0 引 言

　　《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》 以及《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》) 指出，煤炭是我國的主體能源和重要原料。適度發(fā)展煤炭深加工產(chǎn)業(yè)，既是國家能源戰(zhàn)略技術儲備和產(chǎn)能儲備的需要，也是推進煤炭清潔高效利用和保障國家能源安全的重要舉措。《規(guī)劃》 提出全面推進能源生產(chǎn)和消費革命，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國情的煤炭清潔開發(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、運行費用更低的污水污泥處理技術， 實現(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)展過程中污水的產(chǎn)量每年急劇增加，全國污水處理能力在每天1.39億t 以上，經(jīng)過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)代社會發(fā)展的需要，因此污泥資源化利用技術越來越受到重視。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。現(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在石油和天然氣等資源對外的依賴程度，維護我國能源安全。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)展的主要問題之一是水， 因煤化工廢水排放強度大、毒性強、波動大等特性， 加之煤質(zhì)特性差異，造成了很難有特定的工藝技術能夠穩(wěn)定、高效、可靠的處理煤化工廢水問題。

　　隨著我國在煤化工領域各項關鍵技術的突破，多項核心技術已具備自主知識產(chǎn)權(quán)，新建煤化工項目遍地開花，煤化工規(guī)模的不斷擴大，使得工業(yè)污水產(chǎn)量也迅速增長，因污水中含有難降解、難以脫除的有機物，難以直接利用，從而制約了煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。我國環(huán)保要求不斷加強，政府和企業(yè)近些年也加大了對工業(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，導致污水處理過程中產(chǎn)生的污泥量急劇增加。

　　煤化工的快速發(fā)展，雖然對煤炭進行了清潔高效轉(zhuǎn)化，同時也生產(chǎn)了污水污泥。目前企業(yè)對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)的單位進行處置，在陜西地區(qū)固含17%的污泥外送處置費用為3 400 元/t，部分地區(qū)更是高達 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，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 450 萬t，污泥處置費用約 45 億元。煤化工企業(yè)的污泥外運處理費用高，若實現(xiàn)污泥資源化利用后，可為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益，還可節(jié)約大量原煤和水資源，因此結(jié)合煤炭氣化工藝對污泥進行資源化利用已經(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)，長期以來隨著我國新建污水廠規(guī)模不斷擴大，污水處理已取得較快的發(fā)展，而污泥處理相對滯后。從全球范圍看，傳統(tǒng)的污泥處置技術經(jīng)過多年的發(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，在實際運用過程中若處理不當易造成污泥二次污染等嚴重后果。隨著現(xiàn)代社會對環(huán)保的要求不斷提高，傳統(tǒng)的污泥處置技術已經(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、建材化技術、能源化技術、材料化技術、污泥蛋白質(zhì)利用技術。

　　2.1 傳統(tǒng)污泥處置技術

　　目前污泥處置技術主要有3 種，衛(wèi)生填埋、污泥焚燒以及土地利用，污泥處置技術因各國社會發(fā)展和經(jīng)濟水平不同而有所差異，發(fā)達國家因工業(yè)發(fā)展較早，污泥處置技術比較完善，其中土地利用占比較大。我國污泥處置技術雖起步較晚，但隨著政府不斷加強執(zhí)行污泥無害化處置政策，污泥處置技術已與發(fā)達國家基本持平。

　　1) 填埋處理。污泥填埋技術是最早用于處理污泥的技術，經(jīng)過很多年的發(fā)展，填埋處理技術已經(jīng)比較成熟。近些年來我國污泥量不斷增加，填埋需求量也大幅增加，填埋需要大面積選址占用土地，因我國城市化進程加快，可用土地也越來越少， 且污泥填埋處理技術無法避免環(huán)境污染，僅是延緩污染時間，例如有害金屬和成分下滲會污染地下水等，因此填埋處理技術不是處理污泥的最佳方法。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

　　2) 污泥焚燒。污泥焚燒也存在這類問題，焚燒溫度低會導致二噁英等有害氣體產(chǎn)生，污染環(huán)境。在我國一些地區(qū)依然運用填埋處理技術處理污泥，可是大部分地區(qū)由于填埋場地的選址與運輸花費等相關問題，在很大程度上限制了其普遍運用。因此污泥焚燒填埋處理技術不是處理污泥的最佳方法。

　　3) 土地利用。污泥中富含有機質(zhì)、氮磷鉀等成分，具有較強的黏性和吸水性，能夠改善土壤的物理化學特性，有利于形成土壤團粒，較少水土流失，提高土壤的肥力和保水能力，實現(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鹽堿地、沙地等優(yōu)點，但其含有病原體以及有害物質(zhì)等，若不經(jīng)處理直接進行土地利用，濃度過高的有害物質(zhì)會滲入地下水造成污染，且重金屬有可能通過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題。

　　2.1 污泥資源化利用技術

　　1) 污泥燃料利用技術。污泥中含有大量有機物，具有一定熱值，通常可與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)研磨制成具有流動性的新型污泥燃料，其特點為漿狀，可以通過管道用泵輸送，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，帶來顯著的經(jīng)濟效益。同時可替代部分新鮮水，既節(jié)約了水資源又對廢水進行了回收利用，具有重要的社會與環(huán)境效益。

　　2) 污泥材料化技術。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，實現(xiàn)污泥的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。除此之外，還有學者研究了污泥制成新型材料，例如生化纖維板，它是經(jīng)過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，目前我國在污泥建材利用方面的技術相比發(fā)達國家還不成熟，仍需要繼續(xù)研究。

3)

污泥堆肥技術。污泥堆肥技術是在20 世紀年代逐漸發(fā)展起來的污泥處理技術，通常是利用微生物的作用將污泥中的復雜有機物降解轉(zhuǎn)化成比較穩(wěn)定的有機物，同時將污泥中的易揮發(fā)組分進行降解，使污泥的物理性狀得到改善。最終高溫處理后的污泥沒有了病原體等微生物，形成的堆肥產(chǎn)品能夠充當土壤改良劑等。污泥堆肥技術經(jīng)過長期的發(fā)展，雖然取得較大進步，但仍存在許多待解決的問題，需要繼續(xù)研究，例如污泥經(jīng)過堆肥利用后， 雖解決了含有微生物病原體、含水量高等問題，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，還需針對上述問題進行探索研究。

　　2.2 污泥處置技術發(fā)展趨勢分析

　　填埋、焚燒、土地利用等傳統(tǒng)污泥處置方法不僅運行費用高，而且不能完全消除污泥對環(huán)境產(chǎn)生的危害。污泥的無害化處置以及資源化有效利用是人類共同關注的問題，污泥的處置與利用也應當兼顧到經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益。我國污泥資源化利用與發(fā)達國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，差距仍會擴大。因此結(jié)合我國工業(yè)進程發(fā)展開發(fā)出針對性的污泥資源化利用技術具有重要意義。

　　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計年產(chǎn)烯烴 60 萬t， 采用水煤漿氣化技術， 每年產(chǎn)生固含5%的污泥高達12 萬t，污泥作為危廢外送處理費用極高，因此中煤陜西公司長期以來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質(zhì)和可燃物進行氣化，既能充分利用其熱值又能替代部分水資源，可最大程度的保護環(huán)境，同時可為中煤陜西公司大大降低污泥處置費用。中煤陜西公司對現(xiàn)場脫水后的污泥進行了分析，具體分析見表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。制備水煤漿主要設備為棒磨機，中煤陜西公司曾嘗試將污泥水直接加入到棒磨機中，與煤漿混合后進行氣化，實際運行過程中發(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的出料篩網(wǎng)，設備故障率提高，生產(chǎn)過程被迫降低煤漿濃度，極大的降低了氣化經(jīng)濟性。主要原因為污泥比表面積大、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)的單位進行處理，固含17%的污泥處理費用高達 3 400 元/t，極大提高了企業(yè)生產(chǎn)成本。同時調(diào)研過污泥減量化再進行外送處理的辦法，但該技術新增污泥干燥設備，占地面積大、成本高，干燥過程中會產(chǎn)生廢煙氣污染環(huán)境，因此未采用污泥減量化技術。

　　中煤陜西公司通過共同開發(fā)煤漿提濃新技術，使三峰分形級配提濃工藝技術得到示范，煤漿提濃系統(tǒng)投用后，細磨機和超細磨機通過高速剪切和溫升作用對污泥進行改性，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)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

　　2.1 污泥資源化利用經(jīng)濟性分析

　　煤漿提濃系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)每小時可處理15 t固含為 5%的污泥，每年達 12 萬t。中煤陜西公司購買新鮮水價格為12.4 元/t，外送處置固含為17%的污泥費用為 3 400 元/t。可計算出污泥資源化利用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。節(jié)約處置費如下。

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

　　15 t/h×95%×12.4 元/t=176.70 元/h

　　煤化工企業(yè)年生產(chǎn)時間以 8 000 h 計算，每年可節(jié)約污泥處置費和新鮮水費用合計 12 136.56 萬元。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，共同推動煤化工行業(yè)零排放。

　　3 結(jié) 語

　　污泥的處置與利用是當今環(huán)境科學中的重要課題，從經(jīng)濟發(fā)展、資源開發(fā)利用、環(huán)境保護等各方面來看， 污泥最理想的出路是資源化利用。在當前能源結(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是重要的發(fā)展方向，符合國家節(jié)能環(huán)保政策導向。我國煤化工從裝備和工藝技術已處于國際領先水平，實現(xiàn)零排放將是增強企業(yè)競爭力的主要方向，煤化工企業(yè)未來應不斷推進能源產(chǎn)業(yè)技術升級，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)自身特點和地域特性，發(fā)揮煤化工企業(yè)天然優(yōu)勢，將污泥制備成高濃度的污泥煤漿再進行氣化，既解決了污泥產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，又充分回收了污泥中的熱值和水分，實現(xiàn)了污泥資源化利用的目標，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，同時為我國城市和工業(yè)污泥資源化利用起到示范作用。

　　綜上所述，探索適合我國國情的合理處置和利用污泥技術具有重要現(xiàn)實意義，研究污泥資源化利用技術既能解決污泥帶來的環(huán)境污染問題，又能節(jié)約能源資源和水資源，對促進我國城鎮(zhèn)化和工業(yè)快速發(fā)展具有重要作用。(來源：中煤陜西榆林能源化工有限公司)