文_章华熔 福建龙净环保股份有限公司

近年来我国对污泥处理不断重视，污泥处理处置水平得到不断提高。目前干化处理是污泥减量化最好的一种工艺，其中最常见的是热干化。热干化过程分为直接接触式和间接接触式两种方式。间接接触式干化用得较多的干化设备为圆盘式、桨叶式。而采用这种污泥干化方式，在干化过程中产生的废气中会挟带有一定浓度的粉尘废气，同时废气中粉尘浓度与污泥干化程度有关，污泥干化后含水率越低，废气中粉尘浓度越高。目前，污泥干化后废气中粉尘的收集主要采用旋风除尘器，特殊场合下会在旋风除尘器后端增加喷淋设备，以进一步进行喷淋除尘。但从实际工况运行情况反馈，采用旋风除尘技术除尘效果往往不理想，一般除尘效率在50%～60%，最差的连10%都难以达到。

电除尘技术虽然在燃煤电厂等其他工业领域成功应用多年，但是在污泥干化系统的应用还未见报道。本文针对电除尘技术特点及污泥干化过程中废气成分进行分析，探讨其对污泥干化废气中粉尘荷电与收集以及废气中其他组分对放电性能的影响，弥补现有干化工艺技术的不足，以期为电除尘技术在污泥干化废气处理的应用提供技术支撑。

1 污泥干化废气成分特征分析

1.1 粉尘颗粒物释放特征

污泥干化过程中产生的粉尘量往往受干化方式的影响，如圆盘干化技术、桨叶干化技术等粉尘产生量存在差异。一般而言，各种污泥干化过程产生的粉尘浓度小于60mg/m3。

1.2 无机气体释放特征

污泥干化过程中会产生大量的废气，废气中含有水蒸汽、逃逸粉尘、恶臭气体等。其中恶臭气体主要由NH3、H2S 等无机气体组成。这些气体的释放量受多种因素影响，其中温度是最重要的影响因素。当污泥干化温度在120 ～320℃，干化时间为30min 时，污泥释放氨气量分别为42.5 ～780mg/kg，220℃下氨气的释放量为120℃下氨气释放量的12 倍，随着温度的进一步升高，释放量进一步增加，这是由于在相对较低的温度下，污泥中的铵盐发生分解，当温度进一步升高时，污泥中的蛋白质也会发生分解生成氨气。当污泥干化温度在200℃时，只有少量SO2和NO2排放。当干化温度在120℃时，H2S 释放量较小，随着温度上升释放量极剧增加。当干化温度小于150℃时，NH3、NO2、NO、HCN 的释放量几乎为零。

所以，在工艺上控制污泥的干化温度是减少无机气体污染物排放的重要措施。从无机污染物排放角度考虑，干化温度一般控制在150℃以下。

1.3 有机气体的释放特征

废气中的有机气体有两种来源：一种是污泥中含有的有机成分经高温干化过程得到释放；另一种是在高温条件下污泥的组分发生化学反应生成的有机气体。污泥干化过程中会产生多种有机气体。相关资料显示，污泥中含有一定量的PAHs，其含量为3.21～15.77mg/kg，因此污泥干化过程中会释放出一定量的PAHs。另有研究表明，当干化温度高于150℃时，污泥中的苯系物开始大量释放。杨真乐研究表明，在150℃下空气、N2、CO2气体下的C2H6S2的释放量为1.55 ～11.65mg/kg，COS 的释放量为2.03 ～17.47mg/kg。污泥干化过程中会产生BTEX，且BETX 的排放量与温度有很大关系，当干化温度小于200℃时，释放量一般较小。

综合上述内容分析，当污泥干化温度超过150℃时，污泥干化废气中的有机气体会快速增加。从控制有机污染物排放角度考虑，可以将干化温度控制在150℃以下。

2 废气电除尘器净化效果分析

2.1 粉尘颗粒去除分析

常规电除尘器对于粒径为0.1～1μm 的颗粒物的存在穿透窗口，污泥干化粉尘粒径一般在1～150μm 之间，跨过了颗粒物的穿透窗口，电除尘器对污泥干化废气中的粉尘的捕获能力较强。

2.2 无机气体去除分析

目前工程应用中，污泥干化系统中污泥的干化温度一般都超过了150℃，甚至更高，因此干化系统末端废气的治理相当重要。目前废气处理工艺通常采用“旋风除尘+冷凝技术”的方式，对废气中的颗粒物及可凝气体进行处理，实际工程应用中存在诸多问题。由于NH3、H2S 等气体的可溶性，湿式电除尘器对于这类气体具有很好的去除效果。对于电除尘器而言，由于在较高的高压直流电电场强度下，在其内部会形成氧负离子和羟基自由基强氧化性基团，可以将其中的恶臭气体进行氧化，进而达到很好的处理效果。有研究表明，实验条件下，高压交流电在11kV 时，对NH3去除效率可以达到100%。利用脉冲电压放电，当电压达到65kV 时，H2S 可以100%被去除。

2.3 有机气体的去除分析

等离子体与电除尘技术有着异曲同工之处，其共同点都是利用电晕放电的原理使气体在电离作用下产生粒子（电子或离子）。很多研究表明，等离子体技术无论是对NH3、H2S 等无机气体，还是对有机气体等气体组分，都有一定的去除效果。污泥干化过程中会产生多种有机气体污染物，其中部分有机气体易燃爆，另外，部分有机气体也是废气臭味的来源。污泥在干化过程中产生的废气成分受多种因素影响。

电除尘技术除了在除尘方面具有优越性，同时在脱除有机气体方面也有一定效果。根据相关资料显示，在300MW 和600MW 机组燃煤发电厂，烟气中会存在2.04 ～14.51μg/m3的PAHs，该有机物在电除尘进出口存在浓度差，表明电除尘器对有机气体有一定的处理能力。Li 等人研究表明，低低温电除尘器能将废气中气相和固相（颗粒）的PAHs 从27.52μg/m3、14.36μg/m3分别降低至3.38μg/m3和0.34μg/m3，脱除效率分别为88%和98%。但由于电厂烟气中可能存在未完全燃烧的碳与产生的VOCs 发生二次反应，经普通电除尘器后，气体中的有机烃浓度会升高，且对PAHs 的脱除有选择性。电除尘器对多环芳烃的脱除一般包括两种机理：其一，粉尘中含有PAHs或PAHs 粘附于粉尘表面，随着粉尘的脱除而脱除，这是PAHs脱除的主要原因；其二，电除尘器放电过程中阴极线的电晕作用对PAHs 有解离作用。由于污泥干化过程中释放的有机污染物具有多样化，在实际工程中，电除尘器对于污泥干化废气中不同有机气体的脱除效果仍有待进一步研究。

3 废气粉尘参数对电除尘器的影响

3.1 废气量

在实际污泥圆盘干化工程应用中，以日处理规模80%含水率的污泥100t 为例，将污泥含水率从80% 降至约35%，污泥干化过程产生的废气量约为7200m3/h，远低于电除尘器在电厂中的烟气处理量（105 ～106m3/h）。电除尘技术在污泥圆盘干化工艺应用中，设计成1 ～2 个电场，断面风速在1.2 ～1.5m/s 完成可以满足98%以上除尘效率要求。

3.2 温度、湿度与粉尘比电阻

目前，静电除尘器处理的烟气入口温度范围从环境除尘的常规环境温度至燃烧锅炉，再至冶金行业的高温，一般在20 ～350℃均可满足要求。而污泥干化后的废气温度一般在90 ～110℃左右，同时废气中的湿度很大，干化后产生的粉尘其表面吸附水汽及其他导电性物质后，可降低粉尘的比电阻值，增强粉尘荷电能力。

3.3 粉尘浓度

从工程应用情况分析，当污泥干化至含水率40%左右时，从圆盘干燥机废气出口检测到的粉尘量极少，甚至没有粉尘量。一般干化至含水率30%～35%时，废气中粉尘浓度在10g/m3左右，含水率越低，由于圆盘干燥机内的搅动产生的粉尘量越大，干化至10%含水率时，粉尘浓度在25 ～40g/m3，与圆盘干燥机内抽吸压力、中轴转速、圆盘上的推进/搅拌片有关。控制粉尘浓度主要是避免电除尘器在放电过程中产生爆炸。一般认为，污泥粉尘浓度在60g/m3以内，工艺系统是安全的。

4 结语

污泥在干化过程中，会产生粉尘和NH3、H2S、BTEX、PAHs 等污染物，这些污染物释放量受污泥的性状、干化温度和干化程度等影响，在工艺上应通过控制干化条件尽可能减少这些污染物的产生。

温度是污泥释放有机组分和无机组分废气的重要因素，随着温度的升高，释放量增加，当干化温度在150℃以上时，释放的有机污染物和无机污染物等气体量快速增加。因此，研究更低温度、干化效率更高的低温干燥设备至关重要。

从电除尘器电晕放电的特点来看，电除尘不仅对于粉尘有很好的捕集效果，而且对于无机气体（NH3、H2S 等）和有机气体（BTEX、PAHs 等）都有一定的脱除效果，可以在保证脱除粉尘的同时协同处理其他气体。由于旋风除尘器除尘效率受气体体积变化影响很大，而电除尘器适应范围更广，效率更高，电除尘器完全可以替代圆盘干化工艺中的旋风除尘器应用于污泥干化工艺的废气除尘中。