為了減輕市政污泥對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用，闡述了國(guó)內(nèi)外污泥處置的現(xiàn)狀，介紹了污泥與煤摻混制備污泥水煤漿、與煤(半焦)摻混制備成型燃料以及與植物秸稈摻混造粒制備燃料制備生物質(zhì)燃料的研究現(xiàn)狀。

結(jié)果表明，污泥制備生物質(zhì)燃料可以充分利用污泥中有效熱值，既可以代替少量煤炭，還為污泥合理利用提供有效的技術(shù)途徑。分析了污泥制備生物質(zhì)燃料還存在規(guī)模小、能耗高、工藝復(fù)雜以及燃料熱值低等問(wèn)題，同時(shí)針對(duì)這些問(wèn)題提出了應(yīng)加強(qiáng)污泥深度改性制備高濃度燃料水煤漿、污泥與燃料秸稈造粒及污泥與煤(半焦)制備成型燃料所用高效黏結(jié)劑的開(kāi)發(fā)、污泥在成型前的脫水干燥、成型燃料的防水處理以及污泥制備生物質(zhì)燃料的工業(yè)化等方面的研究，以加速污泥制備生物質(zhì)燃料的工業(yè)化應(yīng)用。

引言

城市污泥是污水廠在處理城市生活污水和工業(yè)廢水過(guò)程中產(chǎn)生的帶有大量污染物的污水處理副產(chǎn)物。隨著我國(guó)污水處理率快速增長(zhǎng)及由此帶來(lái)的污泥產(chǎn)量迅速增加，市政污泥已達(dá)年3000萬(wàn)t以上(含水率80%)。從外觀上看，城市污泥是呈黑色或黑褐色的流體狀、半流體狀或泥餅狀的絮凝體。

特點(diǎn)是含水率很高，可達(dá)25%~98%，體積龐大，成分復(fù)雜。污泥中含有泥砂、纖維、動(dòng)植物殘?bào)w等固體顆粒及其凝結(jié)的絮狀物，含有大量的有機(jī)物質(zhì)(主要為苯、氯酚等)、有毒有害重金屬、病原微生物、寄生蟲(chóng)卵、鹽類以及放射性核素等難降解物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)污泥的處理方法以填埋為主，但日益增長(zhǎng)的污泥產(chǎn)量不僅占用土地，也對(duì)地下水質(zhì)造成污染;焚燒減量明顯，是國(guó)際上污泥處理的方向之一，但建設(shè)焚燒爐初次投資大、運(yùn)行成本高。因此，如何對(duì)城市污泥進(jìn)行有效處理與處置，是急需解決的問(wèn)題。

由于污泥含有的大量有機(jī)物具有一定熱值(干基高位熱值為8~10MJ/kg)和豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將污泥進(jìn)行資源化利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化具有重要意義。目前開(kāi)發(fā)的污泥資源化利用方式主要有作為土地利用、建材利用和制備生物質(zhì)燃料3種，其中制備生物質(zhì)燃料就是將污泥與工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢棄物或清潔燃料摻混制成熱值較高的燃料用于鍋爐燃燒，是污泥資源化利用的主要方式。污泥制備生物質(zhì)燃料主要是利用污泥具有較低的熱值不能直接燃燒的特性，將其與可燃物混合制備生物質(zhì)燃料作為能源使用，既充分利用了污泥的熱值，又有效降低污泥處理的成本，是污泥無(wú)害化、資源化的有效途徑。

為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)污泥的制備生物質(zhì)燃料進(jìn)行了大量的研究。國(guó)外污泥主要用于土地利用、填埋和焚燒，資源化利用較少，國(guó)內(nèi)對(duì)污泥的資源化利用剛剛起步研究。因此，本文綜述了國(guó)內(nèi)外污泥處置的現(xiàn)狀，介紹了污泥制備生物質(zhì)燃料的研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，提出了污泥制備生物質(zhì)燃料的發(fā)展方向。

一、國(guó)內(nèi)外污泥處置現(xiàn)狀1.1國(guó)外污泥處置現(xiàn)狀目前國(guó)外對(duì)污泥處理方法主要有農(nóng)業(yè)利用(肥料、飼料)、填埋、干化焚燒和填埋投海等。西方發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)雄厚，技術(shù)先進(jìn)，污泥處理程度較高，例如，西歐主要以間接熱干化為主，美、英以填埋、農(nóng)用為主，而日本主要采用焚燒。歐洲如德國(guó)、荷蘭等國(guó)建有大型污泥預(yù)干化廠，預(yù)干化的污泥含水量達(dá)60%后，進(jìn)入電廠焚燒或堆肥農(nóng)用，實(shí)現(xiàn)能源再利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上7個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的污泥處置中，土地利用占9%~54%，填埋占16%~55%，焚燒占15%~55%，其他占0~8%。日本在1999—2008年間，下水污泥產(chǎn)量以及相應(yīng)的處理與處置方式所占比例的變化如圖1所示。

日本污泥的處理與處置方式分為處置(填埋露天堆放、其他處置方式)和資源化利用(建材、農(nóng)田、綠地、燃料)2類。日本資源和能源缺乏，非常重視污泥的資源化和能源化利用，因此，近年來(lái)資源化利用的比例上升較快，到2008年達(dá)到了77.9%。主要是將污泥中的有機(jī)成分用于農(nóng)業(yè)綠地(肥料和土壤改良劑)和能源化(生物質(zhì)氣體、固體燃料化等)利用，無(wú)機(jī)成分則用于建材利用。

于2010年建成了5t/d的低成本污泥發(fā)電技術(shù)[1]。1.2國(guó)內(nèi)污泥處置現(xiàn)狀在我國(guó)，由于經(jīng)費(fèi)和技術(shù)的原因，目前污泥尚無(wú)合理的出路，還是以填埋、堆放為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)污泥處置現(xiàn)狀是：農(nóng)用占44.8%，填埋占31%，其他占10.5%，未處置占13.7%。有資料表明，建成的污水處理廠中90%以上沒(méi)有污泥處理的配套設(shè)施。在一些地方，由于濫用污泥，致使重金屬、有機(jī)物以及病蟲(chóng)害等直接危及人體健康，造成對(duì)環(huán)境的二次污染。

由于填埋不僅造成土地緊張，還對(duì)土地、海洋資源造成污染，因此污泥填埋所占的比例正逐年下降。焚燒減量明顯，是國(guó)際上污泥處理的方向之一，但污泥自身熱值較低，通常不能直接燃燒，目前存在投資、運(yùn)營(yíng)成本高以及污染環(huán)境等問(wèn)題[2]，仍處于起步階段。隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)也在嘗試污泥的資源化利用，包括將污泥適當(dāng)處理后作為土壤改良劑和堆肥等土地利用，作為制磚、水泥和新型材料等建材利用以及作為燃料、發(fā)電、造氣等能源化利用。利用污泥的超細(xì)顆粒和有一定熱值的特性，將污泥與農(nóng)業(yè)廢棄物如秸稈、煤炭等摻混制備生物成型燃料或燃料水煤漿，是污泥燃料化的有效利用方式。

二、國(guó)內(nèi)污泥燃料化技術(shù)現(xiàn)狀隨著污泥產(chǎn)量的迅速增加及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的惡劣影響，污泥資源化利用日益受到關(guān)注。近年來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)污泥制備生物質(zhì)燃料進(jìn)行研究，主要有污泥與煤、農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈混合制備成型燃料、污泥與煤混合制備燃料水煤漿等。由于這方面的研究剛剛起步，因此，大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

2.1污泥與煤、農(nóng)業(yè)秸稈混合制備成型燃料技術(shù)污泥自身水分高、熱值低，直接燃燒困難，將污泥與煤、農(nóng)業(yè)廢棄物混合直接燃燒或成型燃燒是改善污泥燃燒特性的行之有效的方法。為了解污泥與農(nóng)業(yè)廢棄物的燃燒特性，武宏香等[3]采用熱天平反應(yīng)裝置，研究了煤、木屑和污泥混合物的著火溫度、燃燼溫度等燃燒特性，結(jié)果表明，污泥單獨(dú)燃燒性能較差，加入煤或者木屑共同燃燒時(shí)，其綜合燃燒特性指數(shù)增加，燃點(diǎn)提高，燃燼溫度下降，燃燒性能得到改善，證明污泥與生物質(zhì)廢棄物混合燃燒是污泥資源化利用的好方式。

張長(zhǎng)飛等[4]將含水率為80%左右的2種污泥與煤和木屑混合用壓濾機(jī)在一定壓力下制備成具有一定強(qiáng)度和熱值的污泥成型燃料，并對(duì)成型燃料進(jìn)行熱重試驗(yàn)。結(jié)果表明，2種污泥成型燃料熱解過(guò)程均為干燥階段、揮發(fā)分析出階段、燃燒階段及燃燼階段。木屑與污泥制備的成型燃料燃燒速率最大溫度比污泥與煤粉制備的成型燃料低約100K。污泥與秸稈、適量添加劑混合后制備成型燃料的目的是提高燃燒熱值及熱能。成型時(shí)需要添加多種添加劑，主要由使成型燃料易于著火的引燃劑、改善成型燃料孔隙率的疏松劑、促進(jìn)碳粒完全燃燒的催化劑、保證成型燃料固化效果的固化劑以及減少成型燃料燃燒中臭味污染的除臭劑等[5]。