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【摘要】本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)污泥的物理特性和干化特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對(duì)脫水污泥進(jìn)行在常溫條件下的高效干化實(shí)驗(yàn)，對(duì)深圳市城市污水廠污泥的資源化和城市環(huán)境的優(yōu)化有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，有望給城市生活污泥的資源化提供更為現(xiàn)實(shí)可行的途徑。通過(guò)常溫高效污泥干化實(shí)驗(yàn)，還深化了對(duì)這種綠色環(huán)保能源的認(rèn)識(shí)，對(duì)節(jié)能降耗的推廣有著深遠(yuǎn)的意義。
【關(guān)鍵詞】生活污泥；干化技術(shù)；方法
污泥作為污水處理系統(tǒng)的副產(chǎn)品， 其產(chǎn)量約占污水處理總量的0.3~0.5%(含水率以 97%計(jì))， 然而污泥的處理費(fèi)用占水處理總投資的 30~40%，如果考慮污泥處理運(yùn)行管理費(fèi)用，污泥處置投資成本占污泥處置總投資的 50%以上。 污泥處理難度大，污泥含水量大，含有有機(jī)物、重金屬、鹽、少量病原微生物和寄生蟲(chóng)卵。 如不加妥善處理和處置，將造成堆排區(qū)周?chē)h(huán)境的二次污染，污泥的處理與處置問(wèn)題口趨顯著。 隨著國(guó)家環(huán)保力度的加大和公眾環(huán)保意識(shí)的提升，污泥的處理與處置己被提上“議事口程”，有關(guān)污泥的特性及處理的研究工作也陸續(xù)展開(kāi)。 污泥處理和處置己成為世界各國(guó)面臨的函待解決的問(wèn)題。
1 城市生活污泥干化的類(lèi)型
干化是污泥深度脫水的一種形式。 其應(yīng)用的主要?jiǎng)恿κ菬崮�，也就是說(shuō)，熱能是用來(lái)使污泥中的水蒸發(fā)的。 污泥干化可根據(jù)熱媒與污泥的接觸方式進(jìn)行分類(lèi)。
1.1 直接加熱式
熱媒(熱空氣、熱氣體或熱灰)直接與污泥接觸，使污泥受熱，水蒸發(fā)，最終得到干污泥產(chǎn)品。 傳熱效率和蒸發(fā)率高，但由于與污泥直接接觸，會(huì)使熱媒受到污染，污水和蒸汽在無(wú)害化處理后排放。 同時(shí)，熱媒和干污泥需要分開(kāi)，給操作和管理帶來(lái)了一些麻煩。
1.2 間接加熱式
將燃燒爐產(chǎn)生的熱氣通過(guò)蒸氣、熱油介質(zhì)傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側(cè)的濕污泥進(jìn)行干化。 此技術(shù)熱傳輸效率和蒸發(fā)速率均不如直接加熱式，但熱介質(zhì)可循環(huán)利用，節(jié)約了能源。
1.3“直接一間接”聯(lián)合式干化
即 “對(duì)流一傳導(dǎo)” 技術(shù)的結(jié)合。 Vomm 設(shè)計(jì)的高速薄膜干化器、Sulze 設(shè)計(jì)的新型流化床干化器以及 Envirex 推出的帶式干化器就屬于這樣類(lèi)型。
2 城市生活污泥干化技術(shù)方法
污泥干化是機(jī)械脫水后污泥的一種深度脫水操作。 干化后的污泥可以用作肥料、土壤改良劑和替代能源。 干化的目的是使污泥進(jìn)一步脫水，脫水后含水率從 80%降至 10~50%。 一方面有效地減少了污泥的排放量，另一方面，污泥的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用也非常方便。 干污泥由于含水率較低而相對(duì)穩(wěn)定，微生物和病原菌也大大減少。 污泥干化技術(shù)主要包括熱干化法、太陽(yáng)能干化法、微波加熱干化法、超聲波干化法和熱泵干化法。 應(yīng)用最廣泛、最成熟的技術(shù)是熱干化技術(shù)。 這些特性見(jiàn)表 1。
3 污泥水分存在形式及其干化的可行性
污泥是污水中的一種衍生物，含有大量的需氧微生物。 其余成分主要為沉積物、纖維、動(dòng)植物殘?bào)w。 其次，從污水來(lái)源來(lái)看，污泥中還含有重金屬、細(xì)菌等，如果污泥不能進(jìn)行技術(shù)處理，將對(duì)自然環(huán)境和人類(lèi)健康造成極大威脅。 常用的方法在中國(guó)污泥處理主要有填埋、堆肥、焚燒和土地利用，但污泥含水量高，出院后不能直接使用和處理。所以先處理好的污泥可以處理。
污泥干化技術(shù)是一種常用的污泥處理方法。 20 世紀(jì) 80 年代初，污泥干化技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛應(yīng)用。 在短短的十年時(shí)間里，只有少數(shù)污水處理廠的污泥干化俱樂(lè)部，一百多人從事污泥干化設(shè)備，污泥的數(shù)量仍在增長(zhǎng)。 隨著西方發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，污泥干化技術(shù)被引入到污泥處理中。 污泥干化技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用后，其優(yōu)勢(shì)開(kāi)始體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是效率高，穩(wěn)定性強(qiáng)，操作靈活。
因此，污泥干化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于污水處理行業(yè)。常溫高效城市污泥干化技術(shù)工作原理是利用空氣對(duì)流和濕度梯度對(duì)污泥進(jìn)行干化。 系統(tǒng)中通過(guò)抽濕設(shè)備降低空氣中的相對(duì)濕度，再通過(guò)擾流風(fēng)扇使系統(tǒng)低濕度的內(nèi)部空氣進(jìn)行循環(huán)， 空氣與污泥表面的飽和空氣層形成紊流效應(yīng)，從而將污泥中的水份吸收，再通過(guò)抽濕設(shè)備將水排除。 經(jīng)過(guò)此工藝處理后的污泥含水率突破了傳統(tǒng)工藝的限制，能夠達(dá)到 70~10%。
與前面幾種干化方法相比，常溫高效污泥干化技術(shù)具有投資和操作費(fèi)用低﹑不需要加熱﹑無(wú)塵且沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)， 可以彌補(bǔ)太陽(yáng)能干化污泥因季節(jié)和天氣的原因?qū)е虏环�(wěn)定的情況。 通過(guò)污泥自然干化實(shí)驗(yàn)，分析不同空氣濕度﹑風(fēng)速﹑攪拌速度﹑污泥厚度等條件對(duì)污泥干化速率的影響以及能耗。
4 城市污泥干化技術(shù)
4.1 直接干化法
直接干化是利用燃燒裝置向干化設(shè)備提供熱空氣和煙氣。 污泥直接暴露在熱空氣和煙道氣中。 污泥中的水在高溫的作用下蒸發(fā)。 該工藝的傳熱效率和蒸發(fā)率高， 可使污泥的固含量從 25%提高到 85~95%，但由于與污泥直接接觸，熱量介質(zhì)會(huì)受到污染，出水和蒸汽必須無(wú)害。 同時(shí)，熱媒和干污泥需要分離，給操作和管理帶來(lái)一定的困難。
閃蒸干化機(jī)、旋轉(zhuǎn)干化機(jī)、帶式干化機(jī)和流化床干化機(jī)都是直接干化的類(lèi)型，直接加熱滾筒干化機(jī)是最常用的直接干化設(shè)備。
4.2 間接干化法
間接干化法與直接干化法基本相同。 加熱裝置提供的蒸汽或熱油首先加熱容器，然后將熱量傳遞給容器表面的污泥。
間接蒸發(fā)干化污泥蒸發(fā)技術(shù)主要是干膜、干膜、空心葉片烘干機(jī)、涂料和干化技術(shù)，有效地避免了污泥的塑性階段，污泥有機(jī)質(zhì)不易消化。 它的具有占地面積小，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
5 結(jié)論
綜上所述，隨著時(shí)代的進(jìn)步，我們相信污泥干化技術(shù)將繼續(xù)改善和改善污泥干化技術(shù)將廣泛應(yīng)用于中國(guó)。 污泥干化技術(shù)不僅影響著中國(guó)的污水處理水平，而且影響污泥處理技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。 它甚至對(duì)自然環(huán)境造成兩種污染，對(duì)填埋場(chǎng)和周?chē)木用駱?gòu)成威脅。 因此，相關(guān)設(shè)備的開(kāi)發(fā)人員必須改進(jìn)污泥干化設(shè)備，降低設(shè)備能耗，提高污泥干化效率，提高污泥干化過(guò)程的經(jīng)濟(jì)可行性。
本論文屬于技術(shù)攻關(guān)課題 “常溫高效城市污泥干化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目”(JSGG20160331140748142)中的部分研究?jī)?nèi)容。 在此對(duì)課題資助者和所有幫助我的人表示誠(chéng)摯的感謝。
衷心感謝課題組夏觀強(qiáng)、廖春平的幫助。 從論文的選題、研究思路和創(chuàng)新目標(biāo)的確定，以及論文的開(kāi)題、具體工作和撰寫(xiě)、修改等方面都離不開(kāi)他們的幫忙。
同時(shí)感謝饒遠(yuǎn)強(qiáng)在實(shí)驗(yàn)工作的支持和幫助。
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