市政污泥與生活垃圾摻燒工藝探討
在城市化過程中，伴隨著環境壓力的增加，生活垃圾和市政污水已成為當今城市發展過程中面臨的兩大難題。對于生活垃圾的處理，我國經歷了從普通填埋到衛生填埋再到焚燒處理的發展過程。并且垃圾焚燒技術在國內經過近20年的實踐，現在已進入快速發展期。對于污水處理，根據國家環境保護總局2005年全國509個城市的“城考”結果：城市生活污水集中處理率大于60%的城市有201個，比2004年提高了11.4%。隨著污水處理量的增加，污水處理廠每天產生的大量污泥也逐漸引起重視，如北京高碑店污水處理廠，處理規模為100萬噸/日，其污泥（含水率為80％的脫水污泥）年產量約為16萬噸；2003年，深圳特區全年處理污水量約305萬m3，年產生含水率75%～85%的濕污泥約126萬噸，且每年以10％的速度增長。事實上，污泥最終處置已經成為一些大城市污水處理的瓶頸。
1 市政污泥的處理與處置方式
市政污泥的成分十分復雜，其中含有大量的微生物、有機質及豐富的氮、磷、鉀等營養物質，同時，污泥具有含水量高、易腐爛、有惡臭等特點，部分污水處理廠的污泥還含有超標重金屬、病原微生物等。污泥的復雜性及其特點對環境構成了較大的威脅，如不妥善處理將會再次污染城市水體和水環境，造成嚴重的二次污染。因此，在對污水進行處理的同時，也必須對污泥進行無害化處理處置。
污泥處理一般有堆肥、堿性穩定、建材利用、土地利用、衛生填埋、焚燒等方式。對111個污水處理廠污泥處置方法的調查統計情況見表1。
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污泥堆肥產品的銷路極其有限，不能形成循環可持續發展；污泥堿性穩定會增加污泥產量，不符合減量化原則；污泥建材利用因煙氣處理的成本較高，一般建材廠無法保證，因此存在環境風險和投資風險；污泥土地利用需要與其他處理手段組合運用，受場地和市場等限制較大；污泥衛生填埋雖是目前國內普遍采用的污泥處置方式，但衛生填埋并不能實現污泥無害化、減量化和資源化，而且還存在諸多問題，如增加了填埋作業難度、易堵塞沼氣收集孔和影響滲濾液的溢出，因而其并不是污泥的根本出路；新建的污泥焚燒廠將污泥集中處置，雖能夠實現無害化、減量化和資源化，對環保而言是最佳選擇，但需要較大的資金投入，如新建1個日處理800噸的污泥焚燒廠，總投資約需2億元。
國內目前的污泥處理技術滯后于污水處理的發展，對于污泥的處理處置技術和工藝的研究最近已成為相關行業關注的熱點。近幾年國內出現了一些新興的市政污泥與生活垃圾處理方式的應用實踐，比如上海的干化焚燒工程，無錫、常州熱電廠的摻燒工程，國內少數幾家污水處理廠的污泥烘干處置工程以及2006年深圳鹽田垃圾焚燒廠的垃圾與污泥混燒工程（該工程已投入運行，日焚燒處理市政污泥約40噸，焚燒后煙塵排放量達到國家標準）等等。
2 國內外的市政污泥處理及污泥與垃圾摻燒
目前，國外普遍的污泥處置方式是對濕污泥干燥后采用流化床焚燒處理。據統計，美國1998年用于土地利用的污泥約占污泥總量的41%，填埋處置的占17%，焚燒處置的占22%，其他占20%。此后焚燒份額逐年增加。奧地利目前90%以上的污泥都付費外運焚燒。比利時污泥的主要出路是作為燃料焚燒。荷蘭的污泥主要采用焚燒技術進行處理。日本由于土地資源十分緊張，污泥處理處置的主要方式是干化焚燒，據不完全統計，日本約有70%以上的污泥是采用與生活垃圾一起焚燒的方式處理的。
早期歐洲、日本等國處理市政污泥的方式是把市政污泥運到垃圾焚燒廠按10％左右的比例與垃圾直接摻燒（德國早期的市政污泥在垃圾焚燒廠的摻燒量為20%～30%），可以解決一定量的市政污泥。
據調查，現在日本含水率80%的市政污泥依舊是分散到各垃圾焚燒廠摻燒處置，爐型包括機械爐排爐和流化床爐。以爐排爐摻燒污泥的企業有日立造船和三菱等垃圾焚燒廠，如日本長野縣垃圾焚燒廠，處理量為180噸/日，摻燒脫水污泥量為5％～10％；日本山行縣西山村垃圾焚燒廠，處理量為100噸/日，摻燒脫水污泥量為5％～10％。
我國垃圾焚燒行業經多年發展，以機械爐排爐為主的垃圾焚燒工藝已相對完善，并且具有一定規模，如深圳現已有6座垃圾焚燒發電廠，總處理規模為3875噸/日，另外在建的有3座，這種局面與日本早期的垃圾焚燒狀況類似。
3 市政污泥與生活垃圾的摻燒試驗
國內外的市政污泥在性質上沒有本質的區別，均為活性污泥法的產物，只是由于各地生活水平和飲食習慣的不同導致了污泥熱值的不同。國內外干污泥熱值的比較見表2。
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深圳某垃圾焚燒廠做過兩階段摻燒試驗。
3.1 試驗條件
試驗設備為該廠一臺已使用18年、處理能力為150噸/日的三菱垃圾焚燒爐，爐排為三菱馬丁式爐排；深圳城市生活垃圾的低位熱值在5100kJ/kg左右，試驗污泥為深圳某采用活性污泥法的污水處理廠的市政污泥，含水率為80％，低位熱值在1500kJ/kg左右。
3.2 混燒試驗
混燒試驗分兩階段進行。
（1）第一階段是每小時將0.6～0.65t（焚燒爐處理能力的10％）的污泥加入垃圾中進行摻燒。共進行兩次，試驗結果見圖1。
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投料Ⅰ試驗開始時爐內溫度為750℃，焚燒工況一般，投料1小時后因大量污泥進入燃燒段，爐膛溫度明顯下降，隨著爐膛溫度的下降焚燒過程逐步惡化。2小時內污泥投入完畢，4小時后污泥全部排出爐外，此時爐溫已降至400℃以下。投料Ⅱ試驗開始時爐內焚燒溫度約為900℃，垃圾干燥，焚燒工況良好。整個試驗過程雖然溫度有所下降，但可正常焚燒。
（2）第二階段試驗是在第一階段的基礎上，加大了污泥的投入量并延長了試驗時間。試驗結果見圖2。
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第二階段試驗也進行了兩次，第一次是將污泥（含水率82%）投入焚燒爐料斗中，前4個小時內污泥投放速度控制在1.75t/h（焚燒爐處理能力的23%），該過程為投料Ⅰ，4小時之內爐內焚燒狀況良好，遂增加污泥投放速度至2.5t/h（焚燒爐處理能力的33%），該過程為投料Ⅱ，5小時后溫度下降，需要噴油助燃。第二次是將污泥（含水率79%）投放速度控制在2.25t/h（焚燒爐處理能力的30%），該過程為投料Ⅲ，2小時后需要噴油助燃。
以上試驗爐爐排漏灰現象輕微，不影響運行。
3.3 試驗分析
（1）高含水率的市政污泥與生活垃圾摻燒降低了燃
圖2 第二階段試驗料的低位熱值，焚燒工況正常時，污泥可以10％～20％的量進行摻燒，可以保證焚燒正常進行；
（2）市政污泥與生活垃圾在爐排上的混合程度不理想時，會引起焚燒波動，嚴重時需噴油助燃，推薦采用分散喂料機將污泥直接均勻噴灑到爐排上；
（3）污泥的焚燒減少了鍋爐的蒸汽產量，對垃圾焚燒廠發電等效益有影響。
4 結語
（1）污泥的低位熱值和與垃圾的混合狀態是影響摻燒效果的兩個關鍵因素，因此，應采用各種方法提高污泥的低位熱值（如降低含水率）和改進污泥與垃圾的混合工藝以提高摻燒比；
（2）對于發電量和煙氣凈化系統的影響等其它問題尚待探討。
參考文獻：
[1] 上海市政工程設計研究院.污泥處理處置技術研究進展[M].北京：化學工業 出版社，2005.
[2] 尹軍，譚學軍. 污水污泥處理處置與資源化利用[M].北京：化學工業出版社，
2005.
[3] 徐強.污泥處理處置技術及裝置[M].北京：化學工業出版社，2003.
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