市政污泥与生活垃圾共处理工艺及其应用

胥钰林

四川轻化工大学（643000）

随着城市经济建设脚步的加快，市政设施日常运行中不可避免地产生大量城市污泥。为减轻城市环境压力，市政污泥和生活垃圾的处理已经成为城市发展中不可忽视的问题。 对于微量的污泥来说，一般采用就地填埋的处理方法，但对于巨量的市政污泥来说，自然降解所需时间较长，还会污染土地，对城市生态环境造成巨大影响[1]。因此，文章借鉴生活垃圾处理工艺，利用生活垃圾焚烧厂进行污泥焚烧，将市政污泥和生活垃圾进行协同处理，不仅可以大量处理市政污泥，将污泥的危害降到最低，而且节约成本，对城市环境保护具有十分重要的意义。

1 市政污泥处理、处置现状

市政污泥是指市政设施在运营过程中排放的城市污水，经过污水处理厂处理后沉淀下来的杂质混合物，其主要由淤泥、有机残渣、无机颗粒、细菌微生物和微生物等物质构成[2]。 市政污泥的自身特性主要有两点:1）市政污泥属于固液混合物，含液量高、体积较大，采用管道泵送容易因残渣影响而造成堵塞，采用车辆输送则成本偏高、固液分离难度大；2）市政污泥构成极其复杂，其中包含微生物、有害病菌、可吸入颗粒物等物质，非常容易对人体造成危害，如不谨慎处理，不仅影响居民身体健康，其严重的异味还会污染空气。

我国在污泥处理技术研究领域起步较晚，目前有以下几种常见的污泥处理工艺。

1.1 填埋法降解污泥

国内最常见的污泥处理方法便是填埋法。现有垃圾处理厂和污水处理厂会将污泥分离出来，对其进行统一填埋，自然降解。 这种方法的优点是成本低、容量大，所以被工厂广泛使用[3]。 但是这种方法存在很大弊端，污泥中的有害物质会扩散到周围土地或者空气中，造成地下水源污染和土地污染。 长期使用填埋方式处理污泥，由于降解周期长，使得可供使用的土地资源紧张，旧的污泥未被处理，新的污泥又输出堆放，长此以往会对城市生态环境造成严重影响，无法从根本上解决污泥问题，最终对城市的经济发展形成制约。

1.2 堆肥法利用污泥

将市政污泥利用堆肥法加以农用也是比较常见的一种方法。 一方面，污泥中存在的有机物质、矿物质是可以改善土壤肥力的，对于农作物有着促进生长的作用；另一方面，利用堆肥法对污泥进行高温发酵，污泥中的病菌、微生物能够被有机质分解，降低了污泥对大气和水源造成二次污染的可能性。采用堆肥法处理污泥的优点就是能耗低、 成本低。充分利用土壤堆肥将污泥改良为可农用的肥料，是资源化的一种表现[4]。 但部分污泥含有重金属或者难降解病原体等物质，土地堆肥无法降低重金属含量，最终会对周围土地和地下水源造成污染，影响人们的身体健康。

1.3 焚烧法处理污泥

利用污泥焚烧厂对市政污泥进行焚烧处理是现阶段主流的污泥处理手段，通过焚烧可以大量减小污泥体积并杀死病原体等有害细菌，同时还可以充分利用焚烧时产生的热能进行资源再利用[5]。 但污泥焚烧厂投资大，运营成本高；有机物燃烧还可能产生有害气体，排放到大气中会造成二次污染。

2 市政污泥与生活垃圾混烧处理

上述市政污泥处理方法各有利弊，但需要解决的关键问题主要有以下三点:1）解决污泥量庞大问题。 污泥处理工艺应该能够大量处理市政污泥，降低污泥处置成本；2）解决污泥有害物质问题。 污泥的成分复杂且稳定性不好，在空气或土壤中会发生有机物变质、有害气体挥发等现象，为城市环境带来污染；3）解决污泥资源化利用问题。 污泥中也存在可利用物质资源，将污泥资源进行处理再利用符合中国国情和可持续发展策略， 避免了资源浪费。因此，选择利用生活垃圾焚烧发电厂将市政污泥进行混烧处理， 既可以避免环境二次污染情况的出现，又可以解决单独焚烧污泥成本高的问题，从而实现市政污泥的减量化、无害化、资源化处理。

污泥混烧过程是市政污泥中有机成分跟氧气结合进行燃烧的过程， 混烧过程主要包括干燥、焚烧和燃尽三个阶段。

2.1 污泥干燥阶段

市政污泥在焚烧处理之前含有较多水分，将其与生活垃圾共同投入焚烧炉到污泥开始燃烧之前的时间都属于污泥干燥阶段。 在高温条件下污泥中的水分气化挥发， 同时吸收焚烧炉内的大量热量，使温度降低。 在这个过程中炉内温度受污泥含水率的影响较大，因此在焚烧之前应该控制市政污泥的含水率。

2.2 污泥焚烧阶段

市政污泥经过干燥处理后，结合焚烧炉内的氧气，在高温条件下开始燃烧。 污泥中富含的碳氢硫元素等有机成分与氧气结合发生强烈的氧化反应，充分燃烧后转化为水、二氧化碳和二氧化硫，然后排入大气。 当然，在含氧量不足的条件下会发生热解，生成一氧化碳、甲烷及氢气等可燃性气体和单质碳等可燃性固体，这时利用焚烧炉的循环装置将未完全燃烧产物进行二次焚烧，充分反应后再进行无害排放。

2.3 污泥燃尽阶段

随着市政污泥焚烧过程的进行，最终可燃成分逐步减少直至消失殆尽， 便进入污泥燃尽阶段，最终污泥成分会转化为二氧化碳、水和残渣。 市政污泥和生活垃圾燃烧过程中产生的巨大热能可用于焚烧厂热力发电，真正实现了污泥的减量化、无害化和资源化处理。

3 污泥混烧影响因素分析

3.1 污泥含水率

市政污泥含水率对焚烧效果的影响较大。 污泥含水率越高，其消耗热能越多，焚烧炉温度下降越多，直接影响污泥干燥效果与污泥燃烧成功与否，这也影响到焚烧热能的有效利用。 因此，需要严格控制污泥进炉前的含水率，进而保证市政污泥和生活垃圾协同处理工作的顺利进行。

3.2 焚烧工艺条件

为了保证焚烧效果，污泥应该焚烧足够长的时间，但同时需要兼顾经济因素，通过调整市政污泥和生活垃圾的合理配比与焚烧时间，在保证焚烧效果的前提下减少焚烧停留时间；温度对于燃烧来说是关键因素，温度必须保持在可燃点以上，一般在市政污泥和生活垃圾协同处理时，将焚烧炉温度控制在850～950 ℃即可；焚烧炉中的氧气含量以及污泥与氧气混合的均匀程度都影响着焚烧效果。 在实际焚烧过程中应该采用二次送风工艺，增加助燃空气含量， 提高污泥焚烧过程的流畅度与完全度，尽量避免污泥燃烧不完全的情况，保障市政污泥和生活垃圾协同处理焚烧效果。

4 结语

利用生活垃圾焚烧厂对市政污泥与生活垃圾进行共处理，可以实现市政污泥的减量化、无害化、稳定化、资源化处理，规避单独建设污泥焚烧厂造成的资本浪费，有效地节约、利用了资源，具有良好的应用前景与推广价值。