摘要：介紹污泥處理單元與處理處置途徑，從物質和能量流角度對不同工藝組合加以分析并結合中國目前情況加以討論。

關鍵詞：污泥；處理；能量流；物質流；優化

　　1背景

　　關于污泥處理處置不同對策的討論與爭議通常遠比對污水處理工藝的探討要激烈和復雜得多。除了商家利益和設計、決策者所處的部門局限等主觀因素外，污泥處理處置不僅涉及多個環節而且在短期和長期規劃、最終去向等方面與很多邊界條件和政策導向相關。

　　通過對不同處理手段的組合、相應的物質和能量流分析，并對投資和運行費用進行比較，常可將問題和討論更客觀化。

　　本文根據一些實際工程經驗的總結對不同工藝組合的物質流和能量流加以分析并結合中國目前情況加以討論。

　　2 工藝組合

　　圖1簡單綜合了歐洲較為常用的污泥 處理、處置或利用的途徑。所涉及的單元操作將在下節分別介紹。

　　3 單元操作及物質與能量流特征

　　3.1 生物穩定化

　　通過穩定化處理，污泥被進一步無機化、減量化，而且脫水性能得到改善。處理后的污泥，由于降低了產氣潛能從而可以更好地貯運。出于簡化工藝，歐洲小型處理廠（500～20,000人口規模）有較多采用好氧工藝，而大一些的污水處理廠考慮能量回收和運行費用的優化則采用厭氧工藝1。

　　采用焚燒處理手段時，消化作為一個中間單元操作來說所要達到的目的就簡化為減量、便于中間儲存和改善機械脫水性能，至于消化的其它功能，比如污泥中有機物含量是否對焚燒有利，以及建造消化系統的投資對污泥處理系統總的影響，則要與其它單元操作綜合起來統一考慮。

　　在厭氧消化污泥的過程中，一部分干物質轉化成沼氣，可用于發電、制備熱水或低壓蒸氣、作為燃料供給發酵系統保溫或作為污泥干燥和污泥焚燒時的輔助燃料。

　　厭氧消化過程所需要的能量主要是污泥輸送和攪拌的電能，以及污泥升溫及消化池的保溫。目前中國對消化設施運行數據的總結和報道尚較少。圖2是根據德國工程數據歸納的結果2。計算中假設處理前干污泥中灼燒揮發份占65%，揮發份的熱值是22000KJ/kg，消化后灼燒揮發份減少50%。重力濃縮污泥的濃度、消化溫度均會對相關數據產生影響。

　　3.2 機械脫水與干燥

　　機械脫水的效率在沒有仔細考慮污泥處置和片面強調一次性投資的節省時常常被忽視，絕大多數情況下，機械脫水脫水率的增加對后續處理處置費用的減小至關重要。

　　污泥可被部分干燥或全部干燥。干物質含量超過92%的污泥可視為無生物活性，并可長期儲存。特別是對于規模較大的污水處理廠，干燥所需能量的來源常常是干燥應用的最大制約。德國上世紀90年代約有120多家污泥干燥廠，這些裝置大約可處理市政污水處理設施污泥產生量的10%，單體處理規模遠小于中國污水處理廠平均規模。由于嚴格的排放標準限制，實際常采用間接熱交換工藝。

　　圖3給出污泥干物質中不同揮發性固體物含量與污泥干物質含量及污泥低位熱值的相關關系。計算中假設灼燒揮發份的熱值為22,000KJ/Kg，圖中還標出了污泥干燥時不同初始干物質含量及干燥后干物質含量與干燥所需最小理論熱量。

　　污泥的機械脫水是進一步處理的重要前提。如果將焚燒或其它熱處理作為最終處理手段，則要求機械脫水效率盡可能高，因為機械脫水每處理一噸含水污泥需要1—2kwh 的能量（電能），而干燥時不僅需要一部分電能，而且需要大量的熱能用于水的蒸發。圖4概括了污泥脫水、干燥的基本能量流2。

　　特別需要注意的是干燥過程中被蒸發出來的水分含有較高濃度的氨氮。通常的做法是將冷凝下來的水排到污水處理廠進行處理，從而在不同程度上增加了進水的氨氮負荷。