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水热干化污泥处理技术的新空间

阅读：1523发布时间：2008-4-22

污泥作为污水处理的产物，污水中约一半的污染物转移到了污泥当中，如果不进行妥善处理，将造成严重的二次污染。清华大学环境科学与工程系教授王伟指出，目前我国每年有大量未经稳定处理的污泥没有正常出路，污水处理与污泥处理严重脱节。

经过以王伟为首的科研小组多年的潜心研究和不断试验改进，终于建立了一套完整、系统的污泥处理新技术——水热干化污泥处理组合技术。在北京举办的“2007水业技术论坛"上，这一技术引起与会专家和学者的广泛关注，认为该技术为污泥无害化处理率找到了一条新的出路。

污泥处理投入的严重不足导致污染转移

作为污水处理的产物，污泥从我国*个污水处理厂运行开始就已经存在。但是，在我国，污泥的问题却一直没有得到重视，污泥处理技术也一直处于摸索阶段。

王伟指出，与污水处理相比，污泥处理还存在量大、处理率低、工艺不完善、二次污染风险大等诸多问题。目前，我国每年有大量未经稳定处理的污泥没有正常出路，污水处理与污泥处理严重脱节，未能发挥*的环境效益。

目前国内基本是沿用垃圾处理的技术（填埋、堆肥、焚烧）来处理污泥，但是填埋处理污泥减量化效果差、影响填埋场的运行，而且还会导致填埋场沉降、塌陷等一系列问题；污泥的含水率较高，焚烧处理的投资和运行成本很高；堆肥处理也存在成本高、堆肥产品不合格等问题。因此，污泥并不适合用这些传统技术直接处理。

另外，我国现行的污泥处理工艺以浓缩、消化、脱水为主，处置率低，达不到减量化、无害化、资源化的处理目标。

王伟认为，污泥对环境的污染并不像水污染那样明显和及时，需要一个相对较长的过程，因此往往容易被忽视。污水经处理后得以净化的同时，约一半的污染物转移到污泥中，而这些污泥zui后又会回到环境中，不解决好污泥处理处置的问题，污水处理的效果只是“事倍功半"。

但是，“十一五"期间国家在污泥处理方面的投资只是污水处理投资的40%，对污泥处理的投入严重不足，导致我国大部分污水处理厂的污泥得不到真正有效的处置，从而造成污染的转移。
提高污泥的脱水性能，细胞破碎技术是关键

王伟介绍说，污泥无害化处理比垃圾难，主要是由于含水率高。污泥的体积会随着含水率产生变化。另外，含水率高，热值越低。含水率80%的污泥，热值大约在100大卡左右，这样的污泥无法进行直接焚烧。

对污泥进行干化需要很高的成本。王伟介绍说，国内目前大多采用的是CSTR混合式的传统发酵，能耗高、效益差。污泥中含有细胞质和胶质，传统处理技术能够实现的污泥脱水极限只能达到70~80%。因此，细胞破碎技术是污泥处理的关键所在。

据王伟介绍，水热干化污泥处理技术就是在污泥浓缩后，通过水热干化破碎污泥中的细胞质，从而突破了污泥难脱水的技术瓶颈。水热干化技术可以提高污泥的脱水性能,灭菌并分解有机物，并可以回收生物质能，实现了减量化、无害化和资源化的目的，同时又大大降低了运行成本和处理能耗。

水热干化污泥处理组合技术通过机械浓缩、水热反应、二次浓缩、脱水、冷—热泥换热、焚烧等技术的组合，实现系统的优化，从而进一步提高系统整体的处理效率，降低污泥中有害物质的含量，减轻后续脱水处理的水负荷，降低水热处理的能耗，提高脱水泥饼的热值。

王伟说，他和课题组在北小河豌豆机厂做的中试试验使用这种技术，一台功率很小的脱水机就可以使污泥的减量化达到95%以上。处理后的泥饼含水率是43%，热量为8021大卡，焚烧泥饼产生的热量提供污泥直接处理所需要的热源。通过一个预先的发热装置降低主要系统的能耗，然后通过二次浓缩池，主要是为了降低需要提高水力负荷，富余的能量还可以外供。
冷—热泥换热降低能耗，但面临设备开发问题

针对干化过程中zui重要的能耗问题，王伟发明了一种冷—热泥换热装置。就是把冷泥在进入反应器之前和热泥进行交换，120℃的热泥与20℃的冷泥进行热交换，冷泥只需要升温40℃。在没有压力的状态下，1公斤的水升高1℃需要1大卡的热值，1吨水需要升高40℃就是40多大卡。

与传统的蒸发干燥的工艺相比，同样把污泥含水率从80%降到50%的情况下，它的能耗降低了1/10。这就是这个技术能够实现节能的关键，一个是蒸发潜热，一个是没有蒸发潜热。

谈到这项技术的研发历程，王伟坦言并非一帆风顺，他说污泥处理的工艺和效果都没有问题，zui大的问题是处理设备。

污泥本身是一种复杂的混合物料。在处理前，污泥处于半固体状态，十分黏稠，是一个非流体、非连续的介质，不利于传输和反应过程中的传热传质。

为了提高污泥的传输性能、实现污泥的连续反应，就必须采取一些工艺（如均化、浆化等）使污泥均质化、连续化。这些工艺zui终要通过设备来实现。但是，在这方面，国内的设备制造水平较低，而且对于这样一个新的处理工艺，目前并没有现成的设备可以用，因此面临着设备的开发问题。

展望污泥水热干化组合技术的应用前景，王伟信心百倍地说：“国内的污泥市场非常大，按照每万吨污水产生1.5吨污泥计算，2004年我国污泥产量是1220万吨，2010年将达到2740万吨，2015年将达到3560万吨。污水处理不能再‘事倍功半’，要从根本上解决污水处理的问题，就必须重视污泥的处理。"

据王伟介绍，他研究水热干化污泥处理技术长达25年的时间，目前该技术已经十分成熟了，整个系统的设计也基本完成，三年后将会建成该技术的示范工程。

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