可持续处理剩余污泥：无需厌氧消化即可焚化
摘要
处理污水处理过程中产生的剩余污泥是世界范围内普遍存在的问题。由于土地可用空间有限，以及在农业中使用剩余污泥的困难，有必要采取其他处理方法。尽管厌氧消化技术（AD）广泛用于污泥处理，但仅能实现甲烷的部分能量回收和减少污泥体积，剩余大量污泥需要处理。污泥干燥后进行焚烧是一种可行性选择，一些城市已经采用了这种做法。在能量平衡和投资运营(I amp; O)成本方面，对直接焚烧和传统厌氧消化（AD）进行比较，这一比较表明了直接焚烧将成为污泥处理的首选可持续方法。
关键词：污泥处理、直接焚烧、厌氧消化、污泥干燥、能量不足、投资和运营成本
- 介绍
目前，污水处理的主要方法是活性污泥法，污泥过剩是一个不可避免的问题。填埋、农业及园艺用途是最方便、最经济的污泥处理方法。[1]然而，缺乏土地空间是全球和中国大城市普遍存在的问题，此外，农业应用受到污泥肥料价值低和养分释放缓慢的限制，这对农民提高粮食产量几乎没有帮助。中国农民会宁愿使用化肥来种植农作物，甚至倾向于放弃他们传统的“生态”习惯应用肥料作为肥料。[2]
在这种情况下，中国必须寻找替代方案处理剩余污泥。在欧洲和其他一些区域，污泥增厚后厌氧消化（AD）的方法通常用于减少剩余污泥量。[3]但是，厌氧消化（AD）不会消灭所有污泥有机物，仍含有高达50％~70％的有机物。因此，使用其他处理方法，例如焚烧法是有必要的。[4]
在欧洲和其他一些国家，厌氧消化（AD）法有着悠久历史，直接焚烧后脱水和干燥可以将污泥的含水量降低至40％~70％，[5]目前在中国一些城市也有使用这种方法。厌氧消化（AD）加焚化还是直接焚化哪个方法更好，这个问题要在能源平衡与投资和运营（I＆O）成本上进行研究。
传统上，生产沼气被视为一种进行高效节能的废水处理的可持续方法。然而，在这种情况下通常只能在废水处理厂中进行评估。如果直接焚化总体上比厌氧消化（AD）加焚化更效率更高，那么，它将可以成为处理污泥首选的可持续方法，中国将能够在污泥处理方面取得跨越式进展，这就是萌生这项研究的来源。
- 直接焚烧
直接焚烧过程包含三个步骤：机械脱水，热干燥和焚化。脱水是为了减少污泥的水分含量，从大约99％降低到80％，污泥量减少了约95％。但是，这种适用于自立式焚烧。[6]通过热干燥，脱水污泥的水分可以从80％降低到40％~70％（取决于污泥的有机含量），从而实现自立式焚烧。因此，干燥污泥中的有机物可以直接焚化，并且在高温下被焚化炉完全氧化成二氧化碳，温度达到800~900℃或更高，具有热能产生，并且灰分中残留磷和其他矿物质。热能可用于发电、干燥污泥或用于市政供热/制冷系统，此外，磷和其他矿物质或金属可以从灰烬中回收。
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