國外污泥干化技術進展
行業(yè)動態(tài)
1 污泥干化技術簡介
早在20世紀40年代，日本和歐美就已經(jīng)用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，污染干化技術的優(yōu)點正逐漸顯現(xiàn)出來：
①污泥顯著減容，體積可減少4～5倍；
②形成顆?；蚍蹱罘€(wěn)定產(chǎn)品，污泥性狀大大改善；
③產(chǎn)品無臭且無病原體，減輕了污泥有關的負面效應，使處理后的污泥更易被接受；
④產(chǎn)品具有多種用途，如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。
所以無論填埋、焚燒、農(nóng)業(yè)利用還是熱能利用，污泥干化都是重要的 步，這使污泥干化在整個污泥管理體系中扮演越來越重要的角色。20世紀90年代以來，運用污泥干化技術處理城市污泥得到迅速發(fā)展。
2 污泥干化設備
污泥干化設備有許多不同的種類，其中常見的類型有：
（1）直接加熱式。原理為對流加熱，代表設備有轉鼓、流化床等；
（2）間接加熱式。原理為傳導或接觸加熱，代表設備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等；
（3）熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。
3 污泥干化技術的進展
下面結合在美國的實際考察結果，就污泥干化的一些技術要點，簡要介紹市場主流干化技術和設備的進展情況。
3.1 污泥粘結問題
現(xiàn)有的污泥干化設備從進料方式和產(chǎn)品形態(tài)上大致可以分為兩類：一種是采用干料返混系統(tǒng)，濕污泥在進料前先與一定比例的干泥混合，含水率降至30%～40%，然后才進入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是結合干燥與造粒為一體的工藝；另一種是濕污泥直接進料，產(chǎn)品多為粉末狀。
干燥不同的污泥，如工業(yè)污泥和城市污泥，對設備的要求也不盡相同。起初能成功用于干燥工業(yè)污泥的設備直接用于城市污泥，卻不一定能成功。這是因為城市污泥的特性是非常粘，且在干燥過程中有一特殊的膠粘相階段（含水率為60%左右）。在這一極窄的過渡段內(nèi)，污泥極易結塊，表面堅硬、難以粉碎，而里面卻仍是稀泥。這為污泥的進一步干燥和滅菌帶來極大困難。為了克服這一困難，達到含固率＞90%的干燥效果，就產(chǎn)生了干料返混工藝。干燥器進料前先將一定比例含固率＞90%的干泥顆粒返回混合器（或稱涂層機）與濕污泥混合，其過程中干粒起到如珍珠核的作用，濕污泥只是薄薄地包裹在干粒外面。控制混合的比例，使混合物的含水率降到30%～40%，這樣使污泥直接越過膠粘相，大大減輕了污泥在干燥器內(nèi)的粘結，干燥時只需蒸發(fā)顆粒表層的水分，使干燥容易進行，能耗降低。
直接加熱系統(tǒng)出于其自身的需要，多采用干料返混。早期的間接加熱系統(tǒng)采用濕污泥直接進料，由于濕污泥的粘結造成設備的磨蝕損耗相當嚴重，并由此引發(fā)了一些安全事故，其中部分設備因此停產(chǎn)。后來有的間接加熱系統(tǒng)如西格斯（Seghers）的珍珠工藝也采用了干料返混，成功生產(chǎn)出球狀顆粒，且設備運行良好，能耗也低。其蒸發(fā)每kg水只需3100kJ的熱能消耗。也有的間接加熱系統(tǒng)，如Fenton的專利間接回轉室（IRC系列）仍采用濕污泥直接進料，但其重點解決了污泥粘結的問題：它采用雙螺旋推進器，兩套螺旋之間互相清潔表面，并且采用不等螺距設計，盡量避免污泥在設備表面的粘結。實踐表明也取得了較好的效果，并使整套污泥干化系統(tǒng)的設備數(shù)量大為精簡。
3.2 尾氣處理和臭味控制
國外對污泥處理的管理非常嚴格，它必須是環(huán)境安全的，不能產(chǎn)生二次污染。所以國外的污泥干化技術很重視尾氣處理和臭味控制。早期的ESP直接加熱系統(tǒng)，引入外部空氣經(jīng)加熱后通入干燥器，蒸發(fā)污泥中的水分并運送污泥。離開干燥器后熱風與干污泥顆粒分離，然后經(jīng)過除塵、熱氧化除臭后排放。由于熱風的量很大，使得尾氣處理成本非常高，這一缺陷使人們一度將興趣轉到了間接加熱系統(tǒng)上。后來，安德里茲（Andritz）的轉鼓式直接加熱工藝采用了氣體循環(huán)回用的設計，使這一缺陷得到明顯改善。在其干燥工藝中，熱風經(jīng)過除塵、冷凝、水洗后，85%返回轉鼓，只有15%需經(jīng)過熱氧化除臭后排放。這減少了尾氣處理的負擔，更重要的是大大減少了外部空氣的引入量，將轉鼓內(nèi)氧氣的含量維持在很低的水平，從而很大程度上提高了系統(tǒng)的安全性能。對于間接加熱系統(tǒng)，尾氣的量要小得多，相應尾氣處理的負擔要輕得多。西格斯干燥設備的尾氣經(jīng)冷凝、水洗后送回燃燒爐，將產(chǎn)生臭味的化合物徹底分解，所以其尾氣能滿足很嚴格的排放標準。另外，無論是直接加熱或間接加熱系統(tǒng)，干燥設備內(nèi)部都采用適當負壓，避免了臭氣的外泄，工廠的污泥倉、干燥車間、成品倉等構筑物內(nèi)的氣體都抽走集中處理。
3.3 設備安全
在老式干燥器里，起火或爆炸相當頻繁，令污泥干燥設備的安全性能倍受置疑?，F(xiàn)在，起火或爆炸的大部分原因已經(jīng)明確，與爆炸有關的三個主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝報道或許會有些差異，但總的來說必須控制的安全要素是：氧氣含量＜12%；粉塵濃度＜60g/m3；顆粒溫度＜110℃?，F(xiàn)在的污泥干化技術都非常重視設備的安全性，并針對性地采取了措施來完善設計和加強管理。對于控制氧氣的含量，間接加熱器如西格斯的干燥設備還附加了氮氣保護來確保系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量＜2%；直接加熱器，如安德里茲的轉鼓則如前所述，通過氣體循環(huán)使用來控制氧氣含量＜8%。系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量的實時監(jiān)測是非常重要的，在安德里茲的系統(tǒng)內(nèi)設置了氧氣超標保護，一旦氧氣含量超過10%，系統(tǒng)會自動停機。顆粒溫度的控制關鍵在于控制污泥在干燥器內(nèi)的停留時間，必須保持干泥中適量的水分，以避免污泥過熱而燃燒，所以當污泥達到一定的干度（如90%）就需離開干燥器。這也使解決污泥在設備內(nèi)的粘結問題顯得尤為重要。對于粉塵的控制，采用干料返混的干燥工藝較好，而對于那些產(chǎn)生粉狀產(chǎn)品的間接加熱設備則需注意這個問題。另外污泥干化廠還需考慮其它的安全因素：設計有濕污泥倉的工廠，必須考慮甲烷的產(chǎn)生而盡量減少濕泥的貯存時間，在安德里茲的設計中將濕泥倉中甲烷濃度控制在1%以下；干泥倉的安全同樣受到重視，為防止自燃，干泥顆粒的溫度必須控制在40℃以下。
4 結語
在新千年里，污泥干化仍將繼續(xù)不斷地發(fā)展、完善和受到歡迎。據(jù)預測，在歐洲未來的10年里，采用熱處理的污泥量將翻一番。污泥干化設備也在向大型化發(fā)展，如安德里茲建成了歐洲較大的污泥干化廠——英國的Bransands，處理能力為蒸發(fā)水量7×5000kg/h，西格斯在巴塞羅那建了 上較大的間接加熱污泥干化廠，蒸發(fā)水量能力為4×5000kg/h。同時污泥干化設備在安全性能包括環(huán)境友好方面不斷完善，設備開發(fā)商在降低能耗上所作的努力使污泥干化的經(jīng)濟可行性得到顯著改善。
