0 引 言

　　《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》 以及《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》) 指出，煤炭是我國(guó)的主體能源和重要原料。適度發(fā)展煤炭深加工產(chǎn)業(yè)，既是國(guó)家能源戰(zhàn)略技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)能儲(chǔ)備的需要，也是推進(jìn)煤炭清潔高效利用和保障國(guó)家能源安全的重要舉措。《規(guī)劃》 提出全面推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，努力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，發(fā)展現(xiàn)代煤化工是符合中國(guó)國(guó)情的煤炭清潔開(kāi)發(fā)利用的道路。煤化工產(chǎn)業(yè)耗水量巨大，產(chǎn)生的污水量也大， 污染物濃度高。而在煤炭資源豐富的地域，往往水資源稀缺，因此水資源和環(huán)境問(wèn)題已成為制約煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸， 尋求處理效果更好，工藝穩(wěn)定性更強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用更低的污水污泥處理技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)煤化工污水污泥“ 零排放 ”，已經(jīng)成為煤化工發(fā)展的自身需求和外在要求。

　　污泥是污水在處理過(guò)程中經(jīng)絮凝沉淀后產(chǎn)生的絮凝物，其產(chǎn)量大、含水高，同時(shí)富集了大量重金屬離子和少量的病原微生物等有害物質(zhì)，已被列為危廢，若不加處理任意排放，易造成環(huán)境的二次污染。在城市化和工業(yè)發(fā)展過(guò)程中污水的產(chǎn)量每年急劇增加，全國(guó)污水處理能力在每天1.39億t 以上，經(jīng)過(guò)污水處理廠處理后產(chǎn)生了大量的污泥。污泥的主要處置方法是填埋、焚燒以及干化，而隨著環(huán)保要求不斷提高，傳統(tǒng)的污泥處置方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要，因此污泥資源化利用技術(shù)越來(lái)越受到重視。本文主要闡述污泥資源化利用的主要方向，并結(jié)合中煤陜西榆林能源化工有限公司污水污泥利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為探索污泥的資源化利用提供參考。

　　0 煤化工企業(yè)污泥現(xiàn)狀

　　現(xiàn)代煤化工是以煤為原料，生產(chǎn)清潔能源和化工產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)，主要包括煤制氣、煤制油、煤制乙二醇以及煤制烯烴等�，F(xiàn)代煤化工是煤炭清潔高效利用的重要方式之一，其生產(chǎn)的油品和天然氣有助于緩解我國(guó)在石油和天然氣等資源對(duì)外的依賴程度，維護(hù)我國(guó)能源安全。因此，發(fā)展現(xiàn)代煤化工具有重要意義。而影響煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題之一是水， 因煤化工廢水排放強(qiáng)度大、毒性強(qiáng)、波動(dòng)大等特性， 加之煤質(zhì)特性差異，造成了很難有特定的工藝技術(shù)能夠穩(wěn)定、高效、可靠的處理煤化工廢水問(wèn)題。

　　隨著我國(guó)在煤化工領(lǐng)域各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，多項(xiàng)核心技術(shù)已具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，新建煤化工項(xiàng)目遍地開(kāi)花，煤化工規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得工業(yè)污水產(chǎn)量也迅速增長(zhǎng)，因污水中含有難降解、難以脫除的有機(jī)物，難以直接利用，從而制約了煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。我國(guó)環(huán)保要求不斷加強(qiáng)，政府和企業(yè)近些年也加大了對(duì)工業(yè)污水的處理投資，因此大型煤化工企業(yè)都配套相應(yīng)的污水處理廠，隨著污水處理廠數(shù)量迅速增加，處理污水的能力也迅速提高，導(dǎo)致污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥量急劇增加。

　　煤化工的快速發(fā)展，雖然對(duì)煤炭進(jìn)行了清潔高效轉(zhuǎn)化，同時(shí)也生產(chǎn)了污水污泥。目前企業(yè)對(duì)污泥的處置方法有限，又因環(huán)保政策要求，往往是將污泥外送交由具有危廢處理資質(zhì)的單位進(jìn)行處置，在陜西地區(qū)固含17%的污泥外送處置費(fèi)用為3 400 元/t，部分地區(qū)更是高達(dá) 6 000 元/t，處置污泥極大的增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅水煤漿氣化為主的煤化工企業(yè)每年產(chǎn)生固含 5%的污泥高達(dá) 450 萬(wàn)t，污泥處置費(fèi)用約 45 億元。煤化工企業(yè)的污泥外運(yùn)處理費(fèi)用高，若實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用后，可為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還可節(jié)約大量原煤和水資源，因此結(jié)合煤炭氣化工藝對(duì)污泥進(jìn)行資源化利用已經(jīng)成為重要的研究方向。因污泥所含有機(jī)質(zhì)具有一定熱值，為污泥資源化利用提供了基本條件，將其摻入氣化水煤漿中是非常好的資源化利用方向。

　　2 污泥處置技術(shù)與資源化利用分析

　　污水污泥的處理是解決城市和工業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期以來(lái)隨著我國(guó)新建污水廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，污水處理已取得較快的發(fā)展，而污泥處理相對(duì)滯后。從全球范圍看，傳統(tǒng)的污泥處置技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)成熟，主要有填埋處理、焚燒、土地利用以及填海等，但土地填埋、露天堆放等方式，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中若處理不當(dāng)易造成污泥二次污染等嚴(yán)重后果。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)保的要求不斷提高，傳統(tǒng)的污泥處置技術(shù)已經(jīng)不是有效處理污泥的最佳方法。污泥資源化利用已經(jīng)成為污泥處理的主要方向， 包括堆肥利用技術(shù)、建材化技術(shù)、能源化技術(shù)、材料化技術(shù)、污泥蛋白質(zhì)利用技術(shù)。

　　2.1 傳統(tǒng)污泥處置技術(shù)

　　目前污泥處置技術(shù)主要有3 種，衛(wèi)生填埋、污泥焚燒以及土地利用，污泥處置技術(shù)因各國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平不同而有所差異，發(fā)達(dá)國(guó)家因工業(yè)發(fā)展較早，污泥處置技術(shù)比較完善，其中土地利用占比較大。我國(guó)污泥處置技術(shù)雖起步較晚，但隨著政府不斷加強(qiáng)執(zhí)行污泥無(wú)害化處置政策，污泥處置技術(shù)已與發(fā)達(dá)國(guó)家基本持平。

　　1) 填埋處理。污泥填埋技術(shù)是最早用于處理污泥的技術(shù)，經(jīng)過(guò)很多年的發(fā)展，填埋處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟。近些年來(lái)我國(guó)污泥量不斷增加，填埋需求量也大幅增加，填埋需要大面積選址占用土地，因我國(guó)城市化進(jìn)程加快，可用土地也越來(lái)越少， 且污泥填埋處理技術(shù)無(wú)法避免環(huán)境污染，僅是延緩污染時(shí)間，例如有害金屬和成分下滲會(huì)污染地下水等，因此填埋處理技術(shù)不是處理污泥的最佳方法。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://m.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2) 污泥焚燒。污泥焚燒也存在這類問(wèn)題，焚燒溫度低會(huì)導(dǎo)致二噁英等有害氣體產(chǎn)生，污染環(huán)境。在我國(guó)一些地區(qū)依然運(yùn)用填埋處理技術(shù)處理污泥，可是大部分地區(qū)由于填埋場(chǎng)地的選址與運(yùn)輸花費(fèi)等相關(guān)問(wèn)題，在很大程度上限制了其普遍運(yùn)用。因此污泥焚燒填埋處理技術(shù)不是處理污泥的最佳方法。

　　3) 土地利用。污泥中富含有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等成分，具有較強(qiáng)的黏性和吸水性，能夠改善土壤的物理化學(xué)特性，有利于形成土壤團(tuán)粒，較少水土流失，提高土壤的肥力和保水能力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

　　雖然污泥具有改善土壤特性以及修復(fù)鹽堿地、沙地等優(yōu)點(diǎn)，但其含有病原體以及有害物質(zhì)等，若不經(jīng)處理直接進(jìn)行土地利用，濃度過(guò)高的有害物質(zhì)會(huì)滲入地下水造成污染，且重金屬有可能通過(guò)食物鏈威脅人類健康，因此污泥土地利用必須先解決上述問(wèn)題。

　　2.1 污泥資源化利用技術(shù)

　　1) 污泥燃料利用技術(shù)。污泥中含有大量有機(jī)物，具有一定熱值，通�？膳c煤或水煤漿混合制成型煤燃料或水煤漿燃料。制作型煤是利用污泥的粘結(jié)性，按一定比例與煤粉和其他添加劑混合制成污泥型煤。制作水煤漿燃料是將污泥、煤、水和添加劑按比例混合經(jīng)研磨制成具有流動(dòng)性的新型污泥燃料，其特點(diǎn)為漿狀，可以通過(guò)管道用泵輸送，能像液體燃料一樣霧化燃燒。污泥燃料化利用可充分利用其自身發(fā)熱量，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)可替代部分新鮮水，既節(jié)約了水資源又對(duì)廢水進(jìn)行了回收利用，具有重要的社會(huì)與環(huán)境效益。

　　2) 污泥材料化技術(shù)。污泥資源利用主要的途徑有污泥建材利用，部分污泥可通過(guò)特殊加工制作成污泥磚、水泥以及粉體摻和料等建材原料，實(shí)現(xiàn)污泥的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。除此之外，還有學(xué)者研究了污泥制成新型材料，例如生化纖維板，它是經(jīng)過(guò)熱壓處理使污泥中的蛋白分子產(chǎn)生改性作用， 再經(jīng)脫脂和漂白等處理壓制成板材，目前我國(guó)在污泥建材利用方面的技術(shù)相比發(fā)達(dá)國(guó)家還不成熟，仍需要繼續(xù)研究。

3)

污泥堆肥技術(shù)。污泥堆肥技術(shù)是在20 世紀(jì)年代逐漸發(fā)展起來(lái)的污泥處理技術(shù)，通常是利用微生物的作用將污泥中的復(fù)雜有機(jī)物降解轉(zhuǎn)化成比較穩(wěn)定的有機(jī)物，同時(shí)將污泥中的易揮發(fā)組分進(jìn)行降解，使污泥的物理性狀得到改善。最終高溫處理后的污泥沒(méi)有了病原體等微生物，形成的堆肥產(chǎn)品能夠充當(dāng)土壤改良劑等。污泥堆肥技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，雖然取得較大進(jìn)步，但仍存在許多待解決的問(wèn)題，需要繼續(xù)研究，例如污泥經(jīng)過(guò)堆肥利用后， 雖解決了含有微生物病原體、含水量高等問(wèn)題，但其中重金屬等尚未根除，因此要使污泥成為安全、有效的堆肥資源，還需針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行探索研究。

　　2.2 污泥處置技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

　　填埋、焚燒、土地利用等傳統(tǒng)污泥處置方法不僅運(yùn)行費(fèi)用高，而且不能完全消除污泥對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害。污泥的無(wú)害化處置以及資源化有效利用是人類共同關(guān)注的問(wèn)題，污泥的處置與利用也應(yīng)當(dāng)兼顧到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。我國(guó)污泥資源化利用與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然較為落后，利用率不到 10%，伴隨著污泥的產(chǎn)量不斷增多，差距仍會(huì)擴(kuò)大。因此結(jié)合我國(guó)工業(yè)進(jìn)程發(fā)展開(kāi)發(fā)出針對(duì)性的污泥資源化利用技術(shù)具有重要意義。

　　2 中煤陜西公司污泥利用情況

　　中煤陜西榆林能源化工有限公司設(shè)計(jì)年產(chǎn)烯烴 60 萬(wàn)t， 采用水煤漿氣化技術(shù)， 每年產(chǎn)生固含5%的污泥高達(dá)12 萬(wàn)t，污泥作為危廢外送處理費(fèi)用極高，因此中煤陜西公司長(zhǎng)期以來(lái)不斷探索污泥資源化利用的方式， 因污泥本身含有一定熱值，在高溫高壓條件下將其含有的危害有機(jī)質(zhì)和可燃物進(jìn)行氣化，既能充分利用其熱值又能替代部分水資源，可最大程度的保護(hù)環(huán)境，同時(shí)可為中煤陜西公司大大降低污泥處置費(fèi)用。中煤陜西公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)脫水后的污泥進(jìn)行了分析，具體分析見(jiàn)表1。從表 1 可明顯看出， 污泥含水量高、揮發(fā)分高，且具有一定熱值，可摻入至煤漿中再送入氣化爐高溫氣化。

　　3.1 直接摻燒法

　　原煤破碎后，與水、添加劑經(jīng)過(guò)研磨混合制得水煤漿，制備出的水煤漿再送入氣化爐高溫氣化。制備水煤漿主要設(shè)備為棒磨機(jī)，中煤陜西公司曾嘗試將污泥水直接加入到棒磨機(jī)中，與煤漿混合后進(jìn)行氣化，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于污泥水的加入，造成煤漿粘度急劇增加，煤漿流態(tài)變差，使得煤漿堵塞棒磨機(jī)的出料篩網(wǎng)，設(shè)備故障率提高，生產(chǎn)過(guò)程被迫降低煤漿濃度，極大的降低了氣化經(jīng)濟(jì)性。主要原因?yàn)槲勰啾缺砻娣e大、含水率高、含有起到增粘作用的聚丙烯酰胺。

　3.2 煤漿提濃摻燒法

　　污泥直接摻入煤漿方法影響了氣化經(jīng)濟(jì)性，中煤陜西公司采取污泥外送交由具有危廢處理資質(zhì)的單位進(jìn)行處理，固含17%的污泥處理費(fèi)用高達(dá) 3 400 元/t，極大提高了企業(yè)生產(chǎn)成本。同時(shí)調(diào)研過(guò)污泥減量化再進(jìn)行外送處理的辦法，但該技術(shù)新增污泥干燥設(shè)備，占地面積大、成本高，干燥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢煙氣污染環(huán)境，因此未采用污泥減量化技術(shù)。

　　中煤陜西公司通過(guò)共同開(kāi)發(fā)煤漿提濃新技術(shù)，使三峰分形級(jí)配提濃工藝技術(shù)得到示范，煤漿提濃系統(tǒng)投用后，細(xì)磨機(jī)和超細(xì)磨機(jī)通過(guò)高速剪切和溫升作用對(duì)污泥進(jìn)行改性，改性后的污泥不影響煤漿濃度，系統(tǒng)每年可處理 12 萬(wàn)t 固含為5%的污泥，既解決了污泥處置難題，又替代了部分制漿用水，為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2.1 污泥資源化利用經(jīng)濟(jì)性分析

　　煤漿提濃系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)每小時(shí)可處理15 t固含為 5%的污泥，每年達(dá) 12 萬(wàn)t。中煤陜西公司購(gòu)買新鮮水價(jià)格為12.4 元/t，外送處置固含為17%的污泥費(fèi)用為 3 400 元/t�？捎�(jì)算出污泥資源化利用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)約處置費(fèi)如下。

　　污泥量(固含17%) =15 t/h×5%÷0.17=4.41 t/h污泥處置費(fèi)用=4.41t/h×3 400 元/t=14 994 元/h節(jié)約新鮮水費(fèi)用為

　　15 t/h×95%×12.4 元/t=176.70 元/h

　　煤化工企業(yè)年生產(chǎn)時(shí)間以 8 000 h 計(jì)算，每年可節(jié)約污泥處置費(fèi)和新鮮水費(fèi)用合計(jì) 12 136.56 萬(wàn)元。污泥資源化利用后，為中煤陜西公司大大降低了生產(chǎn)成本。中煤陜西公司將污泥資源化利用后， 既降低了企業(yè)生產(chǎn)成本， 又減少了環(huán)境污染，是探索污泥資源化利用的重要嘗試，可為煤化工企業(yè)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，共同推動(dòng)煤化工行業(yè)零排放。

　　3 結(jié) 語(yǔ)

　　污泥的處置與利用是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)中的重要課題，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源開(kāi)發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)等各方面來(lái)看， 污泥最理想的出路是資源化利用。在當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)和環(huán)保政策調(diào)整的背景下，污泥資源化利用技術(shù)是重要的發(fā)展方向，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策導(dǎo)向。我國(guó)煤化工從裝備和工藝技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)零排放將是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的主要方向，煤化工企業(yè)未來(lái)應(yīng)不斷推進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，在構(gòu)建清潔高效的能源體系中發(fā)揮重要作用。

　　污泥資源化利用應(yīng)根據(jù)污泥特性，遵循“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)妥可靠”的基本原則。中煤陜西公司結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)和地域特性，發(fā)揮煤化工企業(yè)天然優(yōu)勢(shì)，將污泥制備成高濃度的污泥煤漿再進(jìn)行氣化，既解決了污泥產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，又充分回收了污泥中的熱值和水分，實(shí)現(xiàn)了污泥資源化利用的目標(biāo)，從企業(yè)角度大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。中煤陜西公司的污泥資源化利用方式可為西北地區(qū)水資源匱乏、污泥處置難度大的煤化工企業(yè)提供經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為我國(guó)城市和工業(yè)污泥資源化利用起到示范作用。

　　綜上所述，探索適合我國(guó)國(guó)情的合理處置和利用污泥技術(shù)具有重要現(xiàn)實(shí)意義，研究污泥資源化利用技術(shù)既能解決污泥帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，又能節(jié)約能源資源和水資源，對(duì)促進(jìn)我國(guó)城鎮(zhèn)化和工業(yè)快速發(fā)展具有重要作用。(來(lái)源：中煤陜西榆林能源化工有限公司)