4.2物質流與設備規模

　　焚燒煙氣量和干燥蒸發的水量分別是焚燒設備和熱蒸發干燥設備規模的重要指標。圖6將這兩個指標列出2。由于污泥消化已將部分可燃物降解，所以煙氣量均低于未消化污泥。如果機械脫水率高（Fl37Vw，Fl25Vw,和30Vw），僅通過預熱燃燒空氣便可實現自燃，不需要中間的干化。
 

　　4.3熱能

　　圖7列出焚燒前系統所需的熱能以及從沼氣和煙氣中可回收的熱能2。從中可以看出消化過程回收的熱量在假定的消化條件下有一大部分又用于系統的保溫。除機械脫水率低的20Vw方案外，所有其它方案均可不同程度地回收熱能。計算中假定沼氣和煙氣的熱能回收率為75%，在全干化的兩個方案中（Fl30Tr95和25Tr95）取90%（相當于電廠熱回收率）。
 

　　4.4 電能

　　圖8為系統電耗2，在30-65KJ/人·天這樣一個范圍。圖7中過程剩余熱能在150-400KJ/人·天之間（20Vw除外）。取沼氣轉化電能30%，煙氣熱能轉化為電能的25%，則剩余熱能理論上所能轉化的電能便與系統耗電在一個數量級上了。實際的系統中考慮到穩定性通常要有一定的余量，一次性投資的局限等，所以污泥焚燒過程的能量回收未必完全抵消系統的能耗。
 

　　圖9給出以發電為最大目的發電量比較2。
 

　　在有消化的工藝組合中，發電量絕大部分來自沼氣發電。Fl25Vw,20Vw以及全干化方案的發電量較高是因為輸入了外界供給的能量。如果燃料計價低而發電量又有較好的補貼，則過程會有盈利，盡管同樣的燃料用在發電效率高的常規電廠從能源利用效率上看更有意義。

　　二個全干化+焚燒的方案（Fl30Tr95和25Tr95）如果利用電廠的剩余熱能進行干燥，干化后的污泥替代常規燃料，從能量的角度看是有意義的。實際中，除了以上所提及的污染物排放問題外，運輸以及干燥后冷凝水的去向等又成了新的問題。

　　5 討論

　　本文所涉及到的定量描述以歐洲污泥的基礎數據和污泥處理工程實踐為依據，試圖指出污泥問題的系統性以及不同操作單元之間的物質與能量的相互關聯，而其中定量化的結論與假設的邊界條件有關。關于單元操作和工藝組合的描述與分析可以引出以下啟示：

　　(1)         污泥問題涉及方方面面，如果將某一個或幾個單元操作的結論擴展到全系統，就勢必會容易以偏概全。 在規劃和設計中通過對過程的物質和能量流進行分析可以使決策更科學化。

　　(2)         無論從衛生要求還是減量化和能量回收的角度，污泥厭氧消化在污泥處理處置系統中應得到更多重視。污泥消化遇到的問題常常是發酵時間長（反應中細胞壁的障礙使得水解過程過長），管理技術要求高等。近十多年歐洲污泥消化之前的預處理技術與工藝可以緩解這一問題，應當注意引進。

　　(3)         上面的分析顯示，半干化如果作為焚燒的預處理，是否需要以及干化的程度主要取決于焚燒的系統優化。如果作為填埋的預處理或者作為污泥運往異地的污泥焚燒廠之前的預處理，在經濟性和能耗方面存在很大的局限性。這時殺菌固化在絕大多數情況下會更經濟、有效、合理。

　　(4)         現代污水處理廠污水處理及污泥脫水和穩定化的耗電約在250kJ/人.天2。如果不加輔助燃料的話，由上面的分析可看出，沼氣、焚燒的電能回收小于均小于這一數值。也就是說，污水污泥處理是個凈耗能的過程。

　　(5)         焚燒在減量化方面有明顯優勢，但應該對其在能量回收上所起的作用進行客觀估價。減量伴隨著污染物的富集，煙氣凈化的副產物屬于特殊固體廢棄物。

　　(6)         焚燒是否是中國目前要普及的對策，應在多方面加以考慮。國際上, 如前西德國，50萬以上人口的城市均有至少一個污泥焚燒廠，但另一方面，西德超過50萬人口的城市幾乎屈指可數，而垃圾焚燒廠約有60個。如果中國垃圾的對策仍以衛生填埋為主的話，追求污泥焚燒似乎就不對稱。(7)         將經過簡單機械脫水后的污泥進行填埋會給填埋場造成很大壓力，上面介紹的污泥殺菌與固化在中國幾乎沒有實施。在衛生填埋仍為垃圾處置的重要趨勢和有限的資金更多要投向完善管網和提高污水處理率的大環境下，殺菌固化和衛生填埋不失為一個務實的解決途徑。

　　過去的幾十年中污水處理技術不斷完善，但污泥問題即使在發達國家也仍然是一個難以解決的問題。從物質和能量流角度對污泥處置的思考自然會涉及污水的來源與最終歸宿的問題。污水處理主要解決的是好氧有機物的降解和營養鹽的去除，前者是能量攜帶體，但通過消耗能量的生化好氧過程轉變成二氧化碳被排放。營養鹽氮、磷的去除也需要消耗能量，剩余的一部分隨出水流走進入水體，一部分留在污泥中。污水處理廠污泥由于成分復雜，資源回收很困難.現代的污水排放模式幾乎完全截斷了食品－廢物－農業的物質循環。污水中大部分的有機物和絕大部分營養鹽來自糞尿， 近年來國際國內開展的污水源分離的探索就是想將人糞尿單獨分離出來回收能量和資源，同時改變目前污水處理高耗能和污泥處理處置困難的局面3。

　　主要參考文獻：

　　[1]  ATV. Klaeschlamm(M), Ernst & Sohn Verlag,  1996, Berlin

　　[2] Zhang J. Stoff-und Energieflussanalyse bei der Planung thermischer  Klaerschlammbehandlung [J]. Korrespondenz  Abwasser 1999, 46( 4): 743-756

　　[3] 張健，高世寶，章菁，等. 生態排水的理念與實踐[J]. 中國給水排水，2008，24（2）：10－14