污泥干化焚烧过程中污染物排放探究

陈汉银

河源方元市政建筑工程有限公司

1 引言

随着工业废水、生活废水、污水处理后产生污泥量的增多，污泥逐渐成为环境保护的负担。传统填埋的方式会占用大量的土地资源，容易造成环境的污染和损害。为更好地实现污泥处理无公害化的发展，我国引入干化焚烧的处置方式。在干化处理后污泥可转化为颗粒形态，利于对其充分的燃烧，而燃烧后产生的物质和化合物可进行二次的应用，最大限度地减少对环境的污染以及处置的成本。

2 污泥干化焚烧排放现状与工艺分析

2.1 污泥处置现状分析

在我国城市化建设日趋完善，相关产业发展获得较大机遇的背景下，污染物治理和生态环境保护工作处理的效果和工作水平不断提升，污泥处理量也随之增长。相关数据显示，2019年我国污泥产生量超过5000万吨，且含水量高达80%，需要对其进行干化降低含水量，再实施焚烧的处理。这种处置的方式不但能源消耗量较大，焚烧过程中产生的酸性气体和重金属物会对城市生态环境造成严重的污染，成为环境保护和治理工作中污染物的主要来源之一。现阶段，污泥处理的方式主要包含堆肥、焚烧、降解等，其中焚烧技术虽然有着污染物排放的缺陷，长期有害气体的排放会对人的健康产生威胁。但是其处理成本低、占地面积小、部分资源可以利用等优势，是当前我国各类处理技术中减量化程度最高，且处置较为彻底的方法。据统计，世界各国中发达国家对污泥减量化的处理大多采用焚烧的方式，而我国污泥焚烧处置量占据总量的仅仅3%左右，与发达国家相比较还存在一定的差距。造成这种局面的原因在于我国焚烧治理技术研究较晚，相关的理论依据不够完善，还不能以研究成果展示的方式来获得大众的认可和支持，使得这种方式难以持续性地进行。

2.2 污泥干化焚烧的工艺

2.2.1 脱水干化技术

我国大部分污泥的含水量均值为80%左右，要想通过焚烧作出污泥的处置，其根本条件为降低含水量，并增加污泥的热值。要想达到这一标准需要采用脱水干化设备，以热鼓式干化技术为主，采用直接接触含水量较大的污泥的方式，通过直接和间接加热，蒸发和扩散掉大部分的水分。通过干化处理后的污泥体积有所减少，大部分可变为颗粒状态，减少焚烧的难处和成本的同时，为焚烧提供有利的条件。干化技术和方式的选择，主要应遵循以下几个原则：（1）防止干化过程产生二次污染，以热传导间接加热为例，这种干化方式产生的少量气体，会带走大量的污泥水分，有着较高的工作效能，当气体的出现也会对污染物的处理增加一定的难度；（2）减少处理成本，提升处置的效率。在选择干化燃料和设备时，要充分考量干化过程中所需要投入的成本，依据现实情况制定成本使用规划，保障其控制在合理的范围内。在污泥干化处理过程中，由于部分污泥中的水分以细胞水和结合水为主，在蒸发中会受到污泥性质的影响，因此应更加谨慎地选择干化的技术和设备。通过对污泥处理技术的深刻研究，在传统干化技术基础上创造的新型技术，如电渗脱水和太阳能干化技术，使干化的水平得到一定程度的提升。

2.2.2 焚烧技术

焚烧技术主要分为直接焚烧和干化后焚烧两种，其中干化后焚烧更节约成本，是常用的技术之一。这种处置方式借助石灰来保持焚烧炉的温度，在特定的温度范围内可使污泥水分蒸发，形成污泥灰来减少体积占比，同时焚烧产生的化学物质可进行二次利用。最后，焚烧气体净化技术。污泥焚烧过程中产生的气体，对环境有着不同程度的污染，对于气体的净化处理，主要采用水气分离技术，将烟气放置在水中，减少气体在大气中的挥发。通过处置后的焚烧气体，会二次进入到净化设备中，保障没有危害性且满足国家排放标准，才被允许进入大气中，保障对环境的保护。

3 污泥干化焚烧排放污染物的优势

3.1 碳化有机物，实现资源再利用

污泥作为一种固体的废料，其来源不同所构成的化学元素也存在较大的差异。自来水污泥、生活用水污泥、工业废水产生污泥，都包含不同的危害物质，一旦选择不洁净的处置方式会对环境造成伤害和污染。在处置过程中，直接焚烧和干化焚烧方式有着不同的处置效果。不经过脱水干化处理的污泥，会增加直接焚烧的难度和要求，一旦焚烧不彻底就会造成大量气体的出现，且需要消耗大量的阻燃燃料，有着成本大和处置不彻底的危险。而干化焚烧方式可利用热能降低污泥含水量，干化后的污泥不需要添加大量的阻燃物质，且焚烧的更彻底，碳化处置更多的有机物，减少气体的出现和细菌的滋生。另外，污泥干化焚烧过程中产生的部分有机元素，可制作成相关的产品，促进资源的二次应用，是污染较低且安全的处理方式。

3.2 处置速度快，减少运输和存储的成本

污泥干化处置后含水量的大幅度减少，会降低其空间体积面积，物质密度的增加，使其颗粒感更强。在进入焚烧处理流程后，污泥转化为焚烧灰，不但高温可灭杀其中的有毒有害物质，还能够使物质稳定性更强。经历干化焚烧后的污泥，可直接进行掩埋，不需要做出二次的处理。同时不同长期的存储和运输，大大简化处置的流程，提升污泥处理的效率。这种方式与传统处理方式相比较，在不同阶段处理成本应用上，可节省大量的时间和资金。在处置稳定化上，干化焚烧技术所采用的设备和化学元素更环保，成为众多污泥处理工作的主要手段。

4 污泥干化焚烧过程中污染物排放特性

4.1 焚烧废气的排放

焚烧产生的大量废气以氮化物、硫化物、氯化氢、飞灰等为主，其中氮氧化物为主要气体，其产生的方式主要是氮化物通过焚烧分解，产生具有可燃性的气体。而这种气体的含量会受到水分的影响，经过干化处理的污泥所产生的气体含量一般高于煤炭，而具有一定含水量的污泥，其焚烧气体量会有所减少。而硫化物和氯化氢气体的产生，主要是污泥自身存在的硫元素，经过燃烧后会形成硫化物。一旦焚烧温度和掺混比较高时，硫化物的浓度会随之提升。飞灰主要产生在焚烧过程中，焚烧炉内的灰结焦会燃烧产生大量的粉尘颗粒，伴随着重金属物在炉内挥发，其金属物的含量也会大幅度增加。这种经过焚烧产生的废气，其浓度的变化会随着时间的变化而增加和减少。相关研究显示，经过干化的污泥在焚烧开始阶段，污泥量充足条件下，气体的产生量会不断增加，其中各类气体活跃度较强。而在干化污泥燃烧一段时间后，随着含量的大幅度减少，飞灰和金属物的增多，所产生的废气量也会有所降低，整体气体含量变化呈现上升到下降的抛物线趋势。

4.2 重金属的排放

在经过干化污泥焚烧的过程中，所产生的飞灰伴有大量的重金属物质，其中最受到关注的为金属汞。这种物质在没有燃烧的条件下呈现液态状态，并有着明显的易挥发特性，在空气中的排放容易造成污染。而污泥中这种金属汞的含量约为每千克1mg～4mg，在经过燃烧处理后，在温度达到350℃以上时，金属汞会成为气体排出。对于这种金属物排放的控制，首先要了解汞元素的存在形式，一般性的离子形态汞可溶于水，因此可利用湿法洗涤的方式进行排放。而污泥中汞含量的较高的条件下，这种简单的湿法祛除则不能有效的控制金属物质的排放，还需要在此基础上选择其他的方法。具体而言，可利用化学添加剂和活性炭，主要利用吸附的作用，来减少焚烧过程中金属物汞的含量。相关数据显示这两种添加剂祛除汞含量的效率达到近85%。在有效控制金属物排放量的情况下，对于焚烧物质的二次处理效率，主要还由这几个要素决定：（1）金属物的挥发和传递速度；（2）汞的溶解度。只有汞物质有着较高的传递速度和水溶性，才能够通过吸附和湿祛除等方法，控制汞物质的挥发和排放，保障污泥干化焚烧的清洁和环保。

4.3 二噁英的排放

二噁英作为无色无味的有毒气体，其在大气中的排放不但会对人们身体造成伤害，还会经过生物体内的累积形成难以被分解的状态。物体的燃烧作为二噁英产生的基础条件，使干化污泥的焚烧有着大量二噁英气体的排放。为更好地实施污泥干化焚烧处理技术，保障二噁英的排放满足国家的环保标准，我国对其的产生和控制作出大量的实验和研究。其产生的结果显示二噁英气体的产生需要氯元素，而焚烧过程中硫元素的存在，可有效地控制二噁英的生成。因此在进行污泥干化焚烧时，可借助混合处置的方式，通过污泥和煤炭的混合焚烧后，硫元素对二噁英的控制造成排放浓度下降。而氯元素和其硫元素依据相关配比进行混合，参与到干化污泥焚烧中，不同配比量会对二噁英产生不同的抑制效果。但浓度和配比达到一定标准时，二噁英的含量则会满足国家环保的标准，可对焚烧的气体进行排放处理。只要减少污泥单独的焚烧，就能有效控制二噁英的含量，在不需要任何二次处理的情况下，二噁英的浓度和含量也会达到排放的要求，为污泥干化焚烧工作带来一定的参考和帮助。

5 结束语

总而言之，在我国城镇化建设速度不断加快，工业活动频繁发生的背景下，我国所需要处置的污泥量较大。在缺少有效的处置技术和方法下，我国污泥处置率不断降低，存在较大的缺口。经过长期的研究和试验，干化焚烧污泥的方式有着一定的可操作性，在减少污泥体积和保护环境上，这种方式有着较强优势。但在部分环境和条件下的焚烧也存在相应的缺陷。如可燃物的出现会造成燃烧过度，焚烧飞灰和粉尘的易燃易爆等，会增加污泥的处理难度。还需要相关研究者针对污泥干化焚烧不同阶段产生的物质和气体作出细致的研究，在保护生态环境前提下探索协同焚烧的方式，以提升我国污泥处理率，增加环境污染治理和保护的水平。