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1、第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,污泥焚烧处理始于1934年美国密歇根州安装的第一台多膛炉，至20世纪80年代逐渐被流化床焚烧炉代替。1984年，新加坡南洋技术研究院的Jarnis和Vickrdge发现，取自新加坡各个污水厂的污泥，在550燃烧时是自燃的。而安大略湖现场污泥焚烧炉的成功生产，则进一步证明经合适预处理的污泥，在焚烧过程中完全达到了热能自持。1995年，日本有近50%的污泥采用了焚烧的方法进行处置，而欧盟各国采用焚烧方法处置的污泥也超过了10%，预计到2005年这一比例将增至38%。,1,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,l完全焚烧1.定义 在污泥完全焚烧过程中
2、污泥所含水分被完全蒸发，有机物质被完全焚烧，焚烧的最终产物是CO2、H2O和N2等气体及焚烧灰，称为完全焚烧。2. 基本原理 污泥焚烧是指对脱水或干燥后的污泥，依靠其自身的热值和辅助燃料，送入焚烧炉进行热处理的过程，这是由生物固体具有一定热值和可燃烧性决定的。焚烧处理的产物是烟气和炉渣灰。反应结果使有机质转化为CO2、H2O和N2等气相物质，反应过程释放的热量则维持反应系统的温度，使处理过程能持续地进行。,2,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,2. 基本原理 炉渣主要由污泥中不参与燃烧反应的无机矿物质组成，同时也会含一些未燃尽的残余有机物（可燃物），炉渣对生物代谢是惰性的，因此无腐败
3、、发臭、致病菌污染等产生卫生学的因素。污泥中在焚烧时不挥发的重金属是炉渣环境影响的主要来源。污泥焚烧的另一部分固相产物是在燃烧过程中，被气流挟带存在于出炉烟气中，通过烟气除尘设备（如旋风分离器、静电除尘器或袋式过滤器）被分离的固体颗粒，这种固相产物称为飞灰。,3,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,2. 基本原理 飞灰中的无机物，除了包括污泥中的矿物质外，还可能包括烟气处理的药剂（如干式、半干式除酸器净化工艺中使用的石灰粉、石灰乳等），其中的无机污染物以挥发性重金属Hg, Cd, Zn为主，这些挥发再沉积的重金属一般比炉渣中的重金属有更强的迁移性，使飞灰成为浸出毒性超标（固体废物浸出毒
4、性鉴别标准）的有毒废物；飞灰中的有机物多为耐热化学降解的毒害性物质，气相再合成产生的二噁英类高毒性物质也可吸附于飞灰之上，因此飞灰安全处置是污泥焚烧环境安全性的重要组成环节。,4,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,3. 污泥的燃烧热值 由于污泥所含的有机物质可燃，其燃烧热值的计算式为： 式中： Q为污泥的燃烧热值，kJ/kg（污泥干重）； Pv为有机物质（即挥发性固体）含量，%； G为机械脱水时，所加无机混凝剂量（以占污泥干固体重量百分数计），当用有机高分子混凝剂或未投加混凝剂时，G=0； a、b为经验系数，与污泥性质有关，新鲜初沉污泥和消化污泥：a=131，b=10；新鲜活性污泥：
5、a=107，b=5。,5,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,污泥的燃烧热值也可以查表得,6,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,4.工艺流程与影响因素,影响因素主要有以下几个方面： （1）污泥含水率 （2）温度、时间、氧气量、挥发物含量 （3）污泥预处理,7,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,5. 设备（1）立式多段炉 （2）烟气处理系统,8,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,l 湿式氧化（即不完全焚烧）1. 概述 1958年Zimmermann首次采用湿式氧化法处理造纸黑液，其工作条件是控制反应温度在150374、压力在320MPa下，使黑液中有机物氧化
6、降解，处理后废液的COD去除率大于90%。污泥湿式氧化分为次临界湿式氧化（温度低于374、压力21. 8MPa）和超临界湿式氧化（温度高于374、压力21. 8MPa）。,9,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,传统的污泥湿式氧化法属于次临界湿式氧化（SubCWO），为了满足反应对压力的要求，近年来一种垂直深井湿式氧化反应器引起人们普遍兴趣，它依靠污泥的自重在井深达12001800m的地下产生高压，利用有机物氧化放出的热来维持高温。荷兰VerTech公司的实践证明，在井深1200m、井底温度280时，COD的去除率达70%。由于SubCWO法对有机物的最大转化率只能达到90%95%，需
7、要有后续的生化处理装置与其配套，导致污泥处理费用高于焚烧法。由于该技术成本高、处理设备复杂，至1996年，也仅在美国、荷兰各建有1套工业处理装置。开发能有效降低反应温度和压力、提高有机物氧化率的催化剂已成为污泥湿式氧化技术的研究方向。,10,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,2. 基本原理 湿式氧化法（WO法）是一种物理-化学法，这种方法在高温下（临界温度为150-370）和一定压力下用来处理高浓度有机废水和不易生化的废水是十分有效的。由于污水污泥在物质结构上与高浓度有机废水十分相似，因此这种方法也可用于处理剩余污泥。湿式氧化法处理污泥是经浓缩后的污泥（含水率96%），在液态下加温加
8、压、并压入压缩空气，使有机物被氧化去除，从而改变污泥结构与成分，使脱水性能大大提高。湿式氧化法可以使80%90%的有机物被氧化，故又称为不完全焚烧。湿式氧化必须在高温高压下进行，所用的氧化剂为空气中的氧气或纯氧、富氧。,11,2022/11/26,12,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,（1）氧化度 湿式氧化对污泥中所含有机物及还原性无机物的去除效果，用氧化度表示。,13,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,（2）湿式氧化的反应温度、压力与时间： 湿式氧化是在高温、高压下，以压缩空气作为氧化剂，氧化污泥中的有机物及还原性物质。由于必须保证在液相中进行，温度高则氧化速度快，氧化
9、度也高，但若压力不随之增加，使大量氧化反应热被消耗于蒸发水造成液相固化（即水分被全部蒸发）无法保持“湿式”。因此反应温度高，压力也相应要高。,14,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,15,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,3. 湿式氧化工艺的分类 根据湿式氧化所要求的氧化度、反应温度及压力的不同，湿式氧化可分为以下三种： （1）高温、高压氧化法 （2）中温、中压氧化法 （3）低温、低压氧化法,16,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,4. 湿式氧化的应用特性（1）湿式氧化法的应用：污泥与粪便处理；高浓度工业废水造纸、鞣革与制革、丙烯睛、焦化废水、食品与含硫废水；含危
10、险物、有毒物、爆炸物污水；回收有用物质，如混凝剂、碱回收；再生活性炭等。,17,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,4. 湿式氧化的应用特性（2）湿式氧化的优点适应性强，难生物降解有机物可被氧化；达到完全杀菌；反应在密闭的容器内进行，无臭，管理自动化；反应时间短，仅约1h，好氧与厌氧微生物难以在短时间内降解的物质如毗啶、苯类、纤维、乙烯类、橡胶制品等，都可被炭化；残渣量少，仅为原污泥的1%以下，脱水性能好；分离液中氨氮含量高，有利于生物处理。,18,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,4. 湿式氧化的应用特性（3）湿式氧化缺点设备需要耐压不锈钢制造，造价昂贵；需要专门的高压作业
11、人员管理；高压泵与空压机电耗高、噪声大（一套湿式氧化设备的噪声总强度相当于7090个高音喇叭）；热交换器、反应塔必须经常除垢，前者每个月用5%硝酸清洗一次，后者每年洗一次；反应物料在高压氧化过程中，产生的有机酸与无机酸，对反应器壁有腐蚀作用；需要有一套气体脱臭装置。,19,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,4. 湿式氧化的应用特性 总体来说，污泥湿式氧化可以达到很高的有机物脱除率和能量回收率，对处理含难降解有毒有机物的污泥存在较大优势。为了使污泥得到进一步的生物处理，目前国外研究的方向大多集中在污泥成分的转化。湿式氧化法液体中剩余有机物在次临界条件下很难被氧化，最终的产物以乙酸的形式
12、存在，而不是CO2和H2O。乙酸在湿式氧化处理中非常难被进一步氧化，但在厌氧和好氧生物处理过程中却十分容易被降解，因此在湿式氧化法设计中，通常选择乙酸的浓度作为动力学参数。,20,第二节 固体废物的焚烧技术十一、污泥的焚烧,4. 湿式氧化的应用特性 由于污水污泥的组分非常复杂，很难用一个简单的表达式表示，所以在设计湿式氧化处理系统中必须使用简化的分析参数：例如MLVSS,可溶性COD、乙酸、甲醛等。这些参数被优化组合后，就有可能使湿式氧化系统在最佳条件下运行，并为下一步的生物处理提供最易降解的底物。,21,第二节 固体废物的焚烧技术思考题,1、为什么说固体废物焚烧技术是一种可同时实现“三化”处理的技术？2、二恶英生成机理及控制手段是什么？,22,2022/11/26,23,
