催化流化床焚烧污水污泥技术：从实验室到中试的环保突破

针对污水污泥传统处理技术（如CFB/BFB）存在的二次污染、高能耗等问题，俄罗斯科学院西伯利亚分院催化研究所团队创新性开发了CuCrMg/Al2 O3 催化剂流化床热催化氧化技术。研究表明，在750°C下可实现污泥99%燃尽率，且烟气中CO≤1000 mg/m3 、NOx ≤1600 mg/m3 ，二噁英零排放，灰渣毒性达IV类标准，为市政污泥无害化处置提供新方案。

　　

随着全球城市化进程加速，污水处理厂每年产生超过1亿吨湿污泥，这些富含重金属、多环芳烃和病原体的"黑色包袱"正成为环境治理的顽疾。传统填埋法需占用土地百年之久，而常规流化床焚烧(CFB/BFB)又面临二噁英生成、床层结渣等难题。更棘手的是，污泥80%的高含水率迫使处理过程需额外消耗燃料，形成"治理污染却制造污染"的怪圈。俄罗斯科学院西伯利亚分院催化研究所的Yu.V. Dubinin团队在《Waste Management》发表的研究，犹如在环保困局中投下一枚"催化炸弹"——他们开发的CuCrMg/Al₂
O₃
催化剂流化床技术，竟能让湿污泥在750°C下实现自持燃烧。

研究团队采用阶梯式放大策略，从50 g/h的实验室装置(FBR-0.05)到4.8吨/小时的中试系统，逐步验证技术可行性。通过ASTM E1755-01标准分析灰分含量，结合烟气在线监测，系统评估了燃烧效率与排放特性。

Object of the study
选用鄂木斯克污水处理厂的污泥为对象，其干基含60-70%有机物（烃类、蛋白质等）和30-40%矿物质，重金属和苯并芘等污染物构成典型城市污泥样本。

Results and discussion
在FBR-0.05装置中优化获得750°C最佳工况，随后在FBR-2.0装置中验证：①有机组分燃尽率>99%，远超常规技术；②烟气排放CO稳定≤1000 mg/m³
，NO_x
总量控制在1600 mg/m³
以下；③二噁英检测限内未检出，这得益于催化剂床层内反应的温度均一性（避免局部高温产生副产物）；④灰渣浸出毒性达IV类标准（低危），可安全填埋或建材利用。

Conclusions
该技术突破传统流化床需要干燥预处理和辅助燃料的局限，通过催化剂表面活化氧物种实现低温深度氧化。中试数据显示，处理每吨污泥能耗降低35%，且4米高的反应器体积仅为同类CFB的1/3。更值得注意的是，碱金属在催化剂表面形成稳定化合物而非低共熔物，从根本上杜绝了床层结渣风险。

这项研究为市政污泥处理提供了"三赢"方案：环境上消除持久性有机污染物排放，经济上实现能源自给，工程上简化设备配置。其核心创新在于将石油化工领域的流化催化技术跨界应用于固废处理，为全球"无废城市"建设提供了可复制的技术范本。当鄂木斯克的中试装置持续稳定运行时，或许标志着人类在污泥治理领域真正迈入了"催化时代"。