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隨著城市人口的不斷增長和工業生產的飛速發展，城市生活污水和工業廢水量與日俱增。為了保護生態環境,城市廢污水必須經過處理，達標后才能排放。然而，污水在得到凈化處理的同時，會產生大量的污泥，由于這類污泥具有含水率高和體積大，并濃集了各種有毒有害物質的特點，如果得不到安全地處置，會給環境帶來嚴重的二次污染，不僅無法體現污水處理后所產生的環境效益，而且直接影響到污水處理廠的正常運行。因此，如何科學經濟地處置城市污水處理廠污泥成為世界性難題，城市污泥的無害化、減量化、資源化處理成為全世界環保部門所共同努力的目標，因為只有這樣才能夠使城市污泥得到徹底地處置。

印染廢水在我國工業廢水中占有較大的比例，印染廢水經過處理后產生的大量印染污泥，由于國際上沒有可以借鑒的有效污泥處理方法，因此，目前全國對印染污泥主要采用臨時填埋的處置方式，既占用了大量土地，又對生態環境造成破壞，特別是污泥中的污水滲漏，給地下水資源帶來嚴重的威脅。但是，印染污泥因含有較高有機組分和纖維物質，而具有較高的熱值，這比其它污泥作為資源被利用具有更明顯的優勢。本文以國內第一個利用煙氣余熱處理污泥的發明專利技術的工程為例，系統地介紹利用熱電廠煙氣余熱資源處理印染污泥的工藝和方法，這不僅為印染污泥能夠得到徹底的無害化、減量化、資源化處理，開辟了一條行之有效的新途徑，而且對我國城市污泥處理實現以廢治廢和廢物循環利用的目標，具有重要的理論意義和實踐指導意義。

1.印染污泥的理化特性

印染污泥的物理化學特性決定于印染廢水的性質和廢水處理的方法。印染廢

水經過污水處理廠的處理，在達標排放的同時所產生的污泥，通過機械脫水后，含水率一般為80%左右。由于印染廢水的水質變化大、有機污染物濃度高、色度和酸堿度變化大等特點，這導致了印染污泥成分復雜，且個別重金屬元素的含量特別高。表1給出了城市污水處理廠污泥和印染污泥的化學成分，從表1中可以看到，城市

城市污水處理廠污泥中的重金屬含量變化很大（表2），這說明了進入污水處理廠的污水既有城市生活污水，也有工業廢水。印染污泥中的重金屬含量一般均小于城市污水處理廠污泥中重金屬的平均含量，但是，鉻（Cr）和鎘（Cd）的含量較高，特別是鎘高出城市污水處理廠污泥中鎘平均含量的3倍多（表2），這與印染廢水的水質有關。

表1城市污水處理廠污泥和印染污泥的化學組成

表2城市污水處理廠污泥和印染污泥中重金屬含量

2.污泥干化與成粒工藝

印染污泥要實現無害化、減量化、資源化處理的目標，必須首先對印染污泥進行干化處理，建立安全經濟的污泥干化工藝是印染污泥得到徹底有效處理的關鍵。在長期工程實踐的基礎上，為了使污泥干化的運行成本降低到最低水平，我們發明了利用熱電廠煙氣余熱資源干化污泥的專利技術，即在不增加新能耗的情況下，通過特殊的工藝流程和相配套的機械設備，利用熱電廠排放的煙氣余熱，使污泥得到干化和成粒。這一發明技術已應用于工程實踐，2006年初在江蘇江陰康順污泥處理廠建立了我國第一條利用熱電廠煙氣余熱，日處理100噸印染污泥（含水率80%）的生產流水線，通過近一年的穩定運行表明，該生產流水線利用江陰康順熱電廠排放的煙氣余熱資源，不僅使江陰康源的印染污泥得到干化和成粒，首先使污泥實現減量化和使污泥中有害物質得到穩定化，而且因干化后的污泥團粒保存了95%以上的熱值，而在作為燃煤的輔助燃料和燒制輕質節能空心磚方面得到資源化利用，從而產生了顯著的社會和經濟效益。

2.1工藝流程

利用熱電廠煙氣余熱處理印染污泥的方法主要是通過二段干化系統，來達到污泥干化，并同時成粒的目的。印染污泥干化和成粒系統的主體由以下設備和裝置所組成：供熱管道、進料設備、特制的烘干設備、引風系統和除塵除氣裝置。二段干化系統之間，由螺旋輸送機相連接。

工藝運行的實施步驟如下：

將含水量為80％左右的印染污泥在堆放場進行預處理，這一過程不僅可以使污泥中一部分水分自然蒸發，而且可以使污泥均勻化。預處理的時間可以根據堆放場地的大小和天氣條件而定；

為了使污泥在第一段干化時能與熱量充分接

從第一烘干設備出來的污泥，通過螺旋輸送機送入第二烘干設備，進行第二段干化；

經過二段干化過程，污泥隨著特制烘干設備的轉動，在連續地上下滾動中得到有效干化、進一步成粒和磨園，并逐漸變硬。從第二烘干設備出來的污泥顆粒，通過分料篩，將粒徑為2-6mm的污泥團粒用于燒制輕質節能磚和生產水泥壓制品，將粒徑大于和小于2-6mm的污泥團粒作為燃煤的輔助燃料，或作為垃圾填埋場覆蓋土。

印染污泥在二段干化過程中，經過電除塵后的煙氣中殘留煙塵和污泥干化中產生的尾氣，通過除塵除氣裝置進行處理后，達到國家大氣排放標準后排放。對于污泥預處理時釋放的氣體，通過氣體收集系統，送入熱電廠燃燒爐高溫消除，干化污泥冷卻過程中釋放的氣體，以及干化車間的交換空氣，通過引風系統送入生物土壤濾床進行生物消除。

熱電廠排放的煙氣溫度一般在130-200℃之間，為什么污泥能夠在低溫條件下得到干化，并形成質地堅硬的團粒？主要是該發明專利技術，通過一系列子系統建立的特殊工藝流程，將圖2顯示的兩種污泥干化機理有機地結合起來，因而大大地提高了污泥干化的效率。由于整個污泥干化過程是在特制的烘干設備中連續滾動中完成的，因此，污泥經過二段式污泥干化，自然形成質地堅硬的團粒。干化后的污泥團粒，不溶于水，根據對污泥團粒浸泡液中重金屬、pH等的分析

表明，溶液中的重金屬含量和pH值在浸泡污泥團粒前后無明顯變化。這說明污泥在干化和成粒過程中，有害物質已被污泥團粒所固定，起到了污泥有害物質的穩定化作用。

2.2工藝熱效率和污泥減量效果分析來自江陰康源污水處理廠的印染污泥含水率為80%左右，進入污泥處理廠內先在堆場內進行預處理，一方面使污泥均勻化和分散化，另一方面自然蒸發掉一部分水分，使污泥的含水率有所降低，為提高污泥

表3江陰康順污泥處理廠各階段污泥水分蒸發情況

完成污泥干化和成粒過程后，第一段出口時的平均溫度為104℃；第二段出口時的溫度為111.5℃。常壓下，江陰康順熱電廠排放煙氣的比熱為1.08685kJ/kg，比重為0.8187kg/m3，煙氣可以提供的熱量為6，006，177kJ。根據理論計算，水從20℃升至100℃并汽化所需要的熱量為2591.94kJ/kg，在熱效率為78.47%時，污泥干化和成粒裝置中每小時蒸發水量1.8183噸，需要消耗的熱量為4，712，924kJ，其余熱量用于物料加熱、設備散熱及其它熱損失。而實際測定的數據表明，第一段干化的平均熱效率達到81.39%，第二段干化的平均熱效率達到85.76%。表4給出了江陰康順污泥處理廠污泥處理工藝熱效率計算。

表4江陰康順污泥處理廠污泥干化工藝熱效率計算

利用熱電廠煙氣余熱，通過二段式污泥干化和成粒以后，污泥的體積明顯減少。圖3顯示了污泥含水率

2.3環境效應

在利用熱電廠煙氣余熱進行污泥干化和成粒的整個過程中，從污泥的預處理開始，到污泥干化，最后成粒，以及在此過程中污泥的傳輸，都在微負壓全封閉的狀態下進行，污泥釋放的氣體通過氣體收集系統，被送入爐膛和生物土壤濾床，或經過高溫消除，或經過土壤微生物消除，從而使污泥處理的工作場地無明顯異味。特別是污泥干化和成粒是在低溫下完成的，污泥在干化過程中不僅自身產生的尾氣較少，而且由于污泥的含水率較高，煙氣在特制的干化和成粒裝置內與污泥較長時間的直接接觸，因此，污泥能夠吸附經過電除塵的煙氣中所殘留的大部分煙塵，并將這些煙塵固定在污泥團粒中，這使得熱電廠排放的煙氣一方面因余熱被利用而減少了大氣熱污染，另一方面因煙氣中的大部分殘留煙塵被污泥吸附而減少了大氣顆粒物的排放量。江蘇江陰的工程實例表明，利用熱電廠煙氣余熱日處理印染污泥100噸，主體機械和輔助設備的投資在600萬元左右，工程的運行成本（包括電耗、人工、機械損耗等）為60元/噸左右。在如此低的工程投資和運行成本下，不僅能使印染污泥和城市污泥得到徹底的無害化、減量化、資源化處理，而且能夠使熱電廠的煙氣余熱資源得到充分的利用，并能減少大氣熱污染和煙塵的排放量，充分體現了這項技術得到應用推廣所具有的潛在的明顯優勢。我國火力發電燃煤的熱利用率在40％以下，燃油的熱利用率在50％左右，大量的余熱通過煙囪排入大氣，將這些煙氣余熱資源用來處理污泥，在不消耗新能源的情況下，一方面使城市污泥得到了徹底的處理，另一方面使熱電廠的廢氣得到利用，真正實現了以廢治廢的循環經濟的目標，這必將產生極其顯著的社會、環境、經

3.1作為燃煤的輔助燃料

江陰康順污泥處理廠的污泥經過煙氣余熱干化后，最終形成含水率在20%左右的污泥團粒，這種污泥團粒質地堅硬，不溶于水，含有的熱值高達1800-2100千卡/千克，約為標準煤所含熱值的1/3，它的物理性質、燃燒性能，以及低位發熱量等方面和煤有許多相似之處，是熱電廠燃煤理想的輔助燃料。目前，江陰康順污泥處理廠每天生產的污泥團粒，以一定比例摻入熱電廠的燃煤中，作為輔助燃料，安全可靠，獲得了明顯的經濟效益。

3.2燒制輕質節能磚

長期以來，在如何將城市污泥與粘土有機結合起來，燒制成符合要求的磚體，一直找不到合適的方式，浙江大學經過多年的潛心研究，終于攻克了這一世界性難題，并獲得了國家發明專利。江陰康順污泥處理廠利用熱電廠煙氣余熱二段式污泥干化和成粒方法產生的污泥團粒，能夠燒制出輕質節能空心磚——一種新型的建筑墻體材料，其抗壓強度達到特等磚的要求，重量比同體積的普通磚輕8.5～10.1％，節省燒磚能源10％左右，同時節省粘土資源10－15％。表5給出了利用污泥團粒燒制的輕質節能空心磚，其有關性能的測試數據。

表5污泥輕質節能空心磚的性能測試結果

利用本發明技術產生的污泥團粒燒制的輕質節能空心磚，經過天然放射性測試（檢驗項目：226Ra、232Th、40K）表明，試樣中天然放射性核素比活度分別為226Ra<50Bg/kg；232Th<60Bg/kg；40K<800Bg/kg；Mra<1.0；Mr<1.0。經檢驗（檢驗依據GB11743-89），污泥輕質磚符合《建筑材料放射衛生防護標準》（GB6566-2000）中A類產品的要求。

由于利用污泥團粒燒制的輕質節能空心磚屬于一種國家目前提倡的新型建筑墻體材料，既節省土地資源，又處理了污水處理廠污泥，因此，磚瓦廠將受到國家有關的優惠政策，這使得磚瓦廠對利用污泥團粒燒制輕質節能空心磚具有極大的積極性。目前所有的磚瓦廠，為了節省粘土資源和能源，在制磚環節中添加約15％的煤渣，經過粉碎處理后的煤渣市場價約為100元左右，污泥團粒具有的熱值和增強磚體強度的特點均優于煤渣，加上使用起來方便，因

3.3生產水泥壓制品

由于采用該技術產生的污泥團粒，具有顆粒堅硬，不溶于水的特點，因此可以用來作為市政水泥制品的原料，替代部分石粉，制造各種形狀和規格的人行道板磚、植草磚、側石和壓制磚等水泥壓制品。生產性試驗的結果表明，利用城市污水處理廠污泥生產的人行道板磚、植草磚、側石和水泥壓制磚等水泥壓制品，它們的抗壓強度、抗折強度和抗凍性強度等指標均能達到國家標準（GB8239－1997）和國家建材行業標準JC446－91。

為了檢驗利用污泥生產的水泥壓制品的對環境可能帶來的影響，對摻入體積比為15％污泥而壓制成的人行道板磚，進行了重金屬淋濾試驗，淋濾試驗嚴格按照國家標準（GB/T5086－1997）和美國TCLP（TheU.S.EPAToxicityCharacterisiticsLeachingProcedure）標準的要求實施，并以普通人行道板磚作為參照對比。結果表明，兩種溶出液中的重金屬含量并無明顯差異，而且遠遠低于污染物最高允許排放一級標準（國家污水綜合排放標準GB8978-88）的濃度(表6)。另外，整體污泥壓制磚在去離子水（pH＝7）中浸泡24小時，滲出的重金屬離子含量更低（表6）。以上試驗結果表明，當污泥團粒與水泥、石粉、水一起成為混凝土后，污泥中的物質包括重金屬已被完全固化，不會釋放出來對環境產生影響，這是因為水泥混凝土對固化污染物具有特殊的效果，目前，對核廢料的處理多采用水泥混凝土的固化方法。

表6整體污泥壓制磚浸泡液中重金屬含量

4.結語

江陰康順污泥處理廠的工程實踐表明，利用熱電廠煙氣余熱無害化、減量化、資源化處理印染污泥，不僅為印染廢水處理產生的污泥開辟了一條既安全又經濟的有效處理途徑，從而為我國印染行業的印染廢水處理的正常運行解決了后顧之憂，更重要的是，它標志了我國城市污泥處理進入了一個以廢治廢和廢棄物循環利用的新階段，從而使我國城市污泥處理步入了國際領先地位。