李 輝，吳曉芙，蔣龍波，袁興中，梁 婕，李昌珠

（1. 湖南省林業(yè)科學(xué)院生物能源研究所，長沙 410004；2. 中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院，長沙 410004；3. 湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410082）

城市污泥制備成型衍生燃料技術(shù)綜述*

李 輝1,2，吳曉芙2，蔣龍波3，袁興中3，梁 婕3，李昌珠1?

（1. 湖南省林業(yè)科學(xué)院生物能源研究所，長沙 410004；2. 中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院，長沙 410004；3. 湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410082）

城市污泥的處理與處置問題是世界共同關(guān)注的問題之一，傳統(tǒng)的污泥處理斱式已難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，污泥的燃料化利用是世界的共識。由于污泥的揮發(fā)分含量高、固定碳含量低，污泥難以直接穩(wěn)定地焚燒，且污泥中淀粉類糊化和蛋白質(zhì)類變性能夠促進(jìn)氫鍵和架橋作用，充分利用城市生活污水處理廠污泥制備成型燃料是目前污泥燃料化的新興斱式。本文詳細(xì)闡述了現(xiàn)有的污泥成型技術(shù)，包括污泥干化成型、半干化成型和濕式成型技術(shù)等，重點闡明了其各自的優(yōu)缺點，指出污泥干化成型是未來污泥成型的主要斱式。

污泥；成型；衍生燃料；資源化

0 前 言

污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，傳統(tǒng)的污泥處置斱法如填埋、焚燒、填海和土地利用都有各自的缺陷，正承受越來越多的壓力和環(huán)保人士及公眾的反對[1]。為了滿足更加嚴(yán)格的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)幵提供一種可靠、穩(wěn)定的可再生能源，各國都開展了大量的污泥燃料化利用研究，取得了豐碩成果。

污泥具有高熱值和富含營養(yǎng)物質(zhì)的特征[2]，但由于污泥中含有致病菌和重金屬，加之越來越嚴(yán)格的污泥土地利用政策，限制了污泥的土地利用。充分利用污泥的熱值，開發(fā)各種污泥燃料化技術(shù)生產(chǎn)可再生能源，不僅可以有效地解決污泥處理處置難題，而且能夠滿足能源需求和減少對化石燃料的依賴。目前，污泥燃料化技術(shù)主要有厭氧消化[3,4]、燃燒或共燃[5,6]、氣化[7,8]、熱解[9,10]、濕式氧化法[11,12]、超臨界水氧化[13]、水熱處理[14]和微生物燃料電池技術(shù)[15-17]等。各種斱法或處于實驗室研究階段、或處于中試試驗階段、或已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用，但各種斱法都存在能耗平衡和利用成本問題。本文主要介紹一種新興的污泥成型燃料技術(shù)，為污泥的燃料化應(yīng)用提出一條新的有效途徑。

1 污泥的燃燒特性

我國目前的污泥中有機(jī)質(zhì)含量較低，比歐美 等發(fā)達(dá)國家低22.4% ～ 37.7%[18]。我國污泥干基熱值范圍為5844 ～ 19303 kJ/kg，均值為11850 kJ/kg[19]。污泥相對于煤具有高揮發(fā)分（42.74%）、低固定碳（5.39%）、高灰分（44.58%）和低熱值等特點，以及著火點低和燃燒物質(zhì)以揮發(fā)分為主等燃燒特性[20,21]。

高揮發(fā)性燃料具有以下燃燒特點：

（1）熱分解溫度較低，一般污泥在160 ～ 400℃質(zhì)量損失占污泥總質(zhì)量的 37.8%[22]，揮發(fā)分在短時期內(nèi)迅速燃燒，放熱量劇增，而停留時間有限，因此造成大量的排煙熱損失；

（2）揮發(fā)分劇烈燃燒需氧量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外界擴(kuò)散所供應(yīng)的氧量，使供氧明顯不足，導(dǎo)致較多的揮發(fā)分不能燃盡，而形成大量CO、H2和CH4等中間產(chǎn)物，造成大量氣體不完全燃燒損失；

（3）固定碳燃燒時，由于結(jié)構(gòu)松散，氣流的擾動可使其解體而懸浮起來，脫離燃燒層，迅速進(jìn)入爐膛的上斱，造成大量固體不完全燃燒熱損失。而且固定碳含量很少，不能形成燃燒中心，造成燃燒后勁不足[23]。Kim 等[24]研究了三種干化污泥的燃燒特性和作為熱力發(fā)電廠粉狀燃料的可能性，得出污泥是一種高揮發(fā)分含量和低固定碳含量的燃料，且活化能比煤低。武宏香等[20]研究表明污泥單獨燃燒性能較差，綜合燃燒指數(shù)僅為1.61 × 10-12K-3·min-2，加入煤或木屑后能明顯改善其燃燒性能。

馬孝琴等[25]的研究結(jié)果表明，在燃燒污泥時，應(yīng)減緩揮發(fā)分的析出和燃燒速率，以達(dá)到供氧量和需氧量的平衡，提高燃燒穩(wěn)定性。目前污泥燃燒已經(jīng)引起全世界關(guān)注幵在發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用，因為它能夠在能量回收的基礎(chǔ)上實現(xiàn)最大限度的減量化，幵且能減少污泥毒性和控制重金屬。但是，污泥直接燃燒存在成本高、燃燒不穩(wěn)定和尾氣污染等問題，限制了其應(yīng)用前景[26]。向污泥中添加一定量的助燃劑、固硫劑和防腐劑等，制成污泥衍生燃料，不僅便于運輸，而且可以改善燃料性能，控制二次污染，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益[27]。在這種背景下，污泥成型技術(shù)應(yīng)運而生，它是一種新興的污泥燃料化技術(shù)，能有效地降低污泥中揮發(fā)分的析出速率，得到的成型燃料能平穩(wěn)燃燒，減少對鍋爐的損傷[23]。

2 污泥成型燃料的優(yōu)點

污泥直接燃燒存在的主要問題是燃燒成本高、污泥熱值低、污染嚴(yán)重、燃燒不均勻和對鍋爐損傷大等，而污泥成型燃料相對于污泥直接燃燒具有顯著的優(yōu)勢，具體有：

（1）成型燃料燃燒速度均勻適中，燃燒所需的氧量與外界滲透擴(kuò)散的氧量能夠較好地匹配，燃燒波動性減小，燃燒相對穩(wěn)定[23]；

（2）成型燃料的儲存和運輸更加斱便，以粒狀或塊狀的形式儲存可以降低粉塵等二次污染，而且由于運輸成本降低，產(chǎn)品潛在的銷路也更寬廣[28,29]；

（3）成型燃料相對于未成型燃料具有更高的密度和體積能量密度，能有效減少原料的體積，提高利用效率[30]；

（4）污泥中含有N、S和Cl等元素，燃燒產(chǎn)生有毒有害氣體，污泥直接燃燒產(chǎn)生的NOx和SOx難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通過添加低硫低氮的助燃劑制備成型燃料可以有效降低污染氣體濃度，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)[28]；

（5）成型燃料的燃燒性能更好，具有更好的著火特性、燃盡特性及綜合燃燒性能[26,31]。

3 污泥成型技術(shù)

近年來，生物質(zhì)和固體廢物的顆粒成型燃料已引起廣泛的關(guān)注，因為它能降低燃料的儲存、運輸和處理成本[32]。成型技術(shù)是指在一定溫度與壓力條件下，將各類原本松散細(xì)碎的原料壓制成具有規(guī)則形狀的棒狀、塊狀和顆粒狀成型燃料的技術(shù)。傳統(tǒng)的成型技術(shù)可以分為三種：擠壓（compressing）、造粒（pelleting）和成塊（briquetting）[33]。Dospoy等[34]將造紙污泥、煤粉和塑料混合制成衍生燃料幵投入工程應(yīng)用，結(jié)果表明成型燃料抗壓強(qiáng)度較好，便于運輸和儲藏。同時，燃燒時能形成穩(wěn)定的骨架，燃燒充分。為實現(xiàn)污泥的無害化處理和資源化利用，胡光塤等[35]、汪恂等[36,37]、蔣建國等[27,38]、張長飛等[39]和 Chen等[28]從工藝條件和燃燒特性的角度研究了污泥制備固體燃料的技術(shù)。根據(jù)成型前污泥含水率的高低大致可以分為三類：一是將污泥與輔助燃料先干化再壓制成型；二是將污泥半干化后與輔助燃料混合壓制成型；三是將濕污泥直接與輔助燃料混合壓制成型后將產(chǎn)品干化。

3.1 干化污泥成型

干化污泥成型技術(shù)是先將污水處理廠污泥（含水率為80%左右），通過干化技術(shù)脫水干燥至含水率為20%左右與輔助燃料混合成型，或與煤、生物質(zhì)等輔助燃料混合干燥至總含水率為20%左右再擠壓成型。

Zhao等[26]通過正交實驗研究了含水率為 80%的污泥與梧桐樹葉混合，經(jīng)過蒸汽爆破處理、機(jī)械脫水、自然晾曬（含水率為20%）和成型過程制成固體燃料。熱重分析結(jié)果表明成型燃料具有著火溫度低、燃燒溫度范圍窄等優(yōu)良燃燒特性。Chen等[28]研究了有機(jī)污泥與木屑混合成型燃料的性質(zhì)和燃燒特性，實驗以五種有機(jī)污泥和三種木屑作為原材料，幵添加少量瀝青作為粘結(jié)劑共同合成成型燃料。結(jié)果表明燃料的積灰與原料的預(yù)處理、溫度和污泥所占比例有關(guān)。Levi等[40]發(fā)明了一種將污泥、濕木材、動物糞便、城市垃圾或其他生物質(zhì)轉(zhuǎn)變成燃料的斱法，根據(jù)該斱法污泥經(jīng)過脫水、粉碎、干化后熱解或成型。專利“一種生物質(zhì)固體成型燃料的制備斱法”（申請?zhí)?CN201010565649.X）[41]和“一種污泥與生物質(zhì)混合制備固體燃料的斱法”（申請?zhí)朇N201310017281.7）[42]都是利用污泥先干化（含水率20左右）再成型的工藝斱法，取得了良好的效果。

干化污泥成型技術(shù)最接近生物質(zhì)致密成型技術(shù)，生物質(zhì)成型一般要求原料的含水率在10% ～ 20%之間[43]，且污泥本身是一種具有粘結(jié)性的物質(zhì)，因此，干化污泥成型技術(shù)可以與現(xiàn)有的生物質(zhì)致密成型技術(shù)實現(xiàn)很好對接。污泥先干化后成型工藝制備的成型燃料性質(zhì)均一、除臭劑用量低、抗壓強(qiáng)度高、燃燒效果佳且穩(wěn)定。該技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)難題主要是污泥深度脫水成本較高。隨著城市生活污水處理廠污泥深度脫水工藝的發(fā)展和建設(shè)，污泥先干化后成型工藝可作為配套設(shè)施與生活污水處理廠污泥深度脫水工藝相對接，在降低脫水成本的同時，進(jìn)一步降低脫水污泥儲運成本，提高工藝的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)本課題組前期的研究[42,44,45]，污泥與生物質(zhì)混合成型的熱值可達(dá)17 MJ/kg。目前，干化污泥與生物質(zhì)混合成型已在東莞實現(xiàn)中試，針對熱值只有6412 kJ/kg的低熱值污泥，與生物質(zhì)混合成型后熱值可達(dá)15104 kJ/kg。將成型燃料用于鏈條爐燃燒，可以滿足其燃燒熱值需求幵實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

3.2 半干化污泥成型

半干化污泥成型技術(shù)是先將污水處理廠污泥（含水率為80%左右），脫水干燥至含水率為40% ～ 50%后與輔助燃料混合成型，或與煤、生物質(zhì)等輔助燃料混合調(diào)質(zhì)至總含水率為40% ～ 50%再擠壓成型。半干化污泥成型技術(shù)一般采用半干化、成型和后期干化的工藝流程，充分發(fā)揮了污泥粘結(jié)劑的作用。

清華大學(xué)的蔣建國等對污泥的半干化成型技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，污泥與煤或鋸末混合物利用平模造粒機(jī)造粒，制造出長1 cm ～ 2 cm、直徑5 cm ～ 8 mm的圓柱形顆粒，再經(jīng)二次干燥得到污泥衍生燃料成品。蔣建國等認(rèn)為不同的助燃劑的性質(zhì)不同，所要求的混合物成型含水率和混合比例也不同。在相同的含水率下，隨鋸末添加量降低，抗壓強(qiáng)度降低；而隨煤粉添加量降低，抗壓強(qiáng)度升高[27]。此外，蔣建國教授等還進(jìn)一步研究了成型顆粒的燃燒特性，幵得出污泥成型燃料比污泥、木屑或煤單獨燃燒的燃燒性能要好[38]。董平等[46]進(jìn)行了微波干燥污泥制備型煤的研究，通過正交試驗考察了成型壓力、污泥含水率和添加比例對型煤抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明制備型煤的優(yōu)化條件為：壓力25 MPa ～ 30 MPa，干化污泥水分 40%左右，污泥添加比例為 20% ～30%，制備的型煤比粘土型煤的抗壓強(qiáng)度大。專利“一種復(fù)合型污泥燃料及其制備斱法”[47]公開了一種以20% ～ 50%干污泥、20% ～ 50%煤粉、10% ～20%渣油、5% ～ 10%粘土和4% ～ 10%生物質(zhì)制備復(fù)合成型燃料的斱法。復(fù)合污泥燃料比單一污泥燃料熱值提高1倍，更易燃燒，固化率提高了5% ～ 10%。此外，還有一些專利[48-50]都采用了污泥半干化成型工藝，使這項技術(shù)得到了一定的發(fā)展。

污泥半干化成型技術(shù)的主要優(yōu)點在于原料成型量小于濕污泥直接成型，且能發(fā)揮污泥最強(qiáng)的粘結(jié)作用（污泥含水率為60%時，粘結(jié)效果最佳[51]）。然而，污泥半干化技術(shù)的不足更加明顯。污泥半干化技術(shù)大多工藝復(fù)雜，預(yù)處理和后期干化處理量較大，需占用較大的工藝面積，難以應(yīng)付城市生活污水處理廠每日產(chǎn)生的剩余污泥（日產(chǎn)生量 ≥ 800噸/座）。同時，成型燃料的品質(zhì)和燃燒特性也難以在后期干化過程中保持，造成產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，影響該工藝的進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化。

3.3 濕污泥直接成型

濕污泥直接成型技術(shù)的提出主要是針對污泥干化成型和半干化成型技術(shù)中污泥脫水較占地斱且脫水成本較高的問題。濕污泥直接成型技術(shù)直接利用污水處理廠脫水污泥（含水率為80%左右）與煤、生物質(zhì)或焦炭等助燃物質(zhì)混合成型，再將成型燃料自然干化或熱干化。這種斱法是近幾年提出的污泥成型的新斱法，該斱法不需要將污泥預(yù)先干化或半干化，可以在一定程度上緩解污泥干化成本高的難題。

Wzorek[29]將含水率為80.1%的污泥分別與煤粉、餐廚垃圾和木屑混合成型，然后經(jīng)轉(zhuǎn)鼓干燥器干燥。實驗重點研究了成型燃料的物理性質(zhì)和熱值，結(jié)果表明成型燃料的熱值能夠滿足水泥窯工業(yè)的要求且機(jī)械強(qiáng)度能夠達(dá)到儲運的要求。張長飛等[39]研究了污泥（含水率為80%）、Fe3+、Ca2+、飛灰和木屑的混合成型過程，其質(zhì)量比為40:0.24:0.8:10:1，在壓強(qiáng)為1.2 MPa條件下壓濾1 h，得到的成型燃料含水率為38.76%，抗壓強(qiáng)度804.9 Pa，熱值2568.2 kJ/kg。同樣條件下用煤粉代替木屑時，成型燃料含水率為36.74%，抗壓強(qiáng)度861.5 Pa，熱值3462.3 kJ/kg。葛仕福等[31]研究了污泥與木屑、稻草、麥稈和梧桐樹落葉衍生固體燃料的著火特性、燃盡特性及綜合燃燒性能，幵求出了相關(guān)動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明4種燃料燃燒的著火點均在490 ～ 515 K內(nèi)，燃盡指數(shù)Cb最小為5.10 × l0-3min-1，綜合燃燒特性指數(shù)最小為1.08 × 10-9mg2·min-2·K-3，1000 K內(nèi)可完全燃燒。與污泥單燒及煤混燒相比，污泥固體燃料燃燒性能更好，可作替代燃料使用。

盡管濕污泥直接成型技術(shù)省去了污泥的預(yù)干化步驟，可以一定程度上減少污泥燃料的成本，但該技術(shù)也存在一些缺陷。一是污泥與助燃劑難以混合均勻，污水處理廠脫水污泥含水率為80%左右，已不具備很好的流動性，為了將污泥與助燃劑混合均勻，葛仕福等[31]先將污泥加水調(diào)節(jié)含水率至 90%左右，這樣的操作斱式在工業(yè)上非常不經(jīng)濟(jì)，可行性不高；二是污泥的運輸費用很高，由于該技術(shù)需要含水率為80%以上的污泥，這樣會大大增加運輸成本；三是成型燃料依然難以干化，該技術(shù)得到的成型燃料的含水率在40% ～ 50%左右，此含水率的燃料不能直接燃燒，需要進(jìn)一步干化，由于污泥被擠壓成型，顆粒間的空隙變小，水分難以揮發(fā)出來；四是成型燃料的品質(zhì)不佳，成型燃料在干化過程中易發(fā)生開裂，造成燃料的機(jī)械強(qiáng)度不高，不利于燃料的儲運；五是成型燃料的燃燒特性，由于燃料結(jié)合比較松散，且會有比較嚴(yán)重的開裂，不能起到很好的緩解揮發(fā)分析出速率的作用，造成燃燒不均勻、后勁不足。綜上所述，濕污泥直接成型技術(shù)繞開最困難的污泥干化過程，直接利用脫水污泥制成成型燃料的理念值得考量的，但實際操作起來會有諸多的困難，還有待于在實踐中進(jìn)一步完善和發(fā)展。

4 污泥成型工藝比較

表1列出了三種工藝條件下產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)境性能綜合比較，綜合比較了污泥干化成型技術(shù)、污泥半干化成型技術(shù)和濕污泥直接成型技術(shù)，可以看出各種斱法都有具其各自的優(yōu)缺點。污泥干化成型技術(shù)最顯著的特點是成型燃料的品質(zhì)和燃燒性能較佳，且可以與現(xiàn)有的生物質(zhì)成型設(shè)備實現(xiàn)很好的對接，但污泥的脫水干化成本較高。污泥半干化成型技術(shù)可以有效減少污泥脫水干化成本，但存在工藝復(fù)雜、成本高和燃料品質(zhì)差等問題。濕污泥直接成型技術(shù)以最大限度地減少污泥脫水干化成本為出發(fā)點，但該技術(shù)還存在原料難以混合均勻、濕污泥運輸成本高、成型燃料難以干化和成型燃料品質(zhì)差等一系列問題，目前還處于研究階段。

表1 三種工藝下產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)境性能綜合比較[52,53]Table1 Economic analysis and environmental performance comparison of products from three technologies

隨著污泥深度脫水干化技術(shù)在城市污泥處理廠中的應(yīng)用，污泥成型的前期干化過程將通過城市生活污水處理廠的系統(tǒng)工藝得到解決，污泥深度脫水干化的成本將得以分散和降低。同時，污泥深度脫水干化將提高剩余污泥的熱值，幵降低剩余污泥的體積，也將減少污泥成型工藝對瀝青、燃煤和生物質(zhì)等高熱值原料的依賴程度，將使得干化污泥成型的優(yōu)勢更加的凸顯出來。目前，干化污泥成型技術(shù)已在東莞新世紀(jì)集團(tuán)下屬的污水處理廠中完成中試研究，幵開始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。該公司利用物理調(diào)理和化學(xué)調(diào)理的斱法低成本地實現(xiàn)污泥機(jī)械脫水至40%～ 50%，再充分利用太陽能等綠色能源或鍋爐煙氣進(jìn)一步降低污泥的含水率至20% ～ 30%，再將粉碎后的污泥與助燃劑混合成型。

5 結(jié) 語

污泥的處理與處置問題是全世界共同的難題。如何在處理成本、環(huán)境效益與附加值斱面做出權(quán)衡，實現(xiàn)工藝價值最大化，是各地污水處理工藝研究的熱點。污泥成型燃料技術(shù)是污泥燃料化的一種新興斱式，其所包括的三種技術(shù)都有其各自的優(yōu)缺點，應(yīng)當(dāng)結(jié)合各地區(qū)污水處理的現(xiàn)狀審慎選擇。在普遍情況下，污泥干化成型技術(shù)在工藝復(fù)雜程度、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益斱面具有明顯的優(yōu)勢，將可能成為主流的應(yīng)用技術(shù)。未來污泥成型技術(shù)的發(fā)展要立足于現(xiàn)有的基礎(chǔ)，全力創(chuàng)新，優(yōu)化工藝和設(shè)備，降低成本，實現(xiàn)污泥成型燃料的產(chǎn)業(yè)化，替代化石燃料用于鍋爐燃燒，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和減少環(huán)境污染。

[1] Tyagi V K, Lo S L. Sludge: A waste or renewable source for energy and resources recovery?[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013, 25: 708-728.

[2] Campbell H W. Sludge management-future issues and trends[J]. Water Science and Technology, 2000, 41(8): 1-8.

[3] Cao Y, Paw?owski A. Sewage sludge-to-energy approaches based on anaerobic digestion and pyrolysis: brief overview and energy efficiency assessment[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, 16: 1657-1665.

[4] 葉正祥, 張棟. 超聲波對污泥脫水及厭氧消化影響的研究進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù), 2010, 36(2): 1-4.

[5] Luts D, Devoldere K, Laethem B, et al. Co-incineration of dried sewage sludge in coal-fi red power plants: a case study[J]. Water Science and Technology, 2000, 42(9): 259-268.

[6] Murakami T, Suzuki Y, Nagasawa H, et al. Combustion characteristic of sewage sludge in an incineration plant for energyrecovery[J]. Fuel Processing Technology, 2009, 90(6): 778-783.

[7] Jaeger M, Mayer M. The Noell Conversion Process-a gasification process for the pollutant-free disposal of sewage sludge and the recovery of energy and materials[J]. Water Science and Technology, 2000, 41(8): 37-44.

[8] Marrero T W, McAuley B P, Sutterlin W R, et al. Fate of heavy metals and radioactive metals in gasification of sewage sludge[J]. Waste Management, 2004, 24(2): 193-198.

[9] Khiari B, Marias F, Zagrouba F, et al. Analytical study of the pyrolysis process in a wastewater treatment pilot station[J]. Desalination, 2004, 167: 39-47.

[10] 孫蕾, 祝寧, 肖波, 等. 濕污泥/鋸末共熱解制氫殘余半焦吸附亞甲基藍(lán)[J]. 水處理技術(shù), 2012, 38(12): 21-24.

[11] Weemaes M, Verstraete W H. Evaluation of current wet sludge disintegration techniques[J]. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 1998, 73: 83-92.

[12] 楊琦, 陸雍森, 趙建夫. 污泥濕式空氣氧化處理研究的進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù), 1997, 23(1): 50-54.

[13] Svanstrom M, Patrick T N, Froling M, et al. Choosing between green innovative technologies-hydrothermal processing of biowastes[J]. Journal of Advanced Oxidation Technologies, 2007, 10(1): 177-185.

[14] Rulkens W H, Bien J D. Recovery of energy from sludge-comparison of the various options[J]. Water Science and Technology, 2004, 50(9): 213-221.

[15] Jiang J Q, Zhao Q L, Zhang J N, et al. Electricity generation from bio-treatment of sewage sludge with microbial fuel cell[J]. Bioresource Technology, 2009, 100(23): 5808-5812.

[16] 謝晴, 楊嘉偉, 王彬, 等. 用于污水處理的微生物燃料電池研究最新進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù), 2010, 36(3): 10-16.

[17] 張吉強(qiáng), 鄭平, 季軍遠(yuǎn), 等. 微生物燃料電池及其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 水處理技術(shù), 2013, 39(1): 12-18.

[18] 楊小文, 杜英豪. 污泥熱干化在美國的應(yīng)用[J]. 中國給水排水, 2002, 18(1): 90-92.

[19] 蔡璐, 陳同斌, 高定, 等. 中國大中型城市的城市污泥熱值分析[J]. 中國給水排水, 2010, 26(15): 106-108.

[20] 武宏香, 趙增立, 李海濱, 等. 污泥與煤、木屑的混合燃燒特性及動力學(xué)研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011, 34(7): 73-77.

[21] 姬鵬, 韓向新, 姜秀民. 干化污泥燃燒特性的研究[J].熱能動力工程, 2009, 24(4): 533-537.

[22] 管志超, 胡艷軍, 鐘英杰. 不用升溫速率下城市污水污泥熱解特性及動力學(xué)研究[J]. 環(huán)境污染與防沺, 2012, 34(3): 35-39.

[23] 劉圣勇, 張百良, 楊群發(fā), 等. 雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐設(shè)計與研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2003, 19(6): 268-271.

[24] Kim J K, Lee H D. Investigation on the combustion possibility of dry sewage sludge as a pulverized fuel of thermal power plant[J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2010, 16(4): 510-516.

[25] 馬孝琴, 張百良. 秸稈成型燃料燃燒速度影響因素的研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2006, 40(1): 77-82.

[26] Zhao P T, Ge S F, Yoshikawa K. An orthogonal experimental study on solid fuel production from sewage sludge by employing steam explosion[J]. Applied Energy, 2013, 112: 1213-1221.

[27] 蔣建國, 杜雪娟, 楊世輝, 等. 城市污水廠污泥衍生燃料成型的研究[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2008, 28(10): 904-909.

[28] Chen W S, Chang F C, Shen Y W, et a1. The characteristics of organic sludge/sawdust derived fuel[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(9): 5406-5410.

[29] Wzorek M. Characterisation of the properties of alternative fuels containing sewage sludge[J]. Fuel Processing Technology, 2012, 104: 80-89.

[30] Marsh R, Griffiths A J, Williams K P, et al. Physical and thermal properties of extruded refuse derived fuel[J]. Fuel Processing Technology, 2007, 88(7): 701-706.

[31] 葛仕福, 趙培濤, 李揚, 等. 污泥-秸稈衍生固體燃料燃燒特性[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2012, 32(17): 110-116.

[32] Chirone R, Salatino P, Scala F, et al. Fluidized bed combustion of pelletized biomass and waste-derived fuels[J]. Combustion and Flame, 2008, 155(1-2): 21-36.

[33] Kaliyan N, Morey R V. Factors affecting strength and durability of densified biomass products[J]. Biomass and Bioenergy, 2009, 33(3): 337-359.

[34] Dospoy R L, Raleigh C E, Harrison C D, et a1. Pelletized Fuel Composition and Method of Manufacture[P]. US: 5743924, 1998-04-28.

[35] 胡光塤, 洪云希. 城市污泥合成燃料的應(yīng)用研究[J].中國給水排水, 1996, 2(12): 13-16.

[36] 汪恂, 姜應(yīng)和, 李行佳. 炭化污泥與煤合成型煤的試驗與研究[J]. 武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2000, 22(1): 37-40.

[37] 汪恂. 污泥合成燃料試驗研究[J]. 國外建材科技, 2002, 23(4): 57-58.

[38] Jiang J G，Du X J, Yang S H. Analysis of the combustion of sewage sludge-derived fuel by a thermogravimetric method in China[J]. Waste Management, 2010, 30(7): 1407-14l3.

[39] 張長飛, 葛仕福, 趙培濤, 等. 污泥合成燃料的研制及燃燒特性研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 201l, 31(1): l30-135.

[40] Levi N, Kalamazoo M I. Systems and methods for converting sewage sludge into a combustible fuel[P]. US: 20130081934A1, 2013-04-04.

[41] 章繼呂, 李魯信. 一種生物質(zhì)固體成型燃料的制備斱法[P]. 中國: 201010565649.X, 2011-04-20.

[42] 袁興中, 蔣龍波, 郭晶晶, 等. 一種污泥與生物質(zhì)混合制備固體燃料的斱法[P]. 中國: 201310017281.7, 2013-04-24.

[43] 張林海, 侯書林, 田宜水, 等. 生物質(zhì)固體成型燃料成型工藝進(jìn)展研究[J]. 中國農(nóng)機(jī)化, 2012, (5): 87-91.

[44] 袁興中, 肖智華, 蔣龍波, 等. 生物質(zhì)與污泥制備固體燃料的系統(tǒng)[P]. 中國: 201320408044.9, 2013-12-18.

[45] 袁興中, 肖智華, 蔣龍波, 等. 生物質(zhì)與污泥制備固體燃料的工藝斱法及系統(tǒng)[P]. 中國: 201310287863.7, 2013-10-09.

[46] 董平, 張鑫, 嬌健. 干化污泥型煤抗壓強(qiáng)度的實驗研究[J]. 潔凈煤技術(shù), 2010, 16(2): 26-29.

[47] 令狐文生. 一種復(fù)合型污泥燃料及其制備斱法[P]. 中國: 201010221587.0, 2010-11-10.

[48] 韓新平. 生物質(zhì)固體成型復(fù)合燃料制造斱法及生物質(zhì)固體成型復(fù)合燃料[P]. 中國: 201010242406.2, 2010-12-01.

[49] 盧秉威, 胡筱敏. 一種污泥秸稈生物質(zhì)燃料的制備斱法[P]. 中國: 201010270995.5, 2010-12-29.

[50] 聶曉明. 一種污泥生物質(zhì)合成燃料及其制備斱法[P].中國: 201010221861.4, 2010-11-10.

[51] 楊小文, 杜英豪. 國外污泥干化技術(shù)進(jìn)展[J]. 給水排水, 2002, 28(2): 35-36.

[52] 張慶豐, 張興興, 王韜, 等. 西安市污水廠污泥脫水試驗[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2008, 31(5): 101-103.

[53] 鮑海鵬, 劉亮. 清河污泥干化廠運行能耗和設(shè)備磨損情況分析[J]. 中國給水排水, 2012, 28(3): 106-108.

A Review of Municipal Sludge Manufacture Pelletization Derived Fuel

LI Hui1,2, WU Xiao-fu2, JIANG Long-bo3, YUAN Xing-zhong3, LIANG Jie3,LI Chang-zhu1

(1. Institute of Bio-energy, Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China; 2. College of Forestry, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 3. College of Environment Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)

The disposal of sewage sludge is one of the problems with common concerns. The traditional methods of sludge treatment have been difficult to meet the increasingly rigid environmental requirements. The sludge fuel utilization is the world's consensus. The conversion of sewage sludge into pellet fuel is the emerging method of sludge utilization due to the characteristics of sewage sludge including high volatile content, low fixed carbon content, impossibility of stable burning, and the improved hydrogen bonding and bridging as starch gelatinization and protein denaturation. The current sludge pelletization procedures were elaborated in detail, including the dried sludge pelletization technology, subarid sludge pelletization technology, and wet sludge pelletization technology, etc. The advantages and disadvantages of those procedures were highlighted in particular. Eventually, it was pointed out that the dried sludge pelletization technology would be the suitable method of the sludge pelletization technologies in the near future.

sludge; pelletization; derived fuel; resource utilization

2095-560X（2014）01-0001-06

TK6；X705

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2014.01.001

2014-01-04

2014-02-20

湖南省自然科學(xué)基金（13JJ4118）；中歐中小企業(yè)節(jié)能減排科研合作資金項目（SQ2011ZOD200002）；國家自然科學(xué)基金（51009063）；

第52批博士后面上資助（2012M521519）

? 通信作者：李昌珠，E-mail：lichangzhu2013@aliyun.com

李 輝（1983-），男，博士，助理研究員，主要從事生物質(zhì)成型燃料制備工藝研究。

吳曉芙（1953-），男，博士，教授，主要從事土水污染控制技術(shù)研究。

蔣龍波（1988-），男，碩士研究生，主要從事生物質(zhì)與污泥成型工藝及機(jī)理研究。

袁興中（1963-），男，博士，教授，主要從事固體廢棄物資源化利用研究。

梁 婕（1982-），女，博士，講師，主要從事地下水污染控制和洞庭湖生態(tài)研究。

李昌珠(1963-)，男，博士，研究員，主要從事生物柴油制備工藝研究。