污泥干化技術講解及污泥干化設備選型
行業(yè)動態(tài)
1 前言
隨著社會的發(fā)展和人類的進步，人們對生存環(huán)境的保護和改善意識不斷加強。加之，國家對環(huán)境保護政策實施力度不斷加強，使全國范圍內污水處理率不斷提高，各城市紛紛建設污水處理廠，大、中、小型污水處理廠已達幾百座，而且還在迅速增加。
各污水處理廠都面臨著如何處置每天產生的大量剩余污泥的問題。在我國目前尚無妥善的處置方法，加之，致病菌的超標，傳統(tǒng)上用作農肥，不能完全符合衛(wèi)生標準。特別是天津市作為老工業(yè)城市，污水中工業(yè)廢水的比例一直較高，污泥中含有一定比例的重金屬物質長期使用會在土壤中富集，造成土地板結，因此近年來污水處理廠脫水污泥無適當出路隨意堆放造成二次污染，污泥處置問題已經成為多數(shù)污水處理廠亟待解決的問題，污泥處置是否妥當已關系到污水處理廠的生存。
縱觀歐美一些國家進入80年代末期，由于污泥在農用、填埋、投海上的各種限制條件和不利因素的逐漸突出，也由于污泥熱干化技術在歐美等國家一些污水處理廠的成功應用，使污泥干化技術在西方工業(yè)發(fā)達國家很快推廣開來。例如：歐盟在80年代初只有數(shù)家污水處理廠采用污泥熱干化設備處理污泥，但到1994年底已有100家污泥干化處理廠，并且還在逐年增加。這項技術同時也得到了越來越多發(fā)展中國家環(huán)境工程界的重視，也為我國污泥處置提供了寶貴的經驗。
2 污泥干化設備的類型
2.1 按熱介質與污泥接觸的方式劃分
（1）直接加熱式。將燃燒室產生的熱氣與污泥直接進行接觸混合，使污泥得以加熱，水分得以蒸發(fā)并得到干污泥產品，是對流干化技術的應用。
（2）間接加熱式。將燃燒爐產生的熱氣通過蒸汽、熱油介質傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側的濕污泥受熱、水分蒸發(fā)而加以去除，是傳導干化技術的應用。
（3）“直接-間接”聯(lián)合式干燥；即是“對流-傳導技術”的結合。
2.2 按設備的形式劃分
轉鼓式、轉盤式、帶式、螺旋式、離心干化機、噴淋式多效蒸發(fā)器、流化床、多重盤管式、薄膜式、漿板式等多種形式。
2.3 按干化設備進料方式和產品形態(tài)劃分
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，然后才進入干燥器，產品為球狀顆粒，是干化、造粒結合為一體的工藝；另一種是濕污泥直接進料，產品多為粉末狀。
3 發(fā)達國家污泥干化技術和設備
結合在歐美的實際考察情況，就目前西方國家主要采用的幾家公司的污泥干化技術和設備，介紹其工作原理和工藝流程。
3.1 直接加熱轉鼓干化技術
工作原理是：脫水后的污泥從污泥漏斗進入混合器，按比例充分混合部分已經被干化的污泥，使干濕混合污泥的含固率達50%～60%，然后經螺旋輸送機運到三通道轉鼓式干燥器中。
在轉鼓內與同一端進入的流速為1.2～1.3m/s、溫度為700℃左右的熱氣流接觸混合集中加熱，經25min左右的處理，烘干后的污泥被帶計量裝置的螺旋輸送機送到分離器，在分離器中干燥器排出的濕熱氣體被收集進行熱力回用，帶污染的惡臭氣體被送到生物過濾器處理達到符合環(huán)保要求的排放標準，從分離器中排出的干污泥其顆粒度可以被控制，再經過篩選器將滿足要求的污泥顆粒送到貯藏倉等候處理。
干化的污泥干度達92%以上或更高。干燥的污泥顆粒直徑可控制在1～4mm，這主要考慮了用干燥的污泥作為肥料或園林綠化的可能性。細小的干燥污泥被送到混合器中與濕污泥混合送入轉鼓式干燥器，用于加熱轉鼓干燥器的燃燒器可使用沼氣、天然氣或熱油等為燃料。
分離器將干燥的污泥和水汽進行分離，水汽幾乎攜帶了污泥干燥時所耗用的全部熱量，這部分熱量需要充分回收利用。因此水汽要經過冷凝器，冷凝器冷卻水入口溫度為20℃，出水溫度為55℃，被冷卻的氣體送到生物過濾器處理完全達到排放標準后排放。
該干化系統(tǒng)特點是：在無氧環(huán)境中操作，不產生灰塵，干化污泥呈顆粒狀，粒徑可以控制，采用氣體循環(huán)回用設計減少了尾氣的處理成本。
3.2 間接加熱轉鼓干化技術
脫水后的污泥輸送至干化機的進料斗，經過螺旋輸送器送至干化機內，螺旋輸送器可變頻控制定量輸送。干化機由轉鼓和翼片螺桿組成，轉鼓通過燃燒爐加熱，轉鼓轉速為1.5r/min。翼片螺桿通過循環(huán)熱油傳熱，轉速為0.5r/min。
轉鼓和翼片螺桿同向或反向旋轉，污泥可連續(xù)前移進行干化，轉鼓沿長度方向分布為三個燃燒爐溫度區(qū)域，分別為370℃，340℃和85℃。翼片螺桿內的熱油溫度為315℃。轉鼓經抽風，其內部為負壓，水汽和塵埃無法外逸。污泥經轉鼓和翼片螺桿推移和加熱被逐步烘干并磨成粒狀，在轉鼓后端低溫區(qū)經過S形空氣止回閥由干泥螺桿輸送器送至儲存?zhèn)}。污泥蒸發(fā)出的水汽通過系統(tǒng)抽風機送至冷凝和洗滌吸附系統(tǒng)。
該干化系統(tǒng)的特點是：流程簡單，污泥的干度可控制，干化器終端產物為粉末狀。
3.3 離心干化技術（即脫水干化一體機）
稀污泥自濃縮池或消化池進入離心干化機，干化機內的離心機對污泥進行脫水，經機械離心脫水后的污泥呈細粉狀從離心機卸料口高速排出，高熱空氣以適當?shù)姆绞揭氲诫x心干化機的內部，遇到細粉狀的污泥并以極短的時間將其干化到含固率80%左右。干化后的污泥顆粒經氣動方式以70℃的溫度從干化機排出，并與濕廢氣一起進入旋流分離器進行分離。一部分濕廢氣進入洗滌塔，在洗滌塔中濕廢氣中的大部分水分被冷凝析出，凈化后的廢氣以40℃的溫度離開洗滌塔。
該干化系統(tǒng)的特點是：流程簡單，省去了污泥脫水機及從脫水機至干化機的存儲、輸送、運輸裝置。
3.4 間接式多盤干燥技術（珍珠工藝）
其工作原理是：機械脫水后的污泥（含固率25%～30%）送入污泥緩沖料倉，然后通過污泥泵輸送至涂層機，在涂層機中再循環(huán)的干污泥顆粒與輸入的脫水污泥混合，干顆粒核的外層涂上一層濕污泥后形成顆粒，這個涂覆過程非常重要，內核是干的（含固率＞90%），外層是一層濕污泥，涂覆了濕污泥的顆粒被送入硬顆粒造粒機（多盤干燥器），被倒入造粒機上部，均勻的散在頂層圓盤上。
通過與中央旋轉主軸相連的耙臂上的耙子的作用，污泥顆粒在上層圓盤上作圓周運動。污泥顆粒從造粒機的上部圓盤由重力作用直至造粒機底部圓盤，顆粒在圓盤上運動時直接和加熱表面接觸干化。污泥顆粒逐盤增大，類似于蚌中珍珠的形成過程，形成堅實的顆粒，故也叫珍珠工藝。
干燥后的顆粒溫度90℃，粒徑為14mm，離開干燥機后由斗式提升機向上送至分離料斗，一部分被分離出再循環(huán)回涂層機，同時剩余的顆粒進入冷卻器冷卻至40℃送入顆粒儲料倉。污泥干燥過程所需的能量由熱油傳遞，溫度介于230～260℃的熱油在干燥機內中空的圓盤內循環(huán)，從干燥機排出的接近115℃的蒸汽冷凝，經熱交換器冷凝后的熱水溫度為50～60℃。
此間接式多盤干燥器也叫造粒機，立式布置多級分布，間接加熱。
特點：干燥和造粒過程氧氣濃度＜2%，避免了著火和爆炸的危險性。顆粒呈圓形、堅實、無灰塵且顆粒均勻、具有較高的熱值可作為燃料，尾氣經冷凝、水洗后送回燃燒爐，將產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。
3.5 流化床污泥干化技術
其工作原理是：脫水污泥送至污泥計量儲存?zhèn)}，然后用污泥泵將污泥送至流化床污泥干燥機中的進料口并將污泥進行分配。流化床污泥干燥機從底部到頂部基本由三部分組成，在干燥機的下面是風箱，用于將循環(huán)氣體分送到流化床裝置的不同區(qū)域，其底部裝有一塊特殊的氣體分布板，用來分送惰性流化氣體。
在中間段，用于蒸發(fā)水的熱量將通過加熱熱油送入流化床內。上部為抽吸罩，用來使流化的干顆粒脫離循環(huán)氣體，而循環(huán)氣體帶著污泥細粒和蒸發(fā)的水分離開干燥機。在干燥機內干燥溫度85℃，產生的污泥顆粒被循環(huán)氣體流化并產生激烈的混合。
由于流化床內依靠其自身的熱容量，滯留時間長和產品數(shù)量大，因此，即使供料的質量或水分有些波動也能確保干燥均勻，用循環(huán)的氣體將污泥細粒和灰塵帶出流化層，污泥顆粒通過旋轉氣鎖閥送至冷卻器，冷凝到小于40℃，通過輸送機送至產品料倉。灰塵、污泥細粒與流化氣體在旋風分離器分離，灰塵、污泥細粒通過計量螺旋輸送機，從灰倉輸送到螺旋混合器。
在那里灰塵與脫水污泥混合并通過螺旋輸送機再送回到流化床干燥機。干燥機系統(tǒng)和冷卻器系統(tǒng)的流化氣體均保持在一個封閉氣體回路。循環(huán)氣體將污泥細粒和蒸發(fā)的水分帶離流化床干燥機。污泥細粒在旋風分離器內分離，而蒸發(fā)的水分在一個冷凝洗滌器內采用直接逆流噴水方式進行冷凝。
蒸發(fā)的水分以及其它循環(huán)氣體從85℃左右冷卻為60℃，然后冷凝，冷凝下來的水離開循環(huán)氣體流回到污水處理區(qū)，冷凝器中干凈而冷卻的流化氣體又回到干燥機，干化污泥由冷卻回路氣體冷卻到低于40℃。
該干化系統(tǒng)的特點是：無返料系統(tǒng)，間接加熱，干燥機本身無動部件，故幾乎無需維修，但干化顆粒的粒徑無法控制。
3.6 小結
以上是歐美幾家公司生產的污泥干化設備的簡單介紹。污泥干化設備在西方國家已有相當多的工程業(yè)績，其干化設備的種類也非常之多，除上述外還有閃蒸式干燥器、螺旋式干燥機、薄膜干燥器、噴霧式干化器、多效蒸發(fā)器、微波干化器、帶式干燥機、多床干燥器等，同一類型的干化設備在不同的生產廠家也各有其特點。
目前我國污泥干化工藝用之甚少。本次天津市咸陽路污水處理廠工程首次將100t/d（含水率75%）的污泥進行干化處理，由于咸陽路污水處理廠的建設同樣面臨著如何科學處置污泥的重大課題，而且還承擔紀莊子、北倉污水處理廠的污泥處置任務。
為此，設計對可能采用的處置方法如：焚燒、干化、填埋、堆肥、棄置等分別進行了研討，對如何利用污泥的能量進行分析，對如何發(fā)揮污泥的效益利用污泥資源化如：制造建筑材料、綠化、肥料等可能的利用途徑進行探索，通過各種方案的對比，基于經濟、技術條件，根據咸陽路污水處理廠的具體情況，決定采用：“污泥填埋為主”并輔以“污泥干化”的處置方案，與處理廠同步建設市政污泥填埋場和100t/d的污泥干化車間。
污泥干化的規(guī)模約為咸陽路污水處理廠污泥量的三分之一，干化的目的是在生產中取得經驗為今后徹底解決“市政污泥的處置”尋求一條科學的、因地制宜的途徑。
目前國際上污泥干化設備的品種很多，歐美先進國家具有一定的生產、運行、管理經驗，各種形式干化機有其不同的優(yōu)點和適用條件?？紤]到可能出現(xiàn)的各種情況，咸陽路污水處理廠決定采用兩套干化設備，以便適應污泥量、沼氣量大小變化和設備檢修、故障時保持一臺運行的可能性，同時要求干化設備能夠產生不同干度污泥，以滿足用于不同資源化原料如：用作填埋場的覆蓋土、用于調節(jié)填埋污泥干度的混合土、建筑材料的添加劑等各種條件，另外也特別考慮利用沼氣作為干化的第一能源以降低成本，盡量不使用增加運行費用的天然氣、燃油等，只將其作為第二能源，保持運行中干化設備的較大使用率。這項技術的實施將積累經驗為我國污泥后處置探索一條新路。
4 國外污泥干化技術進展
城市污泥的管理是一個世界性的社會和環(huán)境問題。污泥干化的優(yōu)點及其在污泥管理體系中所起的作用正逐步被認同。根據實際考察，并結合污泥干化的一些技術要點簡要介紹國外干化技術和設備的進展情況。
4.1 污泥干化技術簡介
早在20世紀40年代，日本和歐美就已經用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。經過幾十年的發(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)定產品，污泥性狀大大改善。
（3）產品無臭且無病原體，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、農業(yè)利用還是熱能利用，污泥干化都是重要的第一步，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。
4.2 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。
4.3 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。
4.3.1 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，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?？刂苹旌系谋壤?，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的粘結，干燥時只需蒸發(fā)顆粒表層的水分，是干燥容易進行，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。后來有的間接加熱系統(tǒng)如西格斯的“珍珠工藝”也采用了干料返混，成功生產出球狀顆粒，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。
4.3.2 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，熱風經過除塵、冷凝、水洗后，85%返回轉鼓，只有15%需經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冷凝、水洗后送回燃燒爐，將產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、成品倉等構筑物內的氣體都抽走集中處理。
4.3.3 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質疑。現(xiàn)在，起火或爆炸的大部分原因已經明確，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℃。現(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，而對于那些產生粉狀產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。
4.4 小結
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世界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濟可行性得到顯著改善。
5 污泥干化技術講解
污泥是由水和污水處理過程所產生的固體沉淀物質。數(shù)據顯示，2010～2017年我國工業(yè)污水排放量基本維持在200億噸/年左右，城鎮(zhèn)生活污水排放量自354億噸增長至600億噸左右。一般情況下，污水處理廠處理1萬噸生活污水可產生含水率80%的污泥5～8噸，處理1萬噸工業(yè)污水產生10～30噸污泥。分別按照6.5噸和20噸單位產出進行推算，則2010～2017年，我國污泥產生量從5427萬噸增長至7436萬噸，年化增長率4.6%。
污泥烘干工藝，它涉及污泥干化技術領域。其工藝步驟為：將濕污泥經過破碎、擠條成型后進入帶式污泥烘干箱，經與熱干燥循環(huán)空氣換熱換質后變?yōu)楦晌勰?，熱的干燥循環(huán)空氣變?yōu)闈竦牡蜏匮h(huán)空氣，濕的低溫循環(huán)空氣經循環(huán)風機吸入熱泵，并從循環(huán)風機吹入中間換熱器與蒸發(fā)出風做熱交換進一步降低溫度，從中間換熱器出風，經過水冷預冷盤管再降低溫度，出風后經過蒸發(fā)器蒸發(fā)，冷凝水析出，蒸發(fā)出風經過中間冷卻器與熱泵回風做熱交換，提升出風溫度后進入冷凝器，升溫后變?yōu)闊岣稍锟諝膺M入帶式污泥烘箱循環(huán)處理。熱泵干燥能耗低，無二次污染，烘干溫度低，安全性高，自動化程度高，降低污泥干化成本。
6 污泥處理處置與污泥干化的難點
6.1 概述
污泥處理就是對污泥進行濃縮、調治、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒的加工過程。隨著我國經濟的發(fā)展，城市廢水排放量日益增多，污泥產生量也隨之大幅度提高。國內外現(xiàn)有的處理處置手段主要包括衛(wèi)生填埋、水體消納、焚燒、堆肥處理、土地利用等。針對我國現(xiàn)有的技術來看，我國主要的污泥處置方式是填埋。較適合我國的處置方式是污泥制肥即將污泥土地化利用。隨著科技進步，我國必將推出更加有效、合理的處理處置方式，實現(xiàn)城市污泥處理處置的減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化。
6.2 處置方式
（1）污泥的衛(wèi)生填埋：這種處置方法簡單、易行、成本低，污泥又不需要高度脫水，適應性強。但是污泥填埋也存在一些問題，尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體，如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環(huán)境。填埋場產生的氣體主要是甲烷，若不采取適當措施會引起爆炸和燃燒。
（2）污泥制肥：污泥制肥直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優(yōu)點，被認為是極有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式，將脫水后含水率78%～85%的污泥，經烘干后含水率達30%～40%。經過污泥制肥設備（污泥制肥工藝方法），使污泥中有機物轉化成富含植物營養(yǎng)物的腐殖質，反應的代謝物為CO2、H2O和熱量，大量熱量使物料堆持續(xù)高溫60℃，降低含水率，有效去除病原體，寄生蟲卵和雜草種子，使泥達到減容化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的目的。
（3）污泥的焚燒：濕污泥干化后再直接焚燒應用得較為普遍，沒有經過干化的污泥直接進行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是極不經濟的。以焚燒為核心的污泥處理方法是徹底的污泥處理方法，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可極大限度地減少污泥體積；但是其缺點在于處理設施投資大，處理費用高。
（4）污泥露天的晾曬：這種污泥處理方法為降低污泥中的含水率。采用露天晾曬這種方法，占用的土地面積大，需人工布料和攪拌，工人的勞動強度大；另外，污泥中含有大量的細菌和病毒，還會對周圍環(huán)境產生不利影響；當遇到下雨天時，污泥由于不能及時收集，隨雨水一起流走造成水的污染。因此，露天晾曬這種傳統(tǒng)方法有很大的弊端。
6.3 為什么污泥要干化
污泥沒干化前含水量很高，剩余污泥含水量達99.2%～99.5%，經過濃縮池后的污泥含水量為95%～97%，壓濾后的含水量在80%左右，之所以要降低含水率以及污泥干化，一是污水廠污泥產量都比較大，必須降低污泥體積，以便后續(xù)運輸、處理方便，二是國內污泥處理很多都是以填埋的方式運往垃圾填埋場，減少體積可以為填埋場節(jié)約空間，三是污泥要經過一些處理后，干化才可以作為肥料、建筑材料使用。
6.4 污泥干化的難點
在污泥干化處理中，機械脫水僅能使自由水和存在于污泥顆粒之間的部分間隙水去除；毛細水和污泥顆粒之間的結合力較強需借助較高的機械作用力和能量；內部結合水的含量與污泥中微生物細胞所占的比例有關。從破壞污泥水分結合形態(tài)的角度來看，采用熱干化技術所提供的能量能夠破壞污泥細胞內結合水，實現(xiàn)深度脫水。熱干化技術多利用蒸汽、煙通氣等，造成處理成本高、尾氣量大、冷卻水量大，同時，還存在著易產生臭氣及粉塵二次污染以及存在粉塵爆炸的風險等問題。污泥的熱干化方式投資和運行成本普遍較高，由此導致污泥熱干化的項目建設要求和條件較高，能夠真正推廣應用的地域有限。
從處置途徑來看，依靠添加化學鹽類和石灰，進入填埋場后，含氯離子以及高COD的滲濾液對填埋場滲濾液系統(tǒng)將產生較大的沖擊負荷。如果進行焚燒處置，則由于添加了較多的無機物，造成熱值下降，灰分增加，尤其添加了生石灰類的堿性物質后，會對電廠的爐膛產生腐蝕、結垢等影響，難以滿足焚燒的要求。
因此，目前污泥深度脫水面臨的難題在于，采用熱干化技術設備投資及運行成本過高，推廣難度大。采取化學調理法由于調理劑選取問題，實際上并未實現(xiàn)污泥的減量化，同時對后端處置產生了一系列的不利影響。目前，國外污泥無害化處置的總體趨勢是：污泥消化技術大面積應用，污泥填埋被進一步禁止，污泥焚燒將越來越少，以土地利用為目的的熱干化逐漸成為主要手段。依據發(fā)達國家的經驗來看，污泥處理處置要根據國情科學地制定環(huán)境指標和階段目標，落實污泥處置的相關法規(guī)政策和資金，并在實踐過程中不斷開發(fā)新的技術。我國的污泥處理處置政策經過調整之后，也將與發(fā)達國家處于同一標準。
7 污泥烘干工藝步驟
7.1 污泥烘干介紹
污泥干化是污泥處理必要的中間過程，從直接施用到直接焚燒，從干化后施用，到干化后焚燒，直到干化后氣化，基本上肯定了干化作為一項必要的中間過程的重要性。其原因主要有兩個：經濟性，無論是運輸處置減量，還是能源消耗減量；衛(wèi)生性，農用的必要條件。污泥干化處置方式是國情的選擇，填埋無疑是不可取的，這不僅在于土地價值昂貴，主要還是從能源和生物能資源方面考慮，國家要求減少和限制污泥的填埋。
目前大部分行業(yè)污泥脫水僅采用機械擠壓式污泥脫水，如帶式壓濾機、板框式壓濾機、疊螺機以及離心式脫水機，其脫水后污泥含水率在70%～90%左右；選擇焚燒作為處置手段，該污泥本身的熱量不足以維持其熱量需求，所以此類污泥對于后續(xù)的儲存、運輸及焚燒來說經濟性差，這是造成目前污泥處置成本高的重要原因，對企業(yè)污泥的干燥減重、減容的要求日益劇增。
目前國內污泥干燥工藝、技術在不斷發(fā)展，采用的能源方式主要為直接加熱居多，即使用蒸汽、煙氣尾氣、電加熱等形式將污泥加熱至100℃以上，使污泥的水分變?yōu)樗魵馀懦觥?/span>
7.2 舊烘干裝置存在以下問題
（1）能耗高。能量需求為每公斤蒸發(fā)量低至620大卡，直接加熱式干化設備處理商標稱其系統(tǒng)的熱能需求是800～850大卡。
（2）帶來二次污染。烘干污泥同時帶來污染性的尾氣需要再做處理裝置方能達標排放。
（3）烘干溫度高帶來烘干安全問題。高溫烘干污泥氣流中污泥可能揮發(fā)出來的物質爆炸、毒性等問題難以避免。基于此，設計一種低溫污泥烘干工藝尤為必要。
熱泵烘干內容針對現(xiàn)有技術上存在的不足，熱泵烘干目的是在于提供一種低溫污泥烘干工藝，能耗低，無二次污染，烘干溫度低，安全性高，烘干自動化程度高，大大降低污泥干化成本，易于推廣使用。
8 解決方案
為了實現(xiàn)上述目的，是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：低溫污泥烘干工藝，其工藝步驟為：
（1）將含水率60%～80%的濕污泥經過破碎、擠條成型后進入帶式污泥烘干箱。
（2）帶式污泥烘干箱中的濕污泥經與熱的干燥循環(huán)空氣換熱換質后變?yōu)楹?span style="font-family: Arial;">30%以下的干污泥，熱的干燥循環(huán)空氣變?yōu)闈竦牡蜏匮h(huán)空氣。
（3）濕的低溫循環(huán)空氣經循環(huán)風機吸入熱泵，并從循環(huán)風機吹入中間換熱器與蒸發(fā)出風做熱交換進一步降低溫度。
（4）降溫后的低溫循環(huán)空氣從中間換熱器出風，經過水冷預冷盤管再降低溫度。
（5）從水冷預冷盤管出風經過蒸發(fā)器蒸發(fā)，溫度降至露點以下，從而冷凝水析出。
（6）蒸發(fā)出風經過中間冷卻器與熱泵回風做熱交換，提升出風溫度后進入冷凝器。
（7）循環(huán)風通過冷凝器進一步升溫后變?yōu)闊岬母稍锏难h(huán)空氣進入帶式污泥烘箱，實現(xiàn)循環(huán)處理。作為優(yōu)選，所述熱的干燥循環(huán)空氣的溫度為60～70℃，濕度在20%以下，經帶式污泥烘干箱處理后進入熱泵的濕的低溫循環(huán)空氣溫度為50～60℃，濕度在50%以上。
9 熱泵烘干的有益效果
（1）能耗低。采用低溫熱泵烘干設備，由于熱泵中制冷量和制熱量都用于污泥干化，故能耗相較于直接加熱式能耗高50%以上。
（2）無二次污染。污泥水分通過冷凝水的形式排放出來，風通過循環(huán)使用，無外氣排放二次污染問題。
（3）烘干溫度低，減小安全問題。由于烘干溫度低于70℃，污泥可能揮發(fā)出來的物質爆炸、毒性等問題少，污泥適用性廣，設備運行穩(wěn)定、稼動率高。
（4）自動化能力高。該設備設計形式有效將污泥干化實現(xiàn)連續(xù)自動化運行，污泥干化過程避免人力的投入，降低工人勞動強度，減少成本。
