陈剑
常州英科环境科技有限公司 江苏常州 213100
摘要：伴随着城市化进程进一步深入，污水处理能力也在逐步加强。在污水处理过程当中，过滤出的污泥需要进行无害化处理。污泥焚烧作为污泥常规处理方式已经得到广泛应用，但焚烧之后的排放物也是造成环境污染的主要物质，因此在本文中将主要研究污泥燃烧过程中所排放污染物的特性，从而为后续处理提供参考。
关键词：污泥燃烧；处理；气态排放物；污染
淤泥的燃烧处理必须在保证对环境不会产生二次危害的情况下进行。在高温燃烧状态下有助于淤泥当中存在的有害物质分解，从而使得淤泥能够得到二次利用并且燃烧过后遗留的灰渣还可用于建筑材料恰恰达到环保要求。但目前对于燃烧后有害气体的控制并没有得到足够重视。
1、污泥硫化床燃烧废气实验
（1）实验介绍
在本次实验当中使用功率为6千瓦时鼓泡流化床作为污泥焚烧设备，在此硫化床当中主要包含进气模块、核心焚烧模块、排除气体分析模块以及气体处理模块等构成，其功能结构展示如下图1所示。
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图 1 6千瓦时硫化床系统展示图
图中1表示钢气瓶；2表示流量计；3空压机；4表示蒸汽发生装置；5表示阀门；6表示混气罐；7、8分别表示一次、二次风入口；9表示排渣口；10表示进料口漏斗；11表示填料器；12表示保温式排烟通道；13表示烟气分析装置；14表示布袋式除尘装置；15表示尾气处理装置。
在实验平台的配气系统当中，氧气、氮气、二氧化碳以及二氧化硫将与水蒸气发生装置以及空压机联合工作。实验期间，空压机持续向燃烧炉内通风用以保证炉内燃烧工作，同时通过调节水蒸气发生装置与钢气瓶的气体数量的大小从而模拟不同情况下的烟气循环流程[1]。在实验过程当中会各个密闭相区以及希相区的温度与压降进行详细记录，同时在出烟系统尾端部分使用MRU Vario Plus分析装置对排出的氧气、二氧化碳、一氧化氮、二氧化硫，最终将结构输入计算机进行保存。
（2）实验材料
实验过程当中用于燃烧的污泥来自本地标准污水处理部门，同时此污泥已经在处理部门进行了干燥颗粒化处理，因此在实验当中用于处理的污泥为直径1-3毫米的污泥颗粒，其分析结果见下表1.
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（3）实验理论
在本次实验当中研究的主要变量分别为燃烧时温度、氧气含量（实质氧气量/理论中氧气量）、二次风比例系数、烟气再次循环比例。
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根据上述表达式通过的值计算得出氮气、氧气、二氧化碳、二氧化硫以及空气的流量，最终将此5种气体放入混气罐中进行混合，然后将此混合气体分为两次风送入燃烧炉内[2]。水蒸气通过蠕动泵将对应体积水送入蒸汽发生装置中产生，最后送入燃烧炉内。由于配气模块送入燃烧炉内的氮气以及二氧化碳会降低烟气中相关气体的浓度。因此本实验中将定义降低倍率，此稀释倍率为相同送氧系数下，烟气二次循环燃烧时的总气体含量和空气中燃烧气体总含量的比值，具体表达式建公式（2）。
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2、实验结果与对应分析
（1）温度对氮氧化物产生的影响
燃烧炉内污泥燃烧温度是影响污染气体生成的重要因素，根据实验结果得出，伴随者燃烧时污泥所受温度的升高，一氧化碳的生成浓度也在随之升高。由化学转换公式可以得到，在温度降低的情况下，O、OH等等自由基含量也随之降低。同理如果燃烧温度升高则对应一氧化碳的生成浓度也会不断升高二氧化硫的排出浓度也会随之升高，造成此种现象的原因就是在高温环境下，氮元素会与炉内氧气结合进而生成一氧化氮，同时淤泥当中的碱金属在高温作用下产生的固硫也会与氧气结合从而生成一氧化氮，两种因素相互作用进而导致在温度越来越高的情况下，气态排放物中此类有害气体含量也随之升高的情况发生。
（2）温度对硫氧化物产生的影响
二氧化硫等酸性气体产生的原因与氮氧化物产生的条件类似，在污泥当中存在大量含硫物质，而这些物质在高温作用下就会与炉内氧气发生反应进而生成二氧化硫，同时在温度升高时，此化学反应过程将会加快，这也就是在结果中出现高温状态下酸性气体排出浓度增高情况的原因[3]。
（3）氧气含量对氮氧化物以及硫氧化物产生的影响
通过上述两种有害气体产生条件的分析可知，在氧气含量一定的情况下，温度越高就会造成二氧化硫与一氧化氮生成的速率。同理在试验过程当中，将温度设定为定值时，调整氧气的进入量，结果现实两种气体的产生速率也在随之升高，进而体现出排出气体当中二氧化硫与一氧化氮的浓度不断变大。
（4）二次风排入比例对有害气体产生的影响
对于本次实验当中的二次风比率变量对于此类气体的产生影响并不大，例如在控制二次风比率时发现，在经过此过程后，虽然二氧化硫与一氧化氮初期的浓度有所降低，但随着实验时间的增长，其浓度又回到了当初的水平，所以对于此种变量降低排出烟气中有害气体含量的做法不值得推广。
（5）烟气二次循环对有害气体产生的影响
在实验过程当中发现，如果将烟气多次通过循环系统，可以对排出气体中原本有害气体含量起到明显降低作用。但二次循环存在过滤极限，即在气体排出量不断加大的情况下，废气中有害气体含量不能再得到非常明显的去除效果，因此对于此种变量对于有害气体的去除效果同样不明显。
总结：
从各个角度分析，污泥燃烧的方式是此类废料处理的最佳手段，而想要在污泥处理得当的情况下，使得焚烧过程当中产生二次污染的概率降到最低，就需要深入分析污泥燃烧过程当中受到的各类条件因素。实验发现，在污泥的燃烧处理过程当中，有害气体产生的条件与影响因素主要包括温度以及氧气含量，所以在进行淤泥燃烧过程当中可以从这两个方面入手，降低燃烧过程当中有害气体的排放量。
参考文献：
[1]沈怡雯, 汪喜生, 鲍悦,等. 污泥焚烧烟气处理工艺探究[J]. 资源节约与环保, 2019, 000(003):97-98.
[2]付少闯. 干化污泥焚烧及其污染物排放规律研究[D]. 2019.
[3]盛秉诚. 污泥干化及污染物排放特性研究[J]. 节能, 2020.