污泥干化技術的探討
行業(yè)動態(tài)
污泥是城市污水處理后的一種衍生物，其中含有大量的水、重金屬、病原體、有機物質等。污泥處理的方法很多，但是不論哪種處理方法，都要經(jīng)過干化，這是污泥減量化的重要途徑。本文將對污泥干化技術及主要設備進行綜述探討。
1 污泥干化機理
在污泥處理中，干化是一種重要的處理技術，其主要目的是將污泥中的水分去除。通常情況下，在干化處理中都要經(jīng)歷以下兩個不同的過程：
（1）蒸發(fā)過程：它主要指的是污泥在干化的過程中，寄存在物料表面上的水分發(fā)生汽化。而介質中的水蒸氣分壓遠遠高于物料表面的水蒸氣壓。因此，在氣壓的差異作用下，水分從物料表面移入介質。
（2）擴散過程：這個過程與汽化的關系非常密切，屬于一種傳質過程。當物料表面經(jīng)歷蒸發(fā)過程后，其表面上的水分會被蒸發(fā)掉，物料表面和內部發(fā)熱濕度產生差異，這時就需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。
在污泥的干化處理中，蒸發(fā)過程和擴散過程的持續(xù)，交替就是污泥干化的機理。
2 傳統(tǒng)的污泥干化技術
隨著科學技術的不斷發(fā)展與進步，污泥干化處理技術也日漸成熟。就目前情況來看，傳統(tǒng)的污泥干化處理技術有以下三種：
（1）直接干化法
所謂直接干化法，指的是對污泥進行干化處理時，利用相關的燃燒裝置并讓其發(fā)揮傳遞作用，然后讓被干化的污泥與其接觸，促使污泥中的水分在高溫作用下被蒸發(fā)出來。這種技術具有多方面的優(yōu)勢，比如蒸發(fā)速率高，熱傳輸速度快。但是，其缺陷在于：在處理的過程中，熱介質、排出的水蒸氣及廢水都會收到污染，需要進行無害處理，增加了處理成本；另外，采用這種技術時，需要將干污泥與熱介質分離，給管理和操作都帶來了一定的難度。
（2）間接干化法
該法先借助加熱設備提供的蒸汽將容器加熱，然后利用容器表面的熱傳導作用，將熱傳遞給污泥，迫使污泥中的水分被蒸發(fā)出來。該技術不易破壞污泥有機物，占地少，易操作。
（3）直接—間接聯(lián)合法
這種方法其實就是對流和傳導兩種技術的整合，即將上述兩種技術有機結合起來的一種技術。采用這種方法來干化污泥，污泥脫水率高、有效消滅病菌、無廢氣排放、不會破壞污泥中植物的養(yǎng)分等。
3 新型污泥干化技術
（1）水熱干化技術
該方法通過水熱反應對污泥改性，破壞污泥細胞結構和膠體結構，提高其脫水性能，該技術已趨成熟，污泥水熱處理相變熱和能耗較低，但也存在一些局限性。
（2）油炸干化技術
該工藝常用各種回收廢棄油為熱介質，將污泥浸于熱油中煎炸，通過控制操作條件提高傳熱效率，實現(xiàn)污泥快速脫水干化。目前該技術尚處于起步階段，其實際應用過程中的經(jīng)濟性和環(huán)境安全性尚有待探討。
（3）生物干化技術
該技術利用好氧微生物分解污泥有機物的新陳代謝產熱來蒸發(fā)污泥中的水分，從而降低含水率。該技術能耗低，產物用途靈活多變，系統(tǒng)安全性高。
4 污泥干化設備
本文僅根據(jù)加熱方式介紹其中比較具有代表性的幾種干燥機：
（1）直接干化
采用直接干化技術，設備比較多，但具有代表性意義的主要有以下幾種：
①帶有內破碎裝置的回轉圓筒干燥機。
這種設備在使用的過程中，一般會讓煙道氣和污泥進行直接的接觸，即將二者混合在一起，迫使積存在污泥中的水分被蒸發(fā)出來，獲得干污泥產品。
從理論上來講，此時應該會產生較大的水分蒸發(fā)量，收到的干化效率也是較好的。但是，在這個過程中，由于無法將污泥破碎，其與熱空氣的彌散接觸非常之低。因此，實際收到的蒸發(fā)效率非常低。這個時候的物料，在不斷的干燥處理中，基本已運行到回轉圓筒的半程以上，所以就出現(xiàn)有效空間不能充分發(fā)揮作用的情況。當將其用于出機水分要求較高的場合時，人們就收不到良好的干化效果，而且還會因為污泥過分干燥造成了資源浪費。此外，廢氣與污泥進行過熱交換后，通常會在100℃左右的環(huán)境下直接排入大氣，造成了熱源浪費。這樣一來，不僅大大提升了干化成本，而且還造成了嚴重的大氣污染。
②設有內件的流化床
這種設備一般都是采用復合加熱方式，即將熱風直接加熱與內件傳導加熱有機結合起來，從而完成污泥的干化處理。具體的操作方法如下：在固定流化床內，通常都會有很多的換熱裝束，憑借其傳導作用，將鍋爐蒸汽通入其中，空氣由于經(jīng)過加熱處理后直接進入流化床，在流化床內對加入的污泥進行吹動，迫使其與內件產生一系列的相互作用，比如換熱、碰撞、粉碎，直至物料的水分和粒度均達到要求，然后經(jīng)熱風作用被帶出干燥機，依靠旋風與袋式除塵器進行收集。對于那些沒有達到要求的物料，則會在干燥機內循環(huán)干化，直至其水分和粒度均達到要求為止。
采用該工藝，污泥處理效果較好。但是，它存在一些問題：一方面，由于在處理的過程中，污泥顆粒與內件產生長時間碰撞和摩擦，從而大大縮短了內件的使用壽命。另一方面，在處理的過程中有熱風介入，將一部分熱量帶走，加大了能耗，從而增加了操作成本。
（2）間接干化
①楔形空心槳葉干燥機
這種設備的加熱介質比較多，主要有導熱油、熱水、蒸汽，其熱介質導入導出的旋轉接頭一般都設置在軸端部位。在實際的操作中，加熱介質并不是統(tǒng)一進入干燥機，而是會“兵分兩路”，一路進入干燥機殼體夾套，另一路則進入槳葉軸內腔，然后同時加熱器身和槳葉軸，通過傳導加熱的方式，完成污泥的加熱干化處理。
污泥被干化后，采用螺旋送料機，將其送至加料口，待污泥進至器身，槳葉轉動后，污泥便會自動攪拌、翻轉，并對加熱介面更新，與槳葉、器身接觸，等到加熱充分以后，污泥表面所含有的水分便會蒸發(fā)。隨著槳葉的不斷旋轉，污泥可被輸送至出料口，并繼續(xù)攪拌，便于繼續(xù)蒸發(fā)其表面水分，干化均勻后，便成為合格產品，于出料口排出。
②盤式干燥機
盤式干燥機采用天然氣或沼氣，通過使用熱油爐，將導熱油加熱，并利用導熱油，促使其于熱油爐與干燥器圓盤間循環(huán)，間接對熱量進行傳遞，傳遞至污泥顆粒。污泥涂層機屬于盤式工業(yè)中的常用設備，在其中可起到重要作用。將濕污泥，涂抹于循環(huán)干燥污泥顆粒表面，干燥污泥顆粒被覆蓋后，便可置于干燥器內，于頂層圓盤中，均勻散放。每個污泥顆粒平均循環(huán)次數(shù)約為6次，顆粒表面每次都會被新濕污泥覆蓋，促使圓形顆粒形成。
③轉鼓壓膜式干燥機
該設備是專為處理含水率粘稠膏狀體而設計的，具有間接污泥干燥機的一系列優(yōu)點，諸如能耗小、能量利用率高、尾氣污染小等。
干燥過程能量消耗低，其主要原理是由于壓力和熱的作用，一方面使污泥整體粘性下降；另一方面改變EPS的水合類膠體性質，使水分與膠體顆粒結合力下降，從而使污泥中的表面結合水轉化為易于脫除的自由水，進而從污泥顆粒孔隙間脫除。再則，貼近加熱面處的高效傳熱瞬間使得水分變成蒸汽，體積瞬時膨脹一千倍，劇烈的蒸汽可作為水分遷移驅動力，加快液態(tài)水向表面遷移析出。
5 結語
綜上所述，在污泥處理中，必須要根據(jù)實際情況，采用不同的干化技術，從而既能確保污泥的處理效率，同時具有良好的經(jīng)濟型。研究污泥干化技術，對我國的污泥處理具有重要的參考價值。在后期的發(fā)展中，人們必須要在前人研究成果的基礎上不斷創(chuàng)新，從而不斷提高我國的污泥干化技術。
