接觸面始終保持清潔，提高傳導效率；
（3）高干化污泥品質(zhì)：① 形狀平滑的槳葉和不產(chǎn)生軸向推力的攪拌形式避免易碎污泥的破壞；② 推流式的通過(guò)形式、槳葉兩面的均勻連續加熱可使所有干化污泥性質(zhì)類(lèi)似。
NARATHERM®加熱干燥工藝所具有投資運行費用相對較低、適應性強、污泥干度高，性能穩定、安全衛生等優(yōu)點(diǎn)為其在歐洲北美占領(lǐng)了很大市場(chǎng)份額，積累了豐富的運行管理經(jīng)驗。如在Saint Brieuc、Lavelanet、Barrow、Metz等眾多水廠(chǎng)均有成功運行的記錄。
2.4 IC850®污泥焚燒工藝
污泥焚燒是最徹底的污泥處理工藝，它可將15%～35%的脫水污泥投入焚燒爐中，直接把有機物燃燒成CO2、NO和無(wú)機物等。焚燒最終廢棄物為含固率99%以上的無(wú)機灰燼。與污泥干燥一樣，污泥的焚燒也要經(jīng)過(guò)污泥干化和污泥焚燒兩個(gè)階段，所不同的是，污泥的焚燒利用污泥自身的熱值即可維持污泥焚燒，可節省大量的燃料。
污泥焚燒有污泥單獨焚燒和與城市垃圾混合焚燒兩種。實(shí)際上，單獨燃燒因費用較高而很少使用。
昂帝歐得利滿(mǎn)公司開(kāi)發(fā)的IC850®是目前使用最廣泛的一種混合燃燒工藝。它將干度為15%至35%的脫水污泥以1:10至1:5的混合比例與城市垃圾投入最低溫度為850℃的焚燒爐中迅速將有機物燃燒成無(wú)機灰燼。
IC850®具有適應范圍廣、運行費用低、污泥噴嘴無(wú)堵塞、系統靈活可調節、操作簡(jiǎn)單、系統自動(dòng)化運行等優(yōu)點(diǎn)，適合于污泥非農業(yè)使用、污泥和垃圾混合集中處理的場(chǎng)合。目前，該工藝已在包括AMSTERDAM、CENON、DINAN、SARCELLES等地在內，年處理量超過(guò)20000噸干污泥的處理廠(chǎng)成功運轉。
3 結束語(yǔ)
最近半個(gè)世紀，隨著(zhù)人口和工業(yè)的持續快速增長(cháng)，污泥的產(chǎn)生量也大量增加。據統計，歐洲每年每個(gè)人會(huì )產(chǎn)生15～25 kg的干污泥，歐盟國家1992年全年干污泥產(chǎn)量為600萬(wàn)噸，到2002年就增長(cháng)至1200萬(wàn)噸，直至2007年，每年污泥量仍將以5%以上的速度增長(cháng)。
污泥產(chǎn)量的增加、污染成份的復雜化、各國對污泥的最終處置都提出了越來(lái)越嚴格的規定，一般的污泥處理已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。而一些以NARATHERM®、IC850®等為代表干燥和焚燒工藝又在不斷的發(fā)展成熟、逐漸表現出很強的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，在未來(lái)很短的一段時(shí)間里，它們將是污泥處理的必然選擇。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)
