1、城市污泥資源化利用江鵬1,城市污泥概念和組成城市污泥是指城市生活污水工業廢水處理過程中產生的固體廢棄物，污泥是包含水、泥沙、纖維、動植物殘體及各種絮體、膠體、有機質、微生物、病菌、蟲卵等的復雜多相體系。中國的污水處理廠多采用二級生化處理工藝，污泥主要產自初沉、二沉及其他固液分離工序，含水率高（98%）,體積龐大，有機質含量約為4050%,總氮含量45%,磷（P2O5）含量15%,鉀（K2O）含量0.51%2;對于生活污水和工業廢水混排的場合，污泥中還常含有激素類物質（E1、E2等）、毒性有機物（苯、氯酚等卜重金屬（Cd、Cr等）以及各種無機鹽3。研究表明：污泥污染物往往具有長期毒性和不可降解性

2、，若無序排放，將成為危險的二次污染源，通過大氣、地下水、地表水和土壤等介質進入食物鏈，造成嚴重的生態風險，影響人類健康40同時，由于污泥含有大量有機物、氮、磷等營養物質，若經過適當處理，可以作為優質的七次資源”52 .我國污泥處理處置現狀污泥的不良環境效應要求在其排入環境前必須進行妥善處理，以降低其環境風險，因此傳統污水廠在設計時均設置了污泥處理工藝。十一五期間，我國城鎮污水處理廠數量年均增長8%,截至2013年三季度末統計，已建設污水處理廠3501余座，城鎮污水處理量已達到300多億m3,并且在污水處理能力及效率增長的同時，污泥的產量迅速增加，產生的污泥量（按含水率80%）達3000萬t左右

3、。而十二五期間以新增污水處理量運行負荷率為75%計算，污泥（含水率80%）年產量將以246萬m3/年的速度遞增，初步推算全國年干污泥產量為1200萬t左右，濕污泥6000萬t左右。目前城鎮污水處理廠的污泥總產量已達到2433萬t/a,同時以年均12%.的速度增長。在地域分布上，污泥主要產于中東部地區。東部11個省（市）污泥產生量占全國污泥總量的64%,中部8省占全國總量的21%,西部12個省占全國污泥總量的15%。根據預測，2015年全國城鎮污水處理廠污泥產生量將達到3560萬to一般來講，我國污泥處置的基建投資約占污水廠總投資的30%50%,運行費約占污水廠總運行費的20%50%6,而發達國

4、家污泥處置的基建投資占污水廠總投資的50%70%,因此從成本上分析，污泥已經成為直接影響污水廠正常運行的限制性因子7。傳統衛生填埋和焚燒處置方法由于產生滲濾液/二嗯英/甲烷氣、占地面積大以及工程建設投資高等問題已經不是污泥處置的主流技術8,9;污泥海洋投棄威脅海洋生態系統和食物鏈，且未從根本上解決環境問題，上世紀末，國際上簽署禁止排海公約，中國是該公約的締約國7。而作為一種可再利用物質，目前資源化率不足10%,不僅沒有從再利用角度彌補污水處理成本，反而造成了次生環境危害。降低污泥處理成本的有效手段之一是通過適當資源化處理使其獲得附加經濟效益，反補到污水處理總成本之中；而此過程的直接環境效益是避

5、免了污泥二次污染。可以說，污泥資源化處理是未來污泥處理的主流發展方向。由于污泥資源化產品使用目的和場合不同，污泥有效利用的組分和形式也不同，因此污泥資源化處理在技術上具有多樣性。據了解，在我國污水處理廠建設過程中，長期以來存在“重水輕泥”的現象。目前城鎮污水處理廠基本實現了污泥的初步減量化，但并未實現污泥的穩定化處理。據統計，雖然80%污水處理廠建有污泥的濃縮脫水設施，達到了一定程度的減量化，但約有80%的污泥未經穩定化處理，導致污泥中含有的惡臭物質、病原體、持久性有機物等污染物容易從污水轉移到陸地，使污染物進一步擴散，也使已經建成投運的污水處理設施的環境減排效益大打折扣。難題二：“上天”還是

6、“入地”？污泥的最終歸宿在哪兒？據悉，目前常用的污泥處置方式有填埋、焚燒、堆肥、建筑材料等。胡峻銘介紹，現在有31%的污泥采用土地填埋的方式處理；3.45%與垃圾混合填埋；還有約45%的污泥用來堆肥等土地利用領域，還有約3.45%的污泥進行焚燒處理。3 .污泥資源化分類按照所獲產品種類不同，可將污泥資源化技術分成：建材化技術，堆肥利用技術，能源化技術，材料化技術，污泥蛋白質利用技術。3.1. 污泥建材化技術污泥建材化是污泥資源化技術的重要發展方向之一。污泥約含有機物7080%,無機物（Al、Si、Fe、Ca）20%30%,類似于常用建筑材料的原料成分，這為污泥建材化提供了可能和條件13。污泥建

7、材化主要包括制造磚、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維板等。3.1.1 污泥制石專污泥磚在焙燒過程中病原菌可全部被殺滅，重金屬（As、Cd、Cr、Cu、Pb等）被固結，實現無害化。污泥制磚的前提是其成分與傳統制磚原料粘土具有相似性，研究表明：生活污泥燃燒產物和粘土的化學成分基本接近，在適當調整以及混入適量添加劑后，完全可以制備建筑用磚14-16。西方國家常采用污泥焚燒灰制磚15,17-20,我國則傾向采用干化污泥制磚，充分利用污泥中有機質的發熱量，降低燒磚能耗。張方梅和陳紹偉將預處理后的城市排水管污泥與粘土混合，研究了不同混合比對燒制效果的影響，制備出性能優良的建筑磚。城市污水處理廠剩余污泥進行破壁處

8、理后，用液壓板框壓濾機進行脫水，可將污泥含水率由80%降至40%以下，在此基礎上，通過增氧干化可將污泥含水率降至20%以下，將含水率20%的污泥按干重為30%的比例，加入到燒結磚原料的頁巖、粘土和煤什石中，不會影響磚的成型和含水率。再通過添加輔助原料燒制，燒結磚的強度”質量也不會受到影響，有的強度”質量還高于未摻混污泥燒結磚的強度。3.1.1.1, 污泥改性"深度脫水工藝流程圖1污泥改性深度脫水工藝流程城市污水處理廠含水率為80%的污泥，在添加一定比例污泥改性添加劑后，進入污泥改性反應罐，污泥在反應罐中經2h的反應，微生物細胞壁破裂，經高壓彈性壓榨機脫水后，含水率可降至40%以下，然

9、后再經過48-72h的增氧干化,污泥的含水率便可降至20%以下。3.1.1.2, 污泥制磚工藝流程粉碎溝泥恁輔助皿科貞或祜上或煤阡L粉碎圖2污泥制磚工藝流程如圖2,將含水量低于20%的污泥和粘土或頁巖或煤什石分別粉碎（或混合后再粉碎），與污泥磚輔助原料進行充分的混合攪拌，再經一體化的制磚設備擠壓成型制成磚坯，然后再進行自動烘干和焙燒，由于采用了新型環保旋轉式節能窯爐技術，實現了機械化、自動化、數字化，提高了磚坯的合格率，還大幅節約了能源。3.1.2 .污泥制陶粒陶粒作為一種人造輕質粗集料，因質輕、高強、保溫等特性備受關注，是具有發展潛力的新型建材。改性污泥可以制成陶粒作為建筑材料使用，污泥陶粒

10、最早由NakouziS.等提出2,是以污泥為主要原料，摻加適量輔料，經過成球、焙燒而成的。陶粒作為一種輕集料，可以取代普通砂石配制輕集料混凝土，具有密度小、強度高、保溫、隔熱、抗震性能好的特點，近年來得到了迅速發展3。但污泥陶粒技術在國內外的研究起步不久，目前的應用主要集中在將污泥作為一種陶粒燒制中的有機物添加劑，使用量少，只有10%左右47,工藝條件和原料配比急需優化。圖3污泥陶粒生產工藝簡圖圖4不同溫度下燒結體的外觀圖(MItKHI(，日門I2W1制備的輕質陶粒產品性能可依據中華人民共和國國家標準輕骨料試驗方法(GB2842-81)和中華人民共和國建材行業標準超輕陶粒和陶砂(JC487-9

11、2)來檢驗。3.1.2.1, 脫水污泥“濕法造粒-燒結”制陶粒脫水污泥的SiO2含量低，燒失量大，不具有燒脹性能8,必須添加一定量的輔料與添加劑。試驗以粉煤灰和粘土補充成陶組分SiO2和A12O3,用金屬（Na2O和K2O）含量高的沸石粉作為助熔劑。3.1.2.2, 脫水污泥“干化-燒結”制陶粒試驗3.1.3.污泥制水泥污泥制水泥的理論是污泥灰分高，其化學特性與水泥生產所用的原料基本相似，干化和研磨后添加適量石灰即可制成水泥。止匕外，水泥窯具有燃燒爐溫高和處理物料量大等特點，利用城市污泥燒制水泥同時兼具減容和減量作用。發達國家利用水泥窯處理廢棄物生產生態水泥已有20余年的歷史,而我國尚屬起步階

12、段。日本將城市垃圾焚燒灰和下水道污泥一起作為原料，生產所謂“生態水泥”，這種水泥的原料中有60%為廢棄物（污泥占20%-30%）,燒成溫度1000-1300C,燃料用量與二氧化碳排放量，都比生產普通水泥少的多。同時，利用污泥制水泥上存在一些技術問題需要解決，如污泥中含活性陰離子氯，可造成鋼筋發生小孔腐蝕，限制了污泥水泥的應用范圍脫水污泥圖8利用生態水泥建筑表面3.2. 污泥堆肥利用3.2.1 污泥肥效城市污泥含有大量的有機質和一些植物必需養分，在消除重金屬與病原菌之后，可部分替代化肥。與純豬糞和豬廄肥相比，我國城市污泥N、P、K總養分含量平均達到48.3g/kg,TN和TP含量比純豬糞高31%

13、和59%,比豬廄肥高188%和204%,但K含量比純豬糞和豬廄肥低38%和62%,施用時若補充鉀肥，則可獲得由于化肥的農用效果40o同時，經處理后的污泥是一種生物質肥料，替代化肥厚可以有效避免農業面源污染，環境效益明顯。3.2.2 ,堆肥機理污泥堆肥就是將污泥與調理劑（鋸末、秸稈、樹葉、糞便、垃圾）及膨脹劑（木屑、秸稈、花生殼、玉米芯等）在一定條件下（pH、C/N、通氣、水分、溫度）進行堆謳，利用細菌、放線菌、真菌等微生物作用，促進可被生物降解有機物可控制地向穩定的腐殖質轉化的生物學過程。污泥經堆肥化處理后，病原菌、寄生蟲卵、雜草種子幾乎全部被殺死，無臭味，重金屬有效態含量降低，速效養分含量增

14、加，是一種性質穩定的生物肥料。污泥堆肥除可施用于農田、園林綠化、草坪、廢棄地等外，還可用作林木、花卉育苗基質，能降低育苗成本42,有較好的經濟效益、環境效益和社會效益43堆肥化過程有好氧堆肥和厭氧堆肥兩種，目前污泥堆肥化基本上采用的是好氧堆肥。好氧堆肥過程由四個階段組成，即升溫階段，高溫階段，降溫階段和腐熟階段44。每個階段的優勢微生物和原生動物種群結構不同，利用不同階段的堆肥產物作為食物和能量源，直至穩定腐殖質物質形成45。3.2.3 .利用途徑3.2,3,1園林綠地利用污泥堆肥用于城市園林綠地，避開了食物鏈，減少了運輸費用，為城市園林綠地養護提供廉價有機肥46o3.2.32 農田土壤利用農

15、田經連續耕作，植物根系對礦物質不斷獲取，土壤中有機質和礦質元素都很缺乏。污泥堆肥施入土壤后，能改變土壤的理化性質，增加土壤N、P、K含量，調節土壤pH值，促進團粒結構的形成，改善土壤透水性、蓄水保肥性、通氣性及耕作性。323.3. 礦業廢棄地修復我國大部分非金屬礦山廢棄地中并不含過多的重金屬元素和有毒物質，將污泥堆肥處理后，可作為有機肥料替代品或土壤改良劑，施用于礦山廢棄地，對其進行復墾。將生活污泥與礦業生產中廢棄的礦砂、礦泥按一定比例混合，重構適合速生草本植物生長的耕層土壤，加快土壤腐殖質層的產生和熟化，最終達到了農業復墾的目的，該方法的核心是控制生活污泥的摻量60o3.3. 污泥能源化技術

16、污泥的能源化技術主要基于污泥中存在有機成分，從元素角度分析，污泥中碳含量占到30%以上，主要存在于揮發分當中。氧含量和煤炭相比偏高，氮和硫的含量和煤炭中類似。不同來源污泥的干基發熱量也有較大的差別，為1020MJ/kgo污泥能源化利用的途徑有消化、熱解、氣化、燃燒、共燃燒、微生物燃料電池（MFC）等。消化可將污泥中有機質轉化為沼氣，然后通過燃燒產生熱值和發電；熱解和氣化可以得到燃氣和焦油；干化后的污泥的熱值與褐煤相當，燃燒可以實現這部分能量的轉化和利用；MFC則可直接將有機污染物降解同時產電。從表1可以看出，干燥污泥中還有少量水分，揮發分的含量超過50%,灰分占到30.8%40.3%,固定碳含

17、量為3.8%6.8%。和煤炭相比，污泥中的揮發分和灰分較高，固定碳含量偏低。表L污泥的工業分析和元素分析序號工業分析J%元*方）折型揄嗎文獻MVAFCCHONS14.359.3JI5.431*524.510.9016,7741町58.550.S3835A23.曲0.723.56455.940.32SJB4.4214.1.41.220.4812.79畫472175&34.S7JJS.70JfLL5加|952.56A31.J斗上Q*ILIJh公用43.67S2J53.4N35.fiKJ.4K3府1.4：fill土B一為未檢審日I工業分析M.V.A,FC值分別指水分.輝境好.次時.”定嫌工業

18、分析結果中文妣9、口句為燥茶,文的II.1同為收到甚.由表2可以看出，污泥及污泥灰中的化學成分主要為SiO2、A12O3、Fe2O3和CaO,其中Fe2O3和CaO主要是不同的沉降過程中加入的絮凝成分。由于處理工藝的不同，還會造成污泥中的磷含量出現較大差別。表2污泥及污泥灰的化學成分單位二%序片SiO：Al0CaOMpONel®K中PqTrOj文械17.112.S77.A51.52.S00.070.2823713J25.122J7£豺IK副3丁9口細0.242.370-13.1011門.76539IJ.W5L942MO.OS一6.0J0.33.H424J11.7115.14

19、34.7017114眼MS311.11L3.1723.492邪05317.13一N29.4313.01.4U)12LJ3.513口5|712.47312A2.20J:1.8£1.5J2.7L.515居26_4NJJ9.61.40.41.60.615.7L.315J注:一為人檢場“：文蜘皿.司為污泥中的比例,文劇網.L$的足/文史中的比例3.3.1 厭氧消化通常認為厭氧處理過程經歷水解發酵、產氫產乙酸、產甲烷3個階段27。污水處理過程產生的剩余污泥，進入消化設施，通過控制pH值、營養物比例（主要為C/N）、含水率、溫度、停留時間（SRT）等，實現污泥的穩定化和甲烷等燃料氣體的產生28o

20、城市污水厭氧處理進入厭氧反應器的污泥COD去除率為40%50%,產氣量為0.81.2m3/kg污泥（無灰基）沼氣熱值15.927.8MJ/m331。傳統的好氧-厭氧水處理工藝在好氧階段將大量的可溶性有機污染物轉化為CO2,該過程耗能一般占到污水處理能耗的50%,且直接產生CO2氣體，存在巨大的能源浪費。如果能將好氧段處理的有機物有效回收利用，既可節約能耗又可實現該部分能量回收。因此，有研究者提出完全采用厭氧處理污水中有機物的設想，從而實現凈產出能量的愿望，但也存在污水中COD偏低不適宜厭氧工藝的運行的問題。厭氧消化工藝成熟，產生的沼氣可實現能源化利用，如北京高碑店污水廠沼氣發電可滿足廠內20%

21、的用電需求33。但是，由于投資較高，工藝復雜，運行有一定難度，厭氧消化并未得到很好的普及應用，已建成的消化設施也有部分未正常運行30。目前污泥厭氧消化主要還是作為污泥穩定的手段，產生的沼氣并沒有充分利用30,也造成一定的二次污染及能源浪費。消化污泥含水率及有機物含量依然較高，仍需進一步處置34。生污泥o(K；;=snrGVrs/iEMlGR35C；=2T8/(I>c感化污吸污.氣硝化氣/沼氣)+污泥上清液*_二一！I)-MMf|RNffi45%=22f5gEI7|E.山ioo%=5nt.MMBITS/(Em1)11<g55%=27.5后bgr,L圖9消化前后污泥組分對比設多極用力調

22、節器的強壓箱沼氣過飛沼氣鍋爐分需器廢氣燃燒器J直接供給沼氣備用點火氣源低壓沼氣發電機低壓沼氣發電機q壓力電動腳?流量計出負壓防止閥手動腳機械排氣閥圖喇寺壓力調節圖0真空壓力安全閥*止回陶防過壓排氣腳消熔器n冷at水雜質去除器圖10污水處理廠污泥厭氧消化沼氣利用系統示意3.3.2 燃燒和共燃燒共燃燒技術指利用現有的燃煤鍋爐35、垃圾焚燒爐等將污泥和煤、市政垃圾等進行混合共燃。共燃燒的優勢在利用了現有的成熟設備和運行操作經驗，不需要新的投資和建設。同時，先進的燃煤設備以及垃圾焚燒設備等已經配備了完善的尾氣收集處理系統，可以有效控制污染物的排放19煙氣肉心液離心液旅汽加熱F化機焚燒用爐圖ii德國漢堡

23、污水處理廠污泥處理工藝流程消化過程中有大約一半的有機物轉化為沼氣，消化后污泥的含水率約為96.7%。消化污泥在離心機中脫水到含水率為78%,然后在蒸汽加熱干化機中干化到含水率為58%。干化后的污泥和污水處理中產生的柵渣一起進入流化床焚燒鍋爐焚燒。焚燒產生的廢氣進行尾氣處理后排放。模式不需要任何外加燃料而且可以為污水廠提供所需用電量的60%和用熱量的100%,。3.3.3 熱解和氣化（目前還沒有相關的工業化報道）熱解是在無氧或惰性氣體環境下有機物的熱分解過程，產生燃氣（CH4、H2等）、焦油以及焦炭等。在熱解的過程中，污泥中的水分先揮發，隨著溫度的升高，有機組分逐漸分解成一些大分子碳氫化合物，進

24、而轉化為CH4、H2、焦炭等，水分的存在會部分參與反應過程50。影響熱解的因素主要包括溫度、停留時間、壓力、原料特點、湍流特征等51。污泥熱解的產物主要分為氣體、液體、固體三部分，三者的比例范圍分別為10.7%26.6%、23.5%40.7%、46.1%63.0%,其中固體組分會高于測得的灰分所占的比例520氣體主要為H2、CO、CO2、CH4、N2,還有一些小分子碳氫化合物，其中可燃氣體組分可以占到總氣體總體積的48%62%53-55,熱值可達1200013000kJ/m356o污泥熱解產生的液體組分較為復雜，為焦油，包括長鏈碳氫化合物、芳香姓:、脂肪族化合物等55,57-58o固體產物為焦

25、炭及灰分，其中有一定含量的重金屬，可能會對后續的處置及利用產生影響50,54,56o3.3.3.1, 溫熱解高溫熱解法污泥高溫熱解法是在惰性氣體環境中實現對污泥的分解，其具有污泥體積大量減少，重金屬有效固定4,重金屬熱析出量較低5,且產生較少的有害物質等特點。另外，如果高溫分解控制在一定的條件下或經過某些化學處理，殘留的固體物質如燒焦的炭化物能考慮作吸附劑，用于控制工業空氣污染和去除污水處理過程中產生的氣味6。污水污泥高溫熱解過程可以同時產生大量的氣體及油類物質，這些物質具有較高的熱值，可被用作燃料或化學原料。溫控儀物電陽爐脫脂粉過灌器累計流量計轉子U型壓力計焦油收集器圖12污泥固定床熱解工藝

26、流程傳統的固定床和流化床熱解污泥研究都是在500c左右，大的加熱速度、短的停留時間可以促進液體產物的形成7-8。而且，如果溫度增大到7C,油類中的多環芳姓（PAHs）的含量越大9-i0,甚至發現了6個環的多環芳%PAHs中的許多物質會致癌和致突，對人體的健康產生危害，因此使用傳統高溫熱解污泥存在一定的風險，產生的油類的應用也受到很大的限制。目前微波技術已經被引入生物、煤、石油及部分有機廢物的高溫分解領域。3.3.3.2, 彳氐溫熱解低溫熱解法通過在無氧的條件下加熱污泥干燥至一定溫度（小于500'C）,由于干儲和熱分解作用使污泥轉化為油、反應水、不凝性氣體（NNG）和炭4種可燃性產物。反

27、應水不冷凝氣體圖13低溫熱解制油反應過程示意低溫熱解制油有許多優點fuel:（1）設備較簡單，無需耐高溫、高壓設備。（2）能量回收率高，污泥中的炭約有67%可以以油的形式回收，炭和油的總收率占80%以上。（3）對環境造成二次污染的可能性小。經評價，處理后污泥中絕大多數重金屬進人炭油中，其中90%以上被氧化固定在炭中，在以后的使用過程中會被進一步氧化到無害化，由于處理溫度低、不凝氣產量小，可減少SO2,NOX,二嗯英帶來的二次污染。（4）與焚燒技術投資相當或略低，運行成本僅為焚燒法的30%左右。這種方法的不足之處在于：低溫熱解制油技術所采用的污泥需經干燥脫水，使其含水率在5%以下，這樣就要消耗大

28、量的能量。所以這種技術的能量剩余不是很高，能量消耗比為1.16（能量輸出比上能量消耗）Ls1。另外，在產生的油中會產生大量的多環芳姓物質，對環境產生不利的影響。3.3.3.3, 污泥直接油化污泥直接熱化學液化技術的源頭可以追溯到1913年德國人F.Bergius進行的高溫高壓（400-.4509C,20MPa）加氫，從煤或煤焦油得到液體燃料的實驗。這項技術后來稱作煤的直接液化技術。鑒于污泥低溫熱解制油需要對脫水污泥進行干燥處理而需要很大的能量以及相應的投資，美國、英國、日本對污泥直接熱化學液化法研究較多。此法是將經過機械脫水的污泥（含水率約為70%80%）,在N:環境下在250340C加壓熱水

29、中，并以碳酸鈉彳為催化劑，污泥中有近50%的有機物能通過加水分解、縮合、脫氫、環化等一系列反應轉化為低分子油狀物，得到的重油產物用萃取劑進行分離收集。重油產品的組成和性質取決于催化劑的裝填與反應溫度。反應過程可得到熱值約為33MJikg的液體燃料，收率可達50%左右（以干燥有機物為基準），同時產生大量不凝性氣體和固體殘渣。反應的基本流程見圖20分離溶劑人脫水污泥_*反應器氣/液分離，成品油溶劑分離固體殘渣廢水圖14污泥直接液化基本流程反應產物用溶劑萃取法分離，常采用二氯甲烷作有機溶劑。把能溶于二氯甲烷的部分定義為油相。可分別獲得幾個微分：油相、水相和固相。分離過程見圖30圖15直接液化產物分離

30、示意污泥直接液化的優點是采用的污泥只需進行機械脫水，不必消耗能量對污泥進行干燥，能量剩余率較高，而且它的收率較高為50%。但是這種技術的缺點也是十分明顯的：一是反應需要較高的壓力，對設備的要求較高。二是熱化學液化法雖然降低了污泥的污染，但是在反應過程中產生大量的難聞氣體。說明熱解過程中產生大量有害的氣體，限制了這種技術的應用。另外，產物中會有2%)3%的N:殘余，燃燒過程會有氮氧化合物生成，容易對大氣造成污染，應采取相應措施加以控制。污泥氣化工藝是污泥原料在氣化裝置中置于缺氧狀態下氧化燃燒和還原，使能量轉換成可燃氣體的過程"污泥熱解氣化過程中涉及一系列復雜的燃燒！還原！裂解乃至聚合反

31、應，這些反應變化在復雜的相平衡條件下相互影響，在以空氣為介質的反應器中，總的反應式可寫成CHj*+0.4()2+(L5NJTV7co+0.3CO：+0.6H1+0HQ+(L5NJ二H=一一一二HFhr二I,lF3圖16污泥氣化工藝流程氣化指在一定的溫度和壓力條件下，通過工藝控制，有機物轉化為可燃的合成氣的過程。和熱解不同的是，氣化過程有水和氧氣的參與。氣化包括干燥、熱氣化反應是在一定量氧化劑（空氣！氧氣!水蒸氣）的幫助下，污泥中的固態可燃物經過熱化學處理，轉化為氣態可燃物質"污泥氣化步驟可以概括為！個過程：（"）干化，使殘留水分蒸發"（#）熱裂解反應，細胞子或高分

32、子在裂解后得到充分揮發"（!）氣化反應過程，即炭物質的不充分氧化反應過程"固態燃料轉化為氣態，反應過程同時產生大量氣體！氧氣和水蒸氣"污泥的脫氣過程也稱為焦化過程，過程中高分子結構被分解”這一工藝過程需要的溫度是"$!左右，產生的殘渣含碳比例很低，產生的氣體凈化后具有較高熱值，可用于發電"圖17氣化處理前后的污泥樣本（注：左為氣化處理后含固80%的污泥，右為含固小于50%的氣化前污泥）解、氧化、還原4個過程59。有采用污泥單獨氣化，也有和其它物質混合氣化。和熱解不同的是，氣化過程的液態產物較少，大約為5%,主要產物是合成氣和灰渣。合成的氣體主要

33、為H2、CO、CH4、N2、CO2等，其中可燃氣體可占到氣體組分的18.5%41.3%60-61。氣化過程會產生一些有害氣體，主要包括HCl、SO2、H2S、NH3、NO2等，需要在利用之前進行凈化。污泥氣化的機理如式(1)式(8)僑工氧化區C+O2-CO?AZ/=-406kJ/mol(1)2C+O2-2cO,A/=-123kJ/mol(2)還原區C+O2-2cO,A/=162kJ/mol(3)C+112O-CO+H2,162kJ/mol(4)C+H?O-CO2+2H2,AZ/=75kJ/mol(5)C+2H2-CH*A/=-87kJ/mol(6)CO+112O-CO2+H2,AZ/=-42k

34、J/mol(7)2C+2H2O-CO2+CH4,AZ/=-llkJ/mol(8)影響氣化過程的因素包括溫度、催化劑、燃料屬性(如粒度、表面特點、含水率、形狀、揮發分、含碳量等)64-65o氣化主要設備有固定床、流化床兩大類。通過工藝的優化和控制，實現高效產生可燃合成氣的目的。采用熱解和氣化方式可以將污泥中的有機組分轉化為燃料氣體及焦油，進行能源化利用，近年來得到了較多的研究。污泥的熱解和氣化過程是弱還原條件下的熱化學反應過程，和燃燒相比規避了二氧化硫、氮氧化物和氯代化合物的生成等問題，獲得的燃氣凈化后進行利用，避免了燃燒產生的二次污染。熱解和氣化實現了污泥的最大程度的減量化，但同時，兩種技術的工藝過程較為復雜，對運行操作有較高的要求。污泥的高含水率不利于直接利用，需要脫水干化處理。止匕外，由于污泥的高灰分特征，仍需要對最終灰分的處置進行重金屬浸出等評估。3.3.4 MFCMFC(microbialfuelcell)技術是通過微生物作用，將污水中有機物中的化學能直接轉化成電能，有機物同時得到降解實現污水的凈化，達到污泥能