水熱干化技術破解污泥脫水難題

　　清華大學環境科學與工程系的王偉教授致力于污泥水熱干化技術研究27年，對其反應機理、工藝條件等進行了全面而深入的研究。目前，工藝系統已經較為成熟，同時通過開發二次閃蒸換熱技術，能耗也顯著降低，使實現工業化應用成為了可能。
　　2008年7月，清華大學、北京健坤偉華新能源科技有限公司以東莞市污水處理廠的市政污泥為處理對象，建設了污泥水熱干化技術示范工程。2009年3月初，業內污泥處理的專家組參觀了示范工程，并且給予了積極的評價。
　　脫水何以成為污泥處理的關鍵？
　　如何高效低耗地將污泥含水率由80％降低到60％，成為保障污泥有效處置的技術關鍵
　　目前，一般污泥處理技術無論是脫水還是進行消化抑或直接處理都面臨效率低、能耗高的難題，污泥的細胞質/膠體結構是導致污泥處理處置的技術瓶頸和資源化利用的關鍵障礙。
　　污泥中含有大量的微生物細胞和有機物膠體，導致了污泥脫水困難，通常脫水泥餅含水率高達80％左右。目前，污泥處置的手段主要包括堆肥、填埋和焚燒。
　　污泥用于堆肥物料時，通常需要添加調理劑降低含水至50~60％，需要添加的調理劑總量約為污泥的60％，如污泥堆肥產品的銷路不好，污泥量不但沒有減少反而增加。
　　國內個別城市用垃圾衛生填埋場接納污泥，由于污泥含水率高，容易造成填埋作業困難、滲濾液水質惡化和填埋堆體不穩定，實際上國內大部分垃圾衛生填埋場拒絕污泥進場。
　　焚燒是實現污泥減量化的有效手段，通常要求焚燒物料的熱值大于1200千卡/千克，根據市政污泥的平均泥質水平，只有含水率小于50％時才能滿足這一要求。
　　填埋、堆肥和焚燒都不宜直接處理含水率80％的脫水泥餅，為滿足處置標準和工藝需要，含水率至少要降低到60％以下。如何高效低耗地將污泥含水率由80％降低到60％，成為保障污泥有效處置的技術關鍵。
　　污泥脫水難題的破解之道
　　污泥水熱干化技術相對于其他改性技術，可以同時實現污泥脫水性能和厭氧消化性能改善
　　污泥脫水困難是由于污泥中的水受到多種作用力的束縛，清華大學王偉老師的課題組在實驗室采用熱力學解析手段對污泥的脫水性能進行了定量分析，結果顯示，在脫水機可能提供的功率條件下，脫水污泥含水率由80％左右進一步降低是很難實現的。
　　水熱干化技術(見本報3月19日6版《污泥脫水有了新方法》)通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解，破壞污泥的膠體結構，可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。隨水熱反應溫度和壓力的增加，顆粒碰撞幾率增大，顆粒間的碰撞導致了膠體結構的破壞，使束縛水和固體顆粒分離。另外，加熱使污泥中的蛋白質分解，細胞發生破裂，胞內的水分被釋放。經過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下，機械脫水可使含水率大幅度降低。污泥的水解宏觀上表現為揮發性懸浮固體濃度的減少和COD、BOD以及氨氮等濃度的增加。