污泥獨立焚燒與垃圾焚燒摻燒污泥的分析對比

陳吉忠，馬幸，梁婉

（上海國惠環境科技股份有限公司,上海 201702）

隨著我國城市化的快速推進，污水處理廠作為“社會之腎”也得到了快速發展[1]。然而，污泥的處理問題沒有引起足夠的重視，導致污泥處置設備嚴重不足。根據E20 環境研究院的數據，2021 年我國市政污泥的產生量初步核算為5552 萬t，較2020 年增加了8.23%，預計到2025 年我國污泥年產量將突破1 億t。除此之外，還有幾乎等量的工業污泥也在同步產生。

目前，我國污泥的處置率不到20%，主要處理方法為填埋、堆肥、自然干化、焚燒等，其中填埋占比達65%[2]。在土地資源愈發緊張的情況下，急需尋找新的污泥規模化處置方式。在諸多污泥處置方式中，污泥焚燒無疑是最徹底、最快捷、最有效的處置方式。

為了解決污泥處置問題，國家相關部門發布了多項政策措施。2021 年，約有20 個省（自治區、直轄市）在發布的地方“十四五”生態環境保護規劃中要求，到2025 年，城市污泥無害化處置率達到90%以上。隨著國家和地方各類政策、法規的陸續出臺，“泥水并重”的趨勢正逐步形成，污泥處置行業也將迎來快速發展。

1 垃圾焚燒摻燒污泥工藝分析

由于垃圾焚燒產業發展迅速，我國的垃圾焚燒年處置量已超過2 億t。垃圾焚燒需要高溫（850℃以上），該溫度可有效分解污泥中的有毒有害物質，同時可將污泥中含有的熱值轉化為熱能，因此垃圾焚燒摻燒污泥的工藝得到了廣泛關注[3]。

利用垃圾焚燒摻燒污泥有以下優點：（1）垃圾焚燒廠較多，只需要對垃圾焚燒工藝進行簡單的升級改造，即可實現污泥的摻燒，條件較為便利，總體投資相對較少；（2）利用垃圾焚燒本身產生的熱能（蒸汽、電）對污泥進行干化預處理，可提高污泥焚燒的效率；（3）污泥和垃圾的特性較為接近，在摻量較少的前提下，對原焚燒生產工況影響相對較小。

但是，利用垃圾焚燒摻燒污泥也存在以下缺點：（1）由于污泥本身特性的原因，污泥的摻燒會導致垃圾發電量下降（熱值低）、酸性氣體產生量增加（硫元素含量較高）、飛灰中重金屬含量增加（含重金屬離子）；（2）對垃圾堆放影響較大，導致給料均勻性差，從而會對焚燒工況、焚燒溫度的穩定性產生較大影響，鍋爐結焦速度增加，爐渣熱酌減率偏高[4]；（3）摻燒比例較低，一般為5%—15%，摻燒比例過高將明顯影響焚燒工況[5]。以上問題都將增加煙氣凈化系統的投入和運營成本，從而降低垃圾焚燒項目的發電效率、垃圾處理能力及經濟效益。

2 污泥獨立焚燒工藝分析

污泥獨立焚燒可高效實現污泥的穩定化、減量化、無害化、資源化，但相比垃圾焚燒，污泥獨立焚燒工藝起步相對較晚，國內鮮有可持續運營的成熟可靠的工程案例。由于污泥自身性質原因，其出廠含水率一般為65%—80%，而含水率和熱值息息相關，含水率高會導致其熱值較低，只有當污泥低位熱值高于4500kJ/kg 時，才能達到污泥自主燃燒所需的熱值。因此，污泥獨立焚燒必須配備相應的污泥干化系統，將污泥含水率降至35%—50%。

污泥獨立焚燒有以下優點：（1）在工藝穩定的情況下，處置量大，國內已有超過12 萬t/a 的處置項目（山東禹城項目）。（2）經濟效益好，除了收取污泥處置費外，還可以利用污泥焚燒產生的蒸汽進行發電和供熱。由于純污泥燃燒所獲得的爐渣物質較為單一，因此可以將爐渣作為建材或制磚使用，從而實現污泥的全鏈條處置。（3）污泥獨立焚燒無需額外添加煤或其他化石原料，可實現可持續發展。

但是，污泥獨立焚燒也具有以下缺點：（1）需要新建焚燒廠，投資相對較大；（2）為達到污泥獨立焚燒的要求，需要對污泥進行脫水預處理，并要配備相應的干化系統。

3 污泥獨立焚燒與垃圾焚燒摻燒污泥對比

通過以上分析，可從以下幾方面對污泥獨立焚燒和垃圾焚燒摻燒污泥進行對比，具體見下表。

由下表可知，在污泥獨立焚燒技術工藝成熟的條件下，盡管一次性投資較大，但其后續收益更大。項目運營過程中，不僅可以收取污泥處置費，還可以售賣由焚燒污泥而產生的蒸汽、電等能源，同時還可以將爐渣當作建材使用，實現了污泥處置的全鏈條流程。在滿足項目所需的經濟效益的前提下，污泥減量率可達90%以上，符合“雙碳”目標要求。目前絕大多數污水處理廠都采用生物法來處理污水，這使得市政污泥的熱值經過脫水處理后（50%以內），基本都能滿足污泥自主焚燒所需要的熱值要求。另外，一些制革污泥、造紙污泥等，本身就具有較高的熱值，因此污泥焚燒市場普適性廣，市場前景很大。

4 結語

當前，我國對于污泥的處置尚處于起步階段。從短期來看，通過垃圾焚燒摻燒污泥的方式，可簡單快速處理少量污泥。但從長遠來看，還是需要建立污泥獨立焚燒處置中心來完全解決污泥所帶來的一系列問題及影響。而污泥獨立焚燒的關鍵則在于技術，只有長期穩定的運營，才能實現大規模消納污泥的目的。目前，某純污泥焚燒發電項目已在河北辛集穩定運營3 年，污泥日處理規模已達2000t 以上（按含水率80%計）；山東禹城建立的4500t/d（按含水率80%計）的污泥處置中心也已順利投產。

污泥獨立焚燒和垃圾焚燒摻燒污泥的對比表