隨著我國經濟的快速發展，城市居民的生活水平越來越高，與此同時，城市污水量也越來越大。污水處理系統已經成為各個城市環境水資源保護系統中重要組成部分。在城市污水處理的過程中，不可避免的會產生大量的污泥，污泥的成分主要由細菌等病原體、寄生蟲、有機物質、銅、鋅、鉻、汞等重金屬無機顆粒和膠體等構成。若不進行無害化處理，將會對人們的生活環境和健康帶來嚴重威脅。相關調查數據顯示，截止到2016年，我國城市污泥無害化處置率僅為33%，有67%的污泥沒有經過無害化處理，污泥任意堆放造成的環境污染問題較為突出。而根據我國相關政策要求，在2020年底前，地級及以上城市污泥無害化處置率要達到90%以上。城市污泥處理問題已經對各地的污水處理廠帶來越來越大的壓力。如何科學合理的對市政污泥進行處理，已經成為當前環保領域中一個研究熱點，受到了越來越多人們的關注。當前，城市污泥處理的方法主要有無害化填埋、污泥焚燒、污泥建材利用等。其中，污泥的焚燒具有減量化與無害化等特點，為當前城市污泥處理的主流方法，但污泥的直接焚燒因為污泥本身的熱值不高且含有大量水分等原因，導致焚燒時需要添加大量煤或天然氣等化石能源，所以受到環保政策的影響，項目難以落地。本文針對污泥的分離與焚燒工藝進行了研究，通過將污泥進行預處理，使污泥在高干脫水后，污泥中的大部分水利用機械脫水去除，從而使污泥在干化焚燒階段實現了熱能平衡，且不需要再添加其他外加能源，為完善各個工藝處理流程提供了重要參考。

1 污泥的分離工藝研究

1.1 污泥的初步濃縮工藝分析

污泥的形態介于液體和固體之間，含水量較高。為了獲得可以進行有效處理的污泥，首先需要對污泥進行濃縮。當前，主要的污泥初步分離方法包括重力沉降法、離心法、機械法等，其中應用較廣泛的方法為重力沉降。重力沉降法是依靠污泥中固體物質自身的重力作用來實現污泥于水初步分離的。重力沉降法通常是在沉淀池中進行的，在沉淀池中，通過增加污泥的沉淀時間，可有效去除污泥中可分離水。研究數據表明，沉淀池中污泥的平均密度約為1.02～1.03，污泥中固體物質的平均密度約為1.3～1.5，因此，在沉淀池中很容易進行重力沉降。

1.2 污泥的分離工藝分析

由于污泥中含有大量的親水性物質，即使經過沉降，污泥中的含水量仍然高達95%以上，因此，還需要進一步的機械脫水，實現污泥與水的分離。

1.2.1 機械脫水前的預處理

預處理的目的是為了提高機械對污泥的脫水效率和泥餅的含水率。污水處理廠通常采用化學工藝進行污泥的預處理，即向污泥中添加各類凝固劑、脫水劑等化學物質，使污泥中的親水物質凝固，以利于機械脫水。常用的凝固劑和脫水機可分為鋁鹽、鐵鹽等無機鹽凝固劑、脫水劑和聚丙烯酞胺（CPAM）、聚酞胺等有機高分子凝固劑、脫水劑。這兩類凝固劑、脫水劑都有較好的脫水作用，但在相同脫水效果的情況下，無機鹽凝固劑、脫水劑用量大，成本高，且具有一定的腐蝕性。而通過預處理將污泥的菌膠團進行破碎，使污泥失去粘性，也就降低了污泥的親水性，在此基礎上，便可以通過添加少量有機絮凝劑即可達到污泥高干脫水的目的，減少了無機絮凝劑的使用，使得污泥熱值得到了保證，確保后續干化焚燒工藝段的熱能平衡。

1.2.2 污泥的脫水

當前，用于污泥脫水的機械主要包括箱式壓濾機、帶式過濾、隔膜式壓濾機和板框壓濾機等。這些機械的原理都是對污泥施加一個力，將污泥中的水強制從濾網中滲析出來，從而達到污泥脫水分離的目的。其中又以帶式壓濾機的應用較為廣泛。在帶式壓濾機中，污泥夾在上、下兩條濾帶之間，依次經過壓榨輥時，上、下兩條濾帶會產生一個逐漸變大的張力，污泥在脫水的過程中受到的擠壓力越來越高，從而逐漸脫出水分。而普通的帶式壓濾機在沒有預處理的情況下，只能將污泥含水率降低至85%左右，無法再進一步降低，而污泥經過預處理后，并配合使用鋼帶式壓濾機，此種壓濾機相比較于普通帶式機，在網帶外側增加了鋼帶，可使壓濾壓力增高，預處理后的污泥經過超高壓機械脫水后，含水量會降至60%左右，形成污泥塊，為污泥的進一步處理創造了條件。

1.3 污泥的干化工藝分析

污泥的干化過程就是通過熱能將污泥中的水分汽化的過程。城市污泥屬于高濕、高粘度的物質，很難通過簡單的加熱來實現。回轉圓筒干燥機具有操作簡單、能耗低、干化效率高等特點，通常被用來進行城市污泥的干化處理。其原理是，污泥在機器自帶的略帶傾斜且能回轉的圓筒體中來回轉動，在重力的作用下不斷從高處向低處運動，同時圓筒內的揚料板不斷將低處的污泥顆粒揚起、灑落，使污泥與圓筒內的煙氣充分接觸，從而實現污泥徹底的干化。

2 污泥焚燒工藝研究

2.1 污泥的焚燒

通過污泥焚燒工藝，污泥中的有機物質可以在一定的燃燒條件下發生完全的燃燒反應，從而轉化為相對應的氣態物質。同時無機物轉化為爐渣，從而實現了污泥的無害化處理。在污泥的焚燒過程中，污泥中的碳和氫會轉換為二氧化碳和水。

由此可見，在污泥焚燒的過程中，有機物主要產生的物質為二氧化碳、水和氮氣，這些物質都不會危害環境，無機物轉換為濾渣，爐渣為無異味的灰燼，主要成分為各種無機鹽和重金屬，這部分重金屬是影響環境的主要物質，需要妥善處理。

2.2 影響污泥焚燒的因素

污泥在焚燒過程中，會受到多種因素影響，如焚燒時間、焚燒溫度、供氧量等。

2.2.1 焚燒時間與溫度

污泥中的有機物質需要充足的燃燒時間才能充分燃燒。因此，需要對焚燒爐的容積尺寸進行科學合理的設計。通常情況下，當焚燒爐中的氣相溫度在800～850℃時，污泥只需在此溫度區間停留2s，即可較充分燃燒，殘留物較少。但是，污泥中仍含有一些耐高溫的有機物質，要想實現其完全焚燒，氣相溫度至少要達到1100℃，且污泥在此溫度區間也需停留2s。污泥的焚燒時間還與污泥顆粒的粒徑有關，若污泥顆粒的粒徑較大，需適當增加焚燒時間。

焚燒溫度越高，污泥焚燒的速度就越快，但焚燒溫度并非越高越好，若焚燒溫度過高，不但會增加耗氧量，同時會增加污泥中的重金屬物質的揮發量，從而引起二次污染。因此，在污泥焚燒的過程中，釋放能量的速率必須高于散熱的速率才能保證焚燒過程的順利進行。在一定的范圍內，溫度越高，焚燒的速度越快，焚燒爐中污泥的停留時間就越短，此時焚燒速度受到溫度升高的影響較小，氣相溫度升高300℃，污泥在焚燒爐中的停留時間僅降低2%；而在溫度較低的情況下，焚燒速度受到溫度升高的影響較大，此時若溫度升高300℃，則污泥停留的時間可減少40%，因此，選擇合適的焚燒溫度至關重要。

2.2.2 供氧量系數

供氧量系數指的是實際供氧量影響與理論供氧量之間的比值，其公式為：a=V/V₀。

其中，a是供氧量過量系數，V為實際供氧量，V₀為理論供氧量。

污泥在焚燒過程中需要大量的氧氣，為了保證污泥徹底焚燒，需要向焚燒爐中鼓入足夠的氧氣，氧氣含量越高，焚燒速度就越快。因此，供氧量系數對污泥的焚燒過程至關重要。適當過量的氧氣是污泥能夠充分焚燒的必要條件。設定合理的供氧量系數，既能為污泥與氧氣的充分接觸創造條件，又能降低污泥的干燥時間和焚燒時間。但是供氧量系數并非越大越好，供氧量系數過大，會增加煙氣的排放量。因此，必須控制好污泥焚燒過程中的供氧量系數。

3 結束語

污泥分離與焚燒工藝是當代市政污水處理廠中不可缺少的工藝，由于其具有減量化，無害化等特點，已經成為市政污泥處理的關鍵技術。本文重點分析了污泥的分離工藝和焚燒工藝，指出，污泥的分離工藝能夠將污泥從水中分離出來，得到干化的污泥。污泥焚燒工藝能夠使污泥中充分焚燒，轉變成對環境無危害的物質和少量無機鹽。并對影響污泥焚燒過程的因素進行了重點分析，為市政污泥全面無害化，資源化處理提供了重要參考。