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2009 年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集 污泥生物干化研究进展与展望 郭松林 1，陈同斌 1，高 定 1，郑国砥 1，张 军 1，杜 伟 2 (1.中国科学院地理科学与资源研究所 环境修复中心，北京 100101；2.北京中科博联环境工程 有限公司，北京 100080) 摘 要：介绍了一种新兴的污泥生物干化技术，该技术充分利用微生物高温好氧发酵过程中 有机物降解所产生的生物能，配合强制通风促进水分的蒸发去除，从而实现污泥快速干化。干化 过程受物料特性、堆体环境以及通风策略的影响，实时在线监测和反馈控制有利于提高生物干化 的效果。与热干化、好氧堆肥相比，该技术具有投资低、占地面积小、能耗和运行成本低、产品 用途??活等优点。 关键词：城市污泥； 生物干化； 经济节能； 通风策略 随着我国污水处理率和污水处理程度的不断提高，城市污泥产量也逐年增加。城市污泥是以 好氧微生物为主体，同时包括混入污水中的泥砂、纤维和动植物残体等固体物质，以及吸附的有 机物、重金属、病菌、虫卵等物质。大量的城市污泥若不加以妥善处置，将会造成严重的二次污 染。 目前污泥处置的方法主要有填埋、土地利用和焚烧等[1]。由于城市污泥通常含水率较高，经浓 缩脱水处理后仍高达 80%左右，具有体积庞大、不利运输、性质不稳定等特点。直接填埋将会占 用大量土地，同时会产生渗滤液污染地下水；土地利用则因运输量大、分散困难、容易污染地下 水而受到很大限制；直接焚烧也会因为含固率低而导致热值太低，无法维持有效自燃而需耗费大 量辅助燃料，使处置成本明显增加。因此，对城市污泥进行干化处理、降低污泥含水率，是解决 目前在污泥处置过程中所遇到的许多问题的关键。 传统的污泥干化法采用污泥干化场的形式，将污泥堆积在室外的干化场，通过自然通风和重 力作用对污泥进行干化。现代化的干化工艺主要为热干化，即通过外加热源将污泥中水分蒸发的 一种工艺，它具有占地面积小、减量化明显、产品用途灵活等优点。但是热干化工艺也存在很多 问题，主要是投资和运行费用高、设备运行能耗高，并且具有粉尘爆炸安全隐患，难以在我国进 行大面积推广应用。因此，发展一种更经济、更节能的干化技术成为我国城市污泥处理的迫切需 要。 本文通过介绍一种新兴的污泥生物干化技术，并结合国内外的研究进展，对生物干化的应用 前景进行了展望，以期能更有效地处理与处置我国的城市污泥提供参考。 1 生物干化概述 1.1 定义 生物干化(biodrying)最早是由美国康奈尔大学 jewell 等人于 1984 年研究牛粪生物干燥的操作 参数时提出的[2]，有时也叫做生物干燥、生物稳定，其准确定义目前尚未见文献报道。笔者在总结 - 412 - 2009 年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集 前人研究成果的基础上，对生物干化进行如下定义：通过采取过程控制手段，利用微生物高温好 氧发酵过程中有机物降解所产生的生物能，配合强制通风促进水分的蒸发去除，从而实现快速干 化的一种处理工艺。 生物干化最大的特点在于无需外加热源，干化所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于 物料本身的生物能，因此是一种非常经济节能的干化技术，这也是生物干化与其他干化工艺(如热 干化)的最大区别。作为现代化的工业技术，生物干化的另一个特点是加入了人为的过程控制策略， 对物料进行强制鼓风，从而促进整个干化过程，缩短干化周期。同时具备这两点才能算真正意义 上的生物干化工艺。 1.2 原理 城市污水处理厂的污泥中含有大量的水分，水分子分别吸附在固体物质的不同孔道中，由于 毛细现象的存在及不同表面的吸附作用力不同，可将其分为自由水(约占 70%)和束缚水(约占 30%)， 其中束缚水由于吸附力较大，难以通过简单的机械方法去除。 现阶段应用较多的热干化是利用燃煤、燃油或高热蒸汽直接或间接提供热能，使污泥中的水 分蒸发，从而达到干化的