据统计，我国目前城市污水处理厂每年排放干污泥大约4.0×10⁶t，并且以每年大约10%的速度增长。根据环保部规划，在未来10年内，我国将新建上千座污水处理厂，污泥产生量激增，污泥处理刻不容缓。污泥高含水率是制约污泥处理技术发展的关键。目前污泥干化技术在国外已经得到很好的应用，而国内尚处于起步阶段。本文通过小试实验，对污泥干化过程中产生的冷凝水、不凝性气体进行采样分析，解析污泥间接干化过程中二次污染物特征。

1 实验样品及方案

1.1 污泥样品

本实验污泥取自上海某污水处理厂，该厂采用“水解酸化+A/A/O法”处理工艺，并采用生物除磷和化学除磷相结合，加强除磷效果，出水水质符合GB 18918-2002一级B标准。脱水污泥含水率约为80%。

1.2 干化试验流程

污泥取样后，利用小型干化试验机组对样品进行干化。

污泥由进料口卸入干化试验机，干化试验机为圆盘干燥技术，污泥在干化机内在圆盘的带动下旋转推进，并利用饱和蒸汽对污泥进行烘干，本干化机热源为0.5MPa饱和蒸汽，加热方式为间接加热。污泥在干化机内干化至一定含水率后，干污泥经圆盘推至试验机前端，从底部排料口排出；干化过程产生的废气首先进入板式换热器，废气通过换热器水冷却使温度大幅度降低，同时将废气中的水蒸气冷凝，冷凝后的尾气冷凝水外排，不凝性气体经布袋除尘器将废气中的固体粉尘拦截，其余废气经烟道收集后外排。

在污泥干化过程中，记录试验过程和相关数据，干化过程中进行采泥、采水、采气化验。

2 实验结果与分析

2.1 干污泥性状研究

污泥低位热值是指1kg污泥完全燃烧后所放出的热量。污泥的低位热值与污泥含水率、污泥内H元素含量、污泥性状等多种因素有关。本课题对4组干污泥样品的高位热值和元素组成进行化验，得出结果如下：

GB/T 24602-2009城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质规定了污泥自持燃烧一般情况下，污泥低位热值需大于5000kJ/kg。根据上表数据反推，该污水厂污泥在干化至含水率57%的情况下即可满足。

2.2 污泥冷凝水水质研究

污泥冷凝水的水质与污泥的处理方法、污水处理厂进水水质等诸多因素有关，不同污水处理厂产生的污泥，冷凝水水质差异较大。例如，若污水处理厂接收大量含重金属污染物的污水，则污泥干化冷凝水中会含有一定的重金属离子。

与实际工程不同，干化试验机为间歇允许，其机内污泥含水率是处于非稳定状态，污泥冷凝水水质波动可能较大。因此，本实验对每组干化试验分前、中、后3个时间段分别进行冷凝水取样监测。得到的结果如下：

（1）pH：尾气冷凝水pH较高，为9～10，偏碱性。若不对其进行处理，不仅会造成出水pH不达标，也会对污水处理系统造成不利影响，如采用活性污泥法对冷凝水进行处理，较高的pH易造成微生物死亡。因此在实际设计过程中，应考虑在预处理环节对污水pH进行调节。

（2）COD、BOD：由于实验污泥有机物含量较高，导致尾气冷凝水COD、BOD浓度较高，COD浓度约为816mg/L，BOD约为373mg/L，高于出水标准。因此在设计过程中，可考虑采用生化处理工艺作为主要处理工艺。

（3）氨氮、总氮：尾气冷凝水氨氮浓度约为89～210mg/L，总氮浓度约为102～233mg/L，高于污水纳管标准。且冷凝水碳氮比过低，若直接用好氧活性污泥法对冷凝水进行处理，会严重影响微生物生长，造成微生物处理效果下降，出水不达标。因此在污水处理系统设计过程中应先去除氨氮和总氮。且由于冷凝水内碳氮比失调，综合考虑COD、BOD的实验结果，建议在对类似设计过程中考虑在好氧生物处理前先对冷凝水进行脱氮处理；或考虑采用A/O法、氧化沟法、生物膜法等可对氨氮和COD同步降解的工艺对冷凝水进行处理，并在处理过程中投加碳源以保证碳氮比不失调。

（4）重金属：尾气冷凝水中，重金属浓度均远低于纳管排放标准，这与该污水处理厂主要接纳废水为生活污水，废水中重金属污染物浓度较低有关。

2.3 不凝性气体研究

不凝性气体成分复杂，其中含有大量的氨气、硫化氢、恶臭气体、VOCs等，见下表：

一般情况下，不凝性气体无组织排放和有组织排放应分别满足GB 14554-1993恶臭污染物排放标准中规定的无组织排放限值和新、扩、改建设项目厂界二级标准（15m高空排放）规定的恶臭污染物排放限值要求以及GB 16297-1996大气污染物综合排放标准（上表中的排放要求）。由上表分析可知：

（1）污泥干化产生的不凝性气体中，氨气、硫化氢和恶臭气体是主要污染物质，因此应对干化后的不凝性气体进行处理并集中排放，在废气处理工艺设计的过程中应主要针对不凝性气体中氨气、硫化氢和恶臭气体进行处理。

（2）本次试验未检测出废气中含有氯化氢、氰化氢、氟化物污染物。但此3类物质为剧毒污染物，且由于本次试验受检测方法和试验条件的限值，实验结果具有一定的随机性，因此在实际设计过程中仍需对上述3类污染物进行防范。

（3）本次检测所检测出的甲烷、苯、甲苯、二甲苯、乙醛及非甲烷总烃污染物浓度低于大气污染物标准限值。

3 结束语

（1）本次试验所采集的含水率80%市政污泥能通过圆盘干燥机间接干化，25%～40%含水率干污泥可正常出料。但是80%含水率污泥有机物含量较高，粘性较强，对干污泥出料及输送设备的选型时需考虑该因素。

（2）根据本次试验结果，尾气冷凝水水质高于CJ 343-2010中的标准或DB 31/445-2009，需对尾气冷凝水进行处理。冷凝水可生化性较好，但碳氮比失调，pH偏碱性，在冷凝水处理过程中需考虑上述因素。

（3）根据本次试验结果，不凝性废气中氨气、硫化氢和恶臭气体污染物浓度较高，在设计中应考虑除臭工艺。