污泥独立焚烧与垃圾焚烧掺烧污泥的分析对比

陈吉忠，马幸，梁婉

（上海国惠环境科技股份有限公司,上海 201702）

随着我国城市化的快速推进，污水处理厂作为“社会之肾”也得到了快速发展[1]。然而，污泥的处理问题没有引起足够的重视，导致污泥处置设备严重不足。根据E20 环境研究院的数据，2021 年我国市政污泥的产生量初步核算为5552 万t，较2020 年增加了8.23%，预计到2025 年我国污泥年产量将突破1 亿t。除此之外，还有几乎等量的工业污泥也在同步产生。

目前，我国污泥的处置率不到20%，主要处理方法为填埋、堆肥、自然干化、焚烧等，其中填埋占比达65%[2]。在土地资源愈发紧张的情况下，急需寻找新的污泥规模化处置方式。在诸多污泥处置方式中，污泥焚烧无疑是最彻底、最快捷、最有效的处置方式。

为了解决污泥处置问题，国家相关部门发布了多项政策措施。2021 年，约有20 个省（自治区、直辖市）在发布的地方“十四五”生态环境保护规划中要求，到2025 年，城市污泥无害化处置率达到90%以上。随着国家和地方各类政策、法规的陆续出台，“泥水并重”的趋势正逐步形成，污泥处置行业也将迎来快速发展。

1 垃圾焚烧掺烧污泥工艺分析

由于垃圾焚烧产业发展迅速，我国的垃圾焚烧年处置量已超过2 亿t。垃圾焚烧需要高温（850℃以上），该温度可有效分解污泥中的有毒有害物质，同时可将污泥中含有的热值转化为热能，因此垃圾焚烧掺烧污泥的工艺得到了广泛关注[3]。

利用垃圾焚烧掺烧污泥有以下优点：（1）垃圾焚烧厂较多，只需要对垃圾焚烧工艺进行简单的升级改造，即可实现污泥的掺烧，条件较为便利，总体投资相对较少；（2）利用垃圾焚烧本身产生的热能（蒸汽、电）对污泥进行干化预处理，可提高污泥焚烧的效率；（3）污泥和垃圾的特性较为接近，在掺量较少的前提下，对原焚烧生产工况影响相对较小。

但是，利用垃圾焚烧掺烧污泥也存在以下缺点：（1）由于污泥本身特性的原因，污泥的掺烧会导致垃圾发电量下降（热值低）、酸性气体产生量增加（硫元素含量较高）、飞灰中重金属含量增加（含重金属离子）；（2）对垃圾堆放影响较大，导致给料均匀性差，从而会对焚烧工况、焚烧温度的稳定性产生较大影响，锅炉结焦速度增加，炉渣热酌减率偏高[4]；（3）掺烧比例较低，一般为5%—15%，掺烧比例过高将明显影响焚烧工况[5]。以上问题都将增加烟气净化系统的投入和运营成本，从而降低垃圾焚烧项目的发电效率、垃圾处理能力及经济效益。

2 污泥独立焚烧工艺分析

污泥独立焚烧可高效实现污泥的稳定化、减量化、无害化、资源化，但相比垃圾焚烧，污泥独立焚烧工艺起步相对较晚，国内鲜有可持续运营的成熟可靠的工程案例。由于污泥自身性质原因，其出厂含水率一般为65%—80%，而含水率和热值息息相关，含水率高会导致其热值较低，只有当污泥低位热值高于4500kJ/kg 时，才能达到污泥自主燃烧所需的热值。因此，污泥独立焚烧必须配备相应的污泥干化系统，将污泥含水率降至35%—50%。

污泥独立焚烧有以下优点：（1）在工艺稳定的情况下，处置量大，国内已有超过12 万t/a 的处置项目（山东禹城项目）。（2）经济效益好，除了收取污泥处置费外，还可以利用污泥焚烧产生的蒸汽进行发电和供热。由于纯污泥燃烧所获得的炉渣物质较为单一，因此可以将炉渣作为建材或制砖使用，从而实现污泥的全链条处置。（3）污泥独立焚烧无需额外添加煤或其他化石原料，可实现可持续发展。

但是，污泥独立焚烧也具有以下缺点：（1）需要新建焚烧厂，投资相对较大；（2）为达到污泥独立焚烧的要求，需要对污泥进行脱水预处理，并要配备相应的干化系统。

3 污泥独立焚烧与垃圾焚烧掺烧污泥对比

通过以上分析，可从以下几方面对污泥独立焚烧和垃圾焚烧掺烧污泥进行对比，具体见下表。

由下表可知，在污泥独立焚烧技术工艺成熟的条件下，尽管一次性投资较大，但其后续收益更大。项目运营过程中，不仅可以收取污泥处置费，还可以售卖由焚烧污泥而产生的蒸汽、电等能源，同时还可以将炉渣当作建材使用，实现了污泥处置的全链条流程。在满足项目所需的经济效益的前提下，污泥减量率可达90%以上，符合“双碳”目标要求。目前绝大多数污水处理厂都采用生物法来处理污水，这使得市政污泥的热值经过脱水处理后（50%以内），基本都能满足污泥自主焚烧所需要的热值要求。另外，一些制革污泥、造纸污泥等，本身就具有较高的热值，因此污泥焚烧市场普适性广，市场前景很大。

4 结语

当前，我国对于污泥的处置尚处于起步阶段。从短期来看，通过垃圾焚烧掺烧污泥的方式，可简单快速处理少量污泥。但从长远来看，还是需要建立污泥独立焚烧处置中心来完全解决污泥所带来的一系列问题及影响。而污泥独立焚烧的关键则在于技术，只有长期稳定的运营，才能实现大规模消纳污泥的目的。目前，某纯污泥焚烧发电项目已在河北辛集稳定运营3 年，污泥日处理规模已达2000t 以上（按含水率80%计）；山东禹城建立的4500t/d（按含水率80%计）的污泥处置中心也已顺利投产。

污泥独立焚烧和垃圾焚烧掺烧污泥的对比表