摘要：污泥經(jīng)過熱干化技術(shù)處理后，可以實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化和無害化，為后續(xù)的土地利用、建材利用和焚燒等處理處置創(chuàng)造良好條件，因而熱干化技術(shù)具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。本文首先對(duì)污泥熱干化的原理、概況進(jìn)行闡述，著重介紹了污泥熱干化的技術(shù)及其特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：污泥熱干化；原理；技術(shù)；特點(diǎn)

1污泥干化原理

污泥干化工藝就是將污水處理廠脫水后的濕污泥（一般含水率在80%左右）采用適當(dāng)?shù)母苫�工藝將其含水率降低到一定的程度，便于后續(xù)處理。污泥中所含水分主要有四種存在形式，即間隙水、毛細(xì)管結(jié)合水、表面吸附水以及內(nèi)部水。污泥干化過程其實(shí)就是水分蒸發(fā)的過程，即為去除水分，水分的去除主要經(jīng)歷兩個(gè)主要過程：（1）蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸氣壓低于介質(zhì)（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入介質(zhì)；（2）擴(kuò)散過程：是與汽化密切相關(guān)的傳質(zhì)過程，當(dāng)物料表面水分被蒸發(fā)掉，物料表面的濕度低于物料內(nèi)部濕度，此時(shí)，需要熱量的推動(dòng)力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。這兩個(gè)過程在干化過程中持續(xù)、交替進(jìn)行。

2污泥熱干化概況

污泥處置技術(shù)分為兩方面：其一是采取固液分離技術(shù)達(dá)到污泥脫水減積的效果；第二種是通過消化、堆肥、建材制造等能源循環(huán)再利用技術(shù)實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化及資源化，包括污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、污泥堆肥、污泥熱干化等。相比較于其他幾種處理方式，污泥熱干化能夠有效降低污泥的含水率與體積，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、資源化提供了先決條件。污泥熱干化存在于污泥機(jī)械脫水之后，通過不同類型的熱能對(duì)上一階段處理后的污泥進(jìn)行二次處理，進(jìn)一步降低污泥的含水率。水分子從不同的熱源中吸取熱量，并進(jìn)而以水蒸氣的形式脫離污泥，從而使污泥的含水率進(jìn)一步降低，其處理后的結(jié)果一般介于10%~50%之間。在污泥熱干化的過程當(dāng)中，所消耗熱量的來源是進(jìn)行熱干化處理前應(yīng)考慮的問題。熱干化的過程中會(huì)消耗大量的熱，同時(shí)污泥處置的成本在污水處理廠的總成本中的所占比例較大，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的污泥處置成本占污水處理廠總成本的40%~60%，有的甚至達(dá)到65%，歐洲國(guó)家處置加運(yùn)輸費(fèi)平均每噸約為（470±280）歐元。我國(guó)的能源消耗十分嚴(yán)重，因此運(yùn)用何種熱源進(jìn)行污泥熱干化，更顯得尤為重要。

3 干化工藝組成

一般來說，干化工藝由如下系統(tǒng)組成，但根據(jù)工藝特點(diǎn)（例如半干／全干干化工藝類型）可能有所調(diào)整：①污泥計(jì)量、輸送和儲(chǔ)存；②污泥干化；③氣體的粉塵分離和冷凝：用于循環(huán)氣體的除塵和洗滌，并去除蒸發(fā)水；④顆粒冷卻、輸送和儲(chǔ)存；⑤熱源供給：可以是導(dǎo)熱油、蒸汽或者熱水；⑥冷卻水供給：用于干泥產(chǎn)品的冷卻和循環(huán)氣體的洗滌噴淋；⑦冷凝水處理；⑧臭氣處理：濕泥料斗、儲(chǔ)倉、工藝回路的不可凝氣體的處理；⑨氮?dú)鈨?chǔ)備：用于干泥料倉和工藝回路的惰性化；⑩壓縮空氣：用于系統(tǒng)內(nèi)閥門和儀表的供氣；⑪電力和自動(dòng)控制和檢測(cè)；⑫安全和消防等。

常用的污泥干化工藝流程見圖1。

圖1 常用的污泥干化系統(tǒng)工藝流程

4污泥熱干化工藝技術(shù)及特點(diǎn)

熱干化技術(shù)通常按照傳熱方式的不同進(jìn)行分類。熱干化技術(shù)包括直接干化（熱對(duì)流）、間接干化（熱傳導(dǎo)）和直接-間接干化。

4.1直接干化

在直接干化過程中，濕污泥與熱氣體（空氣或水蒸氣）直接接觸，熱氣體為污泥中的水分蒸發(fā)提供熱量，隨后蒸發(fā)的液體被熱氣體帶走。其特點(diǎn)是傳熱效率高，干化效果好。

4.1.1轉(zhuǎn)鼓干化工藝

轉(zhuǎn)鼓式干化工藝分為直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化工藝和間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化工藝。前者屬于熱對(duì)流干燥系統(tǒng)，將外部熱介質(zhì)（熱空氣、燃?xì)饣蛘羝�等）加熱后通人干燥器與污泥直接接觸，蒸發(fā)污泥中的水分并運(yùn)送污泥。熱介質(zhì)離開干燥器后與干污泥顆粒分離，經(jīng)除塵、熱氧化除臭后排放。直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化工藝的特點(diǎn)是在無氧環(huán)境中，不產(chǎn)生灰塵；干化污泥警顆粒狀，粒徑人小可控制；采用氣體循環(huán)回用設(shè)計(jì)，減少了尾氣的處理成本。后者工藝流程簡(jiǎn)單，污泥的干度可控，干化器終端產(chǎn)物為粉末狀。

4.1.2閃蒸式干化技術(shù)

閃蒸式干化機(jī)是集干燥、粉碎、篩選功能于一體的干化設(shè)備。熱空氣由通氣入口沿切線方向進(jìn)入干化機(jī)并成螺旋流上升，流速約20～30m/s，反混后的混合污泥由進(jìn)料口進(jìn)入干化機(jī)直接與熱空氣進(jìn)行接觸。較大的污泥顆粒在高速旋轉(zhuǎn)攪拌槳的作用下被打碎，從而加大了與熱空氣的接觸面積；較小的污泥顆粒隨旋轉(zhuǎn)氣流上升并在氣固分離器進(jìn)行分離。整個(gè)干燥過程中污泥始終呈懸浮狀態(tài)，干化時(shí)間僅為5～8s，污泥中水分蒸發(fā)迅速、徹底，干化后的污泥含水率可降低到8%～10%。

4.1.3帶式干化技術(shù)

帶式干化機(jī)的主要工作部件為2條張緊的壓濾帶，污泥脫水時(shí)污泥被平鋪在壓濾帶上，隨著壓濾帶的傳動(dòng)，壓濾帶的張力對(duì)帶上的污泥形成擠壓剪切作用，從而產(chǎn)生含固率較高的泥餅，同時(shí)通以熱空氣進(jìn)行干燥，熱空氣在鼓風(fēng)機(jī)的作用下在干化機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，充分與泥餅進(jìn)行接觸從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水過程。帶式干化技術(shù)在我國(guó)污泥處理中應(yīng)用比較普遍，該技術(shù)蒸發(fā)強(qiáng)度高、干燥速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好，但產(chǎn)品為濾餅狀物料，需要經(jīng)后續(xù)加工方可使用。

4.2間接干化

間接干化主要利用熱傳導(dǎo)效應(yīng)，污泥不直接與熱源接觸，而是與通入高溫加熱媒介（通常為蒸汽或熱油）的金屬管外壁接觸將污泥中的水分蒸發(fā)掉。

4.2.1槳葉干化工藝

物料在干化過程中，帶有中空葉片的空心軸在給物料加熱的同時(shí)又對(duì)物料進(jìn)行攪拌，從而進(jìn)行加熱面的更新。濕污泥由污泥泵打入一級(jí)干燥機(jī)，被預(yù)干燥成半干污泥后，進(jìn)入二級(jí)干燥機(jī)再次被干燥。由于采用二級(jí)干燥機(jī)的尾氣對(duì)濕污泥進(jìn)行預(yù)干燥，充分利用熱量，其熱效率極高。此外，干燥尾氣中的熱量被利用之后送去焚燒爐進(jìn)行燃燒，尾氣中的污染物被分解，使得該工藝具有零污染排放的優(yōu)點(diǎn)。

4.2.2盤式干化工藝

盤式工藝屬于傳導(dǎo)型干化工藝。熱傳導(dǎo)干燥系統(tǒng)不存在大量工藝載氣的循環(huán)，系統(tǒng)僅抽取相當(dāng)于蒸發(fā)量的部分進(jìn)行冷凝，通常采用抽取微負(fù)壓方式。尾氣處理的負(fù)擔(dān)較輕，且載氣熱損失也較低。盤式干化工藝?yán)�用熱油爐加熱導(dǎo)熱油（250-280℃），然后通過導(dǎo)熱油在干燥器圓盤和熱油爐之間的循環(huán)，將熱量間接傳遞給污泥顆粒，以干燥污泥顆粒為內(nèi)核，采用濕泥對(duì)其進(jìn)行涂層包裹，達(dá)到平均含固率65-70%以上，進(jìn)入多層床的頂部，顆粒與圓盤表面進(jìn)行接觸換熱，以重力從層間縫隙逐層下落，經(jīng)過幾次循環(huán)，顆粒長(zhǎng)大到一定粒徑，經(jīng)過冷卻成為硬造粒產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)污泥干化。

4.3直接-間接干化

4.3.1流化床干化工藝

流化床干化工藝屬于典型的熱對(duì)流干燥系統(tǒng)。污泥泵將污泥直接送入內(nèi)加熱流化床，在流化床內(nèi)落料口的正下方設(shè)有高速旋轉(zhuǎn)的打散裝置，對(duì)濕污泥進(jìn)行快速打散，增加換熱面積，促進(jìn)水份快速蒸發(fā)。熱源采用蒸汽，通過換熱器將熱量間接傳遞給污泥，從而蒸發(fā)水分，干化污泥。該工藝具有節(jié)能高效、占地面積小、投資小且環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，無返料系統(tǒng)，屬于間接加熱方式，干化機(jī)本身無動(dòng)部件，故不需維修。缺點(diǎn)是干化顆粒的粒徑無法控制。

4.3.2渦輪薄層干化技術(shù)

在干化機(jī)內(nèi)，含水污泥在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的槳葉所形成的旋渦的作用下在反應(yīng)器內(nèi)壁形成物料薄層，該薄層以一定的速度從進(jìn)料口向出料口移動(dòng)，在此過程中，污泥通過與被熱介質(zhì)加熱的干化機(jī)襯套及干化機(jī)內(nèi)的熱蒸汽接觸而得到干化。污泥顆粒、蒸發(fā)氣體和其他氣體在氣旋分離器中被分離出去。經(jīng)過該工藝處理后的污泥含固率在60%左右。該技術(shù)靈活性高，無污泥反混，換熱效率高，氣體排放量少。

5結(jié)語

污泥熱干化技術(shù)為實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無害化目標(biāo)創(chuàng)造了前提條件，但由于我國(guó)污泥熱干化技術(shù)相對(duì)滯后，對(duì)污泥干化工程設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素認(rèn)識(shí)不足。隨著工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的逐漸積累，對(duì)熱干化處理技術(shù)的研究還有待深入，工程設(shè)計(jì)中遇到的問題還有待總結(jié)和完善。

原標(biāo)題:污泥熱干化技術(shù)相關(guān)研究