污泥處理過程的物質與能量流分析
來源： 閱讀：3496 更(geng)新時間：2011-07-26 11:53摘要：介紹污泥處(chu)理(li)單(dan)元與處(chu)理(li)處(chu)置(zhi)途徑，從物質和能量流角度對不同(tong)工藝組合加以(yi)分析并結合中國目前情況加以(yi)討論(lun)。
關鍵詞：污泥；處理(li)；能量流；物質流；優化
1背景
關于(yu)污泥處理處置(zhi)不同對策的(de)(de)討論與爭議通(tong)常遠比對污水處理工(gong)藝的(de)(de)探(tan)討要(yao)激烈和復雜得多。除了商家(jia)利益和設計、決(jue)策者所處的(de)(de)部門局限等主觀因(yin)素外，污泥處理處置(zhi)不僅涉及多個環節(jie)而(er)且在(zai)短(duan)期和長期規劃(hua)、最終去向(xiang)(xiang)等方面與很多邊界條件和政策導向(xiang)(xiang)相關。
通過對(dui)不同(tong)處理手段的(de)組合(he)、相應的(de)物質和能量流分(fen)析，并對(dui)投(tou)資和運行(xing)費(fei)用進行(xing)比(bi)較(jiao)，常可將問題和討論更客觀化(hua)。
本文根據一(yi)些(xie)實際工(gong)程經驗的總結(jie)(jie)對(dui)不同工(gong)藝組合的物質流(liu)和能(neng)量流(liu)加以分析(xi)并(bing)結(jie)(jie)合中國目前情況加以討論。
2 工藝組合
圖(tu)1簡單(dan)綜合(he)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(dan)元操作將(jiang)在下(xia)節分別介紹。
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3 單元操作及物質與能量流特征
3.1 生物穩定化
通(tong)過穩定化(hua)處(chu)理，污(wu)泥被(bei)進一步無機化(hua)、減量化(hua)，而且脫水性能(neng)(neng)(neng)得(de)到改善。處(chu)理后(hou)的(de)污(wu)泥，由于降低了產氣潛(qian)能(neng)(neng)(neng)從而可以更(geng)好地貯運。出(chu)于簡化(hua)工(gong)藝，歐洲小型處(chu)理廠（500～20,000人(ren)口規模）有較多采(cai)用好氧工(gong)藝，而大一些的(de)污(wu)水處(chu)理廠考慮能(neng)(neng)(neng)量回(hui)收(shou)和運行費用的(de)優(you)化(hua)則(ze)采(cai)用厭氧工(gong)藝1。
采用(yong)焚(fen)燒(shao)(shao)處理手段時，消(xiao)化(hua)作(zuo)為一(yi)個中(zhong)(zhong)間單(dan)元(yuan)操(cao)作(zuo)來說所要達到的(de)目的(de)就簡(jian)化(hua)為減量、便于(yu)中(zhong)(zhong)間儲(chu)存和改善機械脫水性能(neng)，至于(yu)消(xiao)化(hua)的(de)其它(ta)功能(neng)，比如(ru)污(wu)泥中(zhong)(zhong)有(you)機物(wu)含量是否(fou)對(dui)焚(fen)燒(shao)(shao)有(you)利，以及建(jian)造消(xiao)化(hua)系統的(de)投資對(dui)污(wu)泥處理系統總的(de)影(ying)響(xiang)，則要與其它(ta)單(dan)元(yuan)操(cao)作(zuo)綜(zong)合起來統一(yi)考慮。
在(zai)厭氧消化污泥的過程中，一部(bu)分干(gan)物質轉化成沼(zhao)氣(qi)，可(ke)用于發電、制備熱水或低壓蒸氣(qi)、作為(wei)燃料(liao)供(gong)給發酵(jiao)系統保溫或作為(wei)污泥干(gan)燥和污泥焚燒(shao)時(shi)的輔助燃料(liao)。
厭氧消化過程所需要的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)主(zhu)要是污(wu)泥(ni)(ni)輸送和攪(jiao)拌(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)電能(neng)，以(yi)及污(wu)泥(ni)(ni)升溫(wen)及消化池的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)溫(wen)。目(mu)前(qian)中國對(dui)消化設施運行數據的(de)(de)(de)(de)(de)總結和報道尚較(jiao)少(shao)。圖2是根據德國工程數據歸納的(de)(de)(de)(de)(de)結果2。計算(suan)中假(jia)設處理(li)前(qian)干污(wu)泥(ni)(ni)中灼(zhuo)燒(shao)揮發份(fen)占(zhan)65%，揮發份(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)熱值是22000KJ/kg，消化后灼(zhuo)燒(shao)揮發份(fen)減少(shao)50%。重力(li)濃縮(suo)污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度、消化溫(wen)度均(jun)會對(dui)相關數據產生影響。
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3.2 機械(xie)脫水與干燥(zao)
機(ji)械脫水(shui)的效(xiao)率(lv)在沒有仔細考慮污泥處(chu)置和片面強調一次性投資的節省時常(chang)常(chang)被忽視，絕大多數情(qing)況下(xia)，機(ji)械脫水(shui)脫水(shui)率(lv)的增加對(dui)后續處(chu)理處(chu)置費用的減小至關重要。
污(wu)泥(ni)(ni)可(ke)(ke)被(bei)部分(fen)干(gan)燥或全部干(gan)燥。干(gan)物質(zhi)含(han)量(liang)超過92%的污(wu)泥(ni)(ni)可(ke)(ke)視為無生(sheng)物活性，并(bing)可(ke)(ke)長期儲存。特別是對于(yu)(yu)規(gui)模較大(da)的污(wu)水處(chu)(chu)理廠，干(gan)燥所需能量(liang)的來源常常是干(gan)燥應用的最大(da)制約(yue)。德國(guo)上(shang)世紀90年(nian)代約(yue)有120多(duo)家污(wu)泥(ni)(ni)干(gan)燥廠，這些裝(zhuang)置大(da)約(yue)可(ke)(ke)處(chu)(chu)理市政污(wu)水處(chu)(chu)理設施污(wu)泥(ni)(ni)產生(sheng)量(liang)的10%，單體(ti)處(chu)(chu)理規(gui)模遠小于(yu)(yu)中(zhong)國(guo)污(wu)水處(chu)(chu)理廠平均(jun)規(gui)模。由于(yu)(yu)嚴(yan)格的排放標準限(xian)制，實際常采用間接熱交換工(gong)藝(yi)。
圖3給(gei)出污泥(ni)(ni)干(gan)物(wu)(wu)質中不同揮(hui)(hui)發(fa)性固體物(wu)(wu)含量(liang)(liang)與(yu)污泥(ni)(ni)干(gan)物(wu)(wu)質含量(liang)(liang)及污泥(ni)(ni)低位熱(re)值的(de)相關關系(xi)。計算中假(jia)設灼燒(shao)揮(hui)(hui)發(fa)份的(de)熱(re)值為(wei)22,000KJ/Kg，圖中還標出了污泥(ni)(ni)干(gan)燥(zao)(zao)時不同初(chu)始(shi)干(gan)物(wu)(wu)質含量(liang)(liang)及干(gan)燥(zao)(zao)后干(gan)物(wu)(wu)質含量(liang)(liang)與(yu)干(gan)燥(zao)(zao)所需最小理(li)論熱(re)量(liang)(liang)。
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污泥(ni)的機械脫(tuo)(tuo)(tuo)水是進一(yi)步處(chu)理(li)(li)的重要(yao)前提。如(ru)果將焚燒或(huo)其它熱處(chu)理(li)(li)作為最終(zhong)處(chu)理(li)(li)手(shou)段，則要(yao)求機械脫(tuo)(tuo)(tuo)水效率盡可(ke)能(neng)(neng)(neng)高(gao)，因為機械脫(tuo)(tuo)(tuo)水每處(chu)理(li)(li)一(yi)噸含水污泥(ni)需要(yao)1—2kwh 的能(neng)(neng)(neng)量（電(dian)能(neng)(neng)(neng)），而干(gan)燥時不(bu)僅(jin)需要(yao)一(yi)部分電(dian)能(neng)(neng)(neng)，而且需要(yao)大(da)量的熱能(neng)(neng)(neng)用(yong)于水的蒸發(fa)。圖(tu)4概括了污泥(ni)脫(tuo)(tuo)(tuo)水、干(gan)燥的基本能(neng)(neng)(neng)量流(liu)2。
特別需要注意(yi)的(de)(de)是干燥過程(cheng)(cheng)中被蒸發出來的(de)(de)水(shui)分含有較高濃(nong)度(du)的(de)(de)氨氮。通常的(de)(de)做法是將冷凝(ning)下(xia)來的(de)(de)水(shui)排到污水(shui)處(chu)理廠進行處(chu)理，從而在不同程(cheng)(cheng)度(du)上(shang)增加(jia)了進水(shui)的(de)(de)氨氮負荷。
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3.4 殺菌與固化
利用氧化(hua)(hua)鈣和(he)(he)添加(jia)其他材料或工業(ye)廢物，如水泥(ni)(ni)、粘土、石粉、飛(fei)灰和(he)(he)煙氣凈化(hua)(hua)的(de)(de)粉塵等對脫(tuo)水污泥(ni)(ni)進行(xing)殺(sha)菌(jun)和(he)(he)固(gu)化(hua)(hua)處(chu)理(li)西方(fang)國(guo)家在(zai)上世紀六、七十年(nian)代作了較(jiao)(jiao)多(duo)的(de)(de)應用研究(jiu)，包(bao)括處(chu)理(li)后的(de)(de)填埋性能與工藝(yi)。雖然近(jin)20多(duo)年(nian)來這一(yi)處(chu)理(li)手段在(zai)專家學者的(de)(de)視野(ye)中幾乎消(xiao)失，但不能忘記的(de)(de)是即使在(zai)西歐的(de)(de)發達國(guo)家尚有較(jiao)(jiao)大比例的(de)(de)污泥(ni)(ni)以填埋作為最終處(chu)置手段，而填埋前通常經過(guo)殺(sha)菌(jun)和(he)(he)固(gu)化(hua)(hua)處(chu)理(li)。
除了衛生學(xue)上的(de)意義外(wai)，氧化鈣與(yu)含(han)水污泥混合，在與(yu)水分(fen)子(zi)反(fan)應(ying)的(de)同時放熱并使一(yi)部(bu)分(fen)水分(fen)蒸發。加入氧化鈣后污泥含(han)水率降低、硬度增(zeng)加。少量的(de)鋁鹽(yan)和（或）磷酸鹽(yan)的(de)添加可以進一(yi)步增(zeng)加污泥的(de)硬度。
該操作單元(yuan)的(de)另一(yi)個(ge)重要作用在于(yu)污(wu)泥(ni)的(de)改性(xing)：無(wu)形狀(zhuang)(zhuang)的(de)和塊(kuai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)污(wu)泥(ni)在適(shi)宜的(de)混合器中進行固化處理(li)后形成流動性(xing)良好的(de)顆(ke)粒，由于(yu)去除(chu)了生物活性(xing)從而易(yi)于(yu)堆積、儲存和運輸。
這一(yi)單元操作(zuo)的(de)(de)關鍵在(zai)于(yu)混合(he)(he)。原始(shi)的(de)(de)處(chu)理裝置是在(zai)蝸桿輸送(song)機(ji)中加(jia)入鈣(gai)粉，因為物(wu)料只經過推送(song)過程所以混合(he)(he)不均勻（耗鈣(gai)粉多、混合(he)(he)不均勻，效果差）同(tong)時難以實現(xian)污(wu)泥(ni)(ni)性狀的(de)(de)改善。現(xian)代(dai)的(de)(de)混合(he)(he)設備(bei)采用(yong)混合(he)(he)器中特制的(de)(de)絞刀使污(wu)泥(ni)(ni)破碎并流態化，處(chu)理后的(de)(de)物(wu)料（污(wu)泥(ni)(ni)）變(bian)成流動性良好的(de)(de)顆粒。這種形式的(de)(de)處(chu)理在(zai)德國得到普遍應用(yong)。
圖5是(shi)一個(ge)簡化的(de)污泥(ni)固(gu)化的(de)框(kuang)算。
該處(chu)理(li)單(dan)元的(de)作(zuo)用主要(yao)為以下幾點：
(1) 單(dan)組分或與(yu)垃圾混合填(tian)埋的預處理；
(2) 酸性土壤的改(gai)良；
(3) 污泥熱干燥的替代方案；
(4) 污泥焚燒(shao)爐(lu)或(huo)工業窯爐(lu)焚燒(shao)的(de)(de)預處理（加入(ru)的(de)(de)氧化鈣起一定的(de)(de)脫(tuo)硫劑(ji)作(zuo)用）；
(5) 改善(shan)儲(chu)存和運輸。
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3.5農業利用和土壤(rang)改良
污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)農(nong)(nong)(nong)業利用(yong)(yong)或用(yong)(yong)作土(tu)壤(rang)(rang)改(gai)良(liang)有幾(ji)種不同的形(xing)式，如在極小(xiao)型污(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠經生物穩(wen)定化處(chu)理(li)后(hou)的濃縮污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)直接(jie)農(nong)(nong)(nong)用(yong)(yong)，經機械或加(jia)熱脫水后(hou)的污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)農(nong)(nong)(nong)用(yong)(yong)、堆肥等。從物質流角度看，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)富含營養鹽，回歸農(nong)(nong)(nong)田(tian)可以使農(nong)(nong)(nong)業、食品、廢物構(gou)成(cheng)良(liang)性循環。遺憾的是，現代(dai)城市混合排污(wu)(wu)(wu)系統使得污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)成(cheng)分(fen)復(fu)雜，因(yin)此農(nong)(nong)(nong)用(yong)(yong)在安(an)全性方(fang)面有一(yi)定的局限(xian)，而用(yong)(yong)于綠化和土(tu)壤(rang)(rang)改(gai)良(liang)雖(sui)然更為適宜(yi)，但由于政策和組織(zhi)管(guan)理(li)方(fang)面的原(yuan)因(yin)難以實施。
3.6污(wu)泥(ni)焚燒與煙氣凈化
焚(fen)燒分(fen)為污(wu)泥單組分(fen)焚(fen)燒和混合(he)焚(fen)燒。前者最(zui)主(zhu)要的(de)工藝形(xing)式是靜態(tai)流化床(chuang)。混合(he)焚(fen)燒包括(kuo)：
(1) 垃圾焚燒廠在垃圾中混入少量污泥；
(2) 電廠混(hun)入少量污泥(ni)；
(3) 工業窯爐（如水泥廠）等。
由于垃(la)圾焚(fen)燒(shao)(shao)廠(chang)煙氣的(de)(de)(de)排(pai)放要(yao)求與污(wu)泥(ni)(ni)焚(fen)燒(shao)(shao)一樣(yang)，所要(yao)考(kao)慮的(de)(de)(de)因素更多(duo)是對(dui)策、工藝(yi)和費用(yong)的(de)(de)(de)優化，比如垃(la)圾焚(fen)燒(shao)(shao)爐排(pai)爐在加入(ru)過(guo)量污(wu)泥(ni)(ni)后，過(guo)量的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)會(hui)通過(guo)爐排(pai)泄(xie)漏，導致(zhi)焚(fen)燒(shao)(shao)不(bu)完全，以及污(wu)泥(ni)(ni)會(hui)增(zeng)加煙氣中的(de)(de)(de)飛灰從(cong)而超(chao)過(guo)垃(la)圾焚(fen)燒(shao)(shao)爐及鍋爐設計(ji)的(de)(de)(de)允許值等(deng)。爭(zheng)議最大的(de)(de)(de)是電(dian)廠(chang)和工業窯爐的(de)(de)(de)混合(he)焚(fen)燒(shao)(shao)，因為電(dian)廠(chang)和工業窯爐排(pai)放標準較低(di)，污(wu)泥(ni)(ni)中的(de)(de)(de)污(wu)染物混入(ru)后被稀釋，而重金(jin)屬、二惡英的(de)(de)(de)監(jian)測又(you)很復雜并難(nan)以監(jian)控。這(zhe)個議題較大，限于篇幅本文不(bu)再展(zhan)開。
所謂(wei)焚(fen)燒(shao)過程能(neng)(neng)夠自燃(ran)，并不(bu)是單(dan)純(chun)指(zhi)焚(fen)燒(shao)過程不(bu)需(xu)輔助(zhu)燃(ran)料(liao)，而(er)同(tong)時(shi)(shi)包括：必須要達到對(dui)污(wu)染(ran)物(wu)，主(zhu)要是有機污(wu)染(ran)物(wu)的(de)充分消除。這里不(bu)僅(jin)指(zhi)氣(qi)相（煙氣(qi)），而(er)且指(zhi)固(gu)相（飛(fei)灰及爐渣），同(tong)時(shi)(shi)達到系(xi)(xi)統殘(can)余固(gu)體(ti)物(wu)的(de)高度穩定化。在設(she)計和實(shi)施污(wu)泥焚(fen)燒(shao)處理時(shi)(shi)需(xu)優(you)化空氣(qi)預熱系(xi)(xi)統、能(neng)(neng)量回收(shou)系(xi)(xi)統和輔助(zhu)燃(ran)料(liao)系(xi)(xi)統。焚(fen)燒(shao)過程能(neng)(neng)否夠自燃(ran)除了(le)與污(wu)泥本(ben)身（含水率，干(gan)物(wu)質的(de)熱值）有關外，還與設(she)計的(de)燃(ran)燒(shao)空氣(qi)過剩系(xi)(xi)數(shu)、空氣(qi)預熱溫度有關。
焚燒后污泥中(zhong)(zhong)的(de)(de)化學能轉換成煙(yan)氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)熱能，其中(zhong)(zhong)一部分隨熱回(hui)收后的(de)(de)煙(yan)氣排(pai)放而損失掉。熱能回(hui)收后的(de)(de)主要利用途徑(jing)為
(1) 燃燒空氣的(de)預熱；
(2) 污泥預干化（提(ti)高熱值）；
(3) 發電或輸出熱水、蒸汽(qi)。
前兩項完全是焚燒(shao)系統的(de)“內耗”。由于煙氣組(zu)分比常規電廠要(yao)復雜(za)，所以一(yi)般鍋爐蒸汽壓力不超過50bar，以發(fa)電為(wei)最大目的(de)設計(ji)，蒸汽熱能變(bian)成電能的(de)效(xiao)率約為(wei)25%，遠(yuan)低于電廠。
焚燒和煙氣(qi)凈化(hua)消耗(hao)的電能主(zhu)要是燃燒風機和煙氣(qi)引(yin)風機。
4以焚燒為最終處理的工藝組合與比較
4.1工藝組合
表1列出幾個以(yi)焚燒為(wei)最終處理的(de)(de)工藝組合。以(yi)下為(wei)以(yi)實際(ji)工程為(wei)基礎(chu)的(de)(de)幾個方案(an)比(bi)較(jiao)，重點是物質流(liu)與(yu)能量流(liu)的(de)(de)量化，由此可進(jin)一步(bu)確認(ren)設施的(de)(de)復雜程度、大小(xiao)與(yu)費用。
計算中采用統(tong)一的基數：
(1) 原(yuan)始人均污泥產(chan)生量為(wei)每(mei)人每(mei)天80g；
(2) 污泥的干(gan)物(wu)質中(zhong)灼燒揮發物(wu)含量為65%；
(3) 灼燒揮(hui)發(fa)物(wu)中有50%可通過(guo)厭氧消化得(de)到降解；
(4) 灼燒揮發物的低位熱值為22,000kJ/Kg。
表1： 幾個以焚燒為最終處理的工藝組合
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組合代號
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是否有厭氧消化工藝
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機械脫水后TS含量%
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半干化后TS含量%
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燃燒空氣預熱℃
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焚燒特征
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Fl30Tr37Vw
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有
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30
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34
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500
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自燃
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Fl30Tr48
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有
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30
|
48
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不需
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自燃
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|
Fl37Vw
|
有
|
37
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無干化
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500
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自燃
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F25Vw
|
有
|
25
|
無干化
|
500
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需輔助原料
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25Tr30Vw
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無
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25
|
30
|
500
|
自燃
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25Tr40
|
無
|
25
|
40
|
不需
|
自燃
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|
30Vw
|
無
|
30
|
無干化
|
500
|
自燃
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20Vw
|
無
|
20
|
無干化
|
500
|
需輔助原料
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Fl30Tr95
|
有
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30
|
95
|
不需
|
自燃
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25Tr95
|
無
|
25
|
95
|
不需
|
自燃
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方案(an)Fl30Tr37和Fl30Tr48污泥消化(hua)后機械脫水至固體物(wu)(wu)TS含(han)量30%（如通過離心(xin)脫水機實(shi)現），如果(guo)通過半干化(hua)（或加CaO）將固體物(wu)(wu)含(han)量進一步增加，在(zai)固形物(wu)(wu)TS含(han)量為(wei)37%時(shi)（半干化(hua)），通過將燃燒空氣(qi)預熱到(dao)500℃便(bian)(bian)可自(zi)燃。如果(guo)TS含(han)量進一步提高，達到(dao)48%時(shi)焚燒爐不需對(dui)燃燒空氣(qi)預熱便(bian)(bian)可自(zi)燃。
如果機械(xie)脫水(shui)僅(jin)將TS提升到(dao)25%（Fl25Vw），即使對(dui)燃燒空氣(qi)預熱，也仍需輔助燃料(liao)。
未經消化的污泥脫水至TS30%（25Tr30Vw和30Vw），系統(tong)通過(guo)預熱燃燒空氣可自燃。
方案(an)Fl30Tr95和25Tr95將污泥全干化至TS95%，所(suo)需熱(re)源可來自(zi)煙氣(qi)的熱(re)回收或污泥消化的沼氣(qi)。
4.2物質流與設備規(gui)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。
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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）。
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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。
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圖9給出以發電為最大目的發電量比較2。
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在(zai)有(you)消(xiao)化的(de)工藝組合中(zhong)，發(fa)電量(liang)(liang)絕大部分來自沼氣發(fa)電。Fl25Vw,20Vw以及全干化方案的(de)發(fa)電量(liang)(liang)較高是(shi)因為輸入了外(wai)界供給的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)。如(ru)果燃料計價低而發(fa)電量(liang)(liang)又有(you)較好的(de)補(bu)貼，則(ze)過程(cheng)會有(you)盈利，盡管同樣的(de)燃料用在(zai)發(fa)電效率高的(de)常規電廠(chang)從(cong)能(neng)(neng)源利用效率上看更有(you)意義。
二個(ge)全(quan)干(gan)化(hua)+焚燒的(de)方案（Fl30Tr95和25Tr95）如果利(li)用電(dian)廠的(de)剩余熱(re)能(neng)進(jin)行干(gan)燥，干(gan)化(hua)后的(de)污泥替代常規(gui)燃料(liao)，從能(neng)量的(de)角(jiao)度看是有(you)意義的(de)。實際(ji)中(zhong)，除了以上所(suo)提及的(de)污染物排放問題(ti)外，運輸以及干(gan)燥后冷凝水的(de)去向等又成了新的(de)問題(ti)。
5 討論
本文所涉(she)及到的(de)定量(liang)描述以(yi)(yi)歐洲(zhou)污(wu)泥(ni)的(de)基礎數(shu)據和污(wu)泥(ni)處理(li)工(gong)程實踐為依據，試(shi)圖指出污(wu)泥(ni)問題的(de)系(xi)統性以(yi)(yi)及不同(tong)操(cao)作單元之間的(de)物(wu)質與能量(liang)的(de)相互關(guan)聯，而(er)其中定量(liang)化的(de)結論(lun)與假設的(de)邊界條(tiao)件(jian)有關(guan)。關(guan)于單元操(cao)作和工(gong)藝組(zu)合的(de)描述與分析可(ke)以(yi)(yi)引出以(yi)(yi)下(xia)啟(qi)示(shi)：
(1) 污泥(ni)問題(ti)涉及方(fang)方(fang)面面，如(ru)果(guo)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(he)設計中(zhong)通(tong)過(guo)對過(guo)程的物(wu)質和(he)能量流進行分析可以使決策更(geng)科學(xue)化。
(2) 無論從衛生要(yao)求(qiu)(qiu)還(huan)是減量化和能量回收的(de)角度，污(wu)泥(ni)厭(yan)氧消(xiao)化在污(wu)泥(ni)處(chu)理處(chu)置系(xi)統中應得到(dao)更多重(zhong)視。污(wu)泥(ni)消(xiao)化遇到(dao)的(de)問(wen)題(ti)常常是發酵時間長（反(fan)應中細胞壁的(de)障礙使得水(shui)解(jie)過程過長），管理技術(shu)(shu)要(yao)求(qiu)(qiu)高等。近十多年歐洲(zhou)污(wu)泥(ni)消(xiao)化之前的(de)預處(chu)理技術(shu)(shu)與工(gong)藝可(ke)以(yi)緩解(jie)這一問(wen)題(ti)，應當注(zhu)意(yi)引進。
(3) 上面的(de)(de)分析顯示，半干化如果作為焚(fen)燒(shao)的(de)(de)預(yu)處(chu)理(li)，是(shi)否需(xu)要(yao)以及干化的(de)(de)程度主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)于(yu)焚(fen)燒(shao)的(de)(de)系統優(you)化。如果作為填埋的(de)(de)預(yu)處(chu)理(li)或者(zhe)作為污泥(ni)運往異(yi)地的(de)(de)污泥(ni)焚(fen)燒(shao)廠之前的(de)(de)預(yu)處(chu)理(li)，在(zai)經濟性(xing)和能耗方面存在(zai)很大的(de)(de)局限性(xing)。這時殺(sha)菌固化在(zai)絕大多數情況下會更經濟、有效、合(he)理(li)。
(4) 現代(dai)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)及污(wu)(wu)(wu)泥脫水(shui)(shui)(shui)和穩定化的(de)耗(hao)電(dian)約在250kJ/人.天2。如果不加(jia)輔助燃(ran)料的(de)話，由上面的(de)分(fen)析(xi)可看(kan)出，沼(zhao)氣、焚(fen)燒(shao)的(de)電(dian)能(neng)回收小于(yu)均小于(yu)這一數值。也就是說(shuo)，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)泥處(chu)理(li)(li)是個凈耗(hao)能(neng)的(de)過程。
(5) 焚燒在減(jian)量(liang)(liang)化方(fang)面有明(ming)顯優勢(shi)，但應(ying)該對其在能(neng)量(liang)(liang)回收上所起的(de)作用進行(xing)客觀估價。減(jian)量(liang)(liang)伴隨著污(wu)染物的(de)富(fu)集(ji)，煙氣凈化的(de)副產物屬(shu)于特(te)殊固體(ti)廢棄物。
(6) 焚燒(shao)(shao)是否(fou)是中(zhong)國(guo)目前(qian)要(yao)普及的(de)(de)對(dui)策，應在多(duo)方(fang)面加(jia)以考慮。國(guo)際上(shang), 如前(qian)西(xi)德國(guo)，50萬以上(shang)人口的(de)(de)城市均有至少一個污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)焚燒(shao)(shao)廠(chang)，但另一方(fang)面，西(xi)德超(chao)過(guo)50萬人口的(de)(de)城市幾(ji)(ji)乎屈指可數，而垃(la)圾焚燒(shao)(shao)廠(chang)約有60個。如果中(zhong)國(guo)垃(la)圾的(de)(de)對(dui)策仍以衛生(sheng)填(tian)埋(mai)(mai)為(wei)(wei)主的(de)(de)話，追求污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)焚燒(shao)(shao)似乎就不(bu)對(dui)稱。(7) 將經過(guo)簡單機(ji)械脫水(shui)后的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)進行填(tian)埋(mai)(mai)會給填(tian)埋(mai)(mai)場造(zao)成很大壓力，上(shang)面介紹的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)殺菌與固化在中(zhong)國(guo)幾(ji)(ji)乎沒有實施(shi)。在衛生(sheng)填(tian)埋(mai)(mai)仍為(wei)(wei)垃(la)圾處置(zhi)的(de)(de)重要(yao)趨勢(shi)和(he)有限的(de)(de)資金更多(duo)要(yao)投(tou)向完善管(guan)網和(he)提高污(wu)(wu)水(shui)處理率的(de)(de)大環境下，殺菌固化和(he)衛生(sheng)填(tian)埋(mai)(mai)不(bu)失為(wei)(wei)一個務實的(de)(de)解決途徑。
過去(qu)的(de)(de)(de)幾(ji)十年(nian)中污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)技術不斷完善，但(dan)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥問題(ti)(ti)即使在發達國(guo)家也仍然(ran)是一(yi)個(ge)難(nan)(nan)以解(jie)決(jue)的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)。從物(wu)質(zhi)和(he)能(neng)量(liang)流角度(du)對污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥處(chu)(chu)(chu)置(zhi)的(de)(de)(de)思考自然(ran)會涉及(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水的(de)(de)(de)來源(yuan)與最終歸宿的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)主要解(jie)決(jue)的(de)(de)(de)是好(hao)氧有機物(wu)的(de)(de)(de)降解(jie)和(he)營養鹽(yan)的(de)(de)(de)去(qu)除，前者是能(neng)量(liang)攜帶體，但(dan)通過消(xiao)耗能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)生化好(hao)氧過程轉變成二氧化碳(tan)被排放。營養鹽(yan)氮(dan)、磷(lin)的(de)(de)(de)去(qu)除也需要消(xiao)耗能(neng)量(liang)，剩余(yu)的(de)(de)(de)一(yi)部分(fen)(fen)(fen)隨出水流走進入(ru)水體，一(yi)部分(fen)(fen)(fen)留在污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥中。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥由于成分(fen)(fen)(fen)復(fu)雜，資源(yuan)回收(shou)很(hen)困難(nan)(nan).現代的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水排放模(mo)式幾(ji)乎完全截斷了食品－廢物(wu)－農業的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)循環。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水中大部分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)有機物(wu)和(he)絕大部分(fen)(fen)(fen)營養鹽(yan)來自糞尿， 近年(nian)來國(guo)際國(guo)內開展的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離的(de)(de)(de)探索就是想將人糞尿單(dan)獨分(fen)(fen)(fen)離出來回收(shou)能(neng)量(liang)和(he)資源(yuan)，同時改變目前污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)高耗能(neng)和(he)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)處(chu)(chu)(chu)置(zhi)困難(nan)(nan)的(de)(de)(de)局(ju)面3。
主要參考文獻：
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張健，工學博士（柏林工大），萬若（北京）環境工程技術有限公司，100088 北京，電話 82055667，傳真 82055845, j.zhang@envi8.com
