幾種國外城市污水處理廠污泥干化技術及設備介紹
行業(yè)動態(tài)
自20世紀80年代末期以來，污泥干化技術在歐、美等發(fā)達 應用廣泛。例如歐盟在20世紀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年底已有約180家污泥干化處理廠，并且還在逐年增加；在歐洲未來十年內，采用熱處理的污泥量將翻一番；英聯(lián)邦在未來十年內污泥熱處理廠的數(shù)量將增加10倍；美國自1995年來，設計或安裝了至少28座新的污泥干化裝置。
污泥干化技術同時也得到了越來越多發(fā)展中 環(huán)境工程界的重視，為我國污泥處置提供了寶貴的經(jīng)驗。本文結合在歐、美的實地考察情況，介紹污泥干化設備的分類，并介紹了目前發(fā)達 主要采用的幾家公司的污泥干化技術和設備。
1 污泥干化設備的分類
1.1 按熱介質和污泥接觸方式分
（1）直接加熱式：將燃燒室產(chǎn)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(chǎn)品，是對流干化技術的應用。
（2）間接加熱式：將燃燒爐產(chǎn)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)，是傳導干化技術的應用。
（3）“直接-間接”聯(lián)合式干化：即“對流-傳導”技術的結合。
1.2 按設備形式分
可分為轉鼓式、轉盤式、帶式、螺旋式、離心式干化機、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。
1.3 按干化設備進料方式和產(chǎn)品形態(tài)分
（1）干料返混系統(tǒng)：濕污泥在進料前先于一定比例的干泥混合，然后才進入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是干化、造粒結合為一體的工藝。
（2）濕污泥直接進料，產(chǎn)品多為粉末狀。
2 工作原理和工藝流程
2.1 直接加熱轉鼓干化技術
自20世紀40年來以來，日本、歐洲和美國就采用直接加熱式轉鼓干燥器來干化污泥。目前主要有四家設備供應商：澳大利亞的Andritz AG，美國的Bio Gro，英國的Swiss Combi和日本的Okawara。除了Okawara工藝之外，其余各廠家的工藝在干化前，均需用干物料與污泥混合形成含固率達60%～70%的小球狀物，這樣可產(chǎn)生在轉鼓里隨意轉動的小球顆粒；Okawara公司生產(chǎn)的干燥器，則用轉鼓里的高速刮削刀刮泥餅，以形成隨意移動的產(chǎn)物。
起初所有轉鼓式干燥器都使用一次性通過空氣系統(tǒng)，能量利用效率低，且產(chǎn)生大量需要除臭的氣體。后來大部分供應商采用密閉循環(huán)式干燥器，節(jié)省了能源，減少了剩余空氣排放量。
Andritz開發(fā)的密閉式、帶返料、直接加熱轉鼓式干化系統(tǒng)中，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(jīng)被干化的污泥，使干濕混合污泥的含固率達60%～70%，然后經(jīng)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(jīng)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，帶污染的惡臭氣體則被送到生物過濾器處理以達到符合環(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(jīng)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。干化的污泥顆粒直徑可控制在1～4mm，這主要考慮了把干化的污泥用作肥料或園林綠化的可能性。細小的干化污泥被送到混合器中與濕污泥混合后，送入轉鼓式干燥器（可使用沼氣、天然氣或熱油等為燃料）。分離器將干化的污泥和水汽進行分離，水汽幾乎攜帶了污泥干化時所耗用的全部熱量，需要充分回收利用。水汽要經(jīng)過冷凝器（冷凝器冷卻水入口溫度為20℃，出口溫度為55℃），被冷卻的氣體送到生物過濾器中處理，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(chǎn)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排放和處理成本。
2.2 間接加熱轉鼓干化技術
美國某公司開發(fā)的濕污泥直接進料、間接加熱轉鼓干化系統(tǒng)中，脫水后的污泥輸送至干化機的進料斗，經(jīng)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，轉鼓設計轉速為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(jīng)抽風控制其內部為負壓，水汽和塵埃無法外逸。污泥經(jīng)轉鼓和翼片螺桿推移和加熱被逐步烘干并磨成粉末狀，在轉鼓后端低溫區(qū)經(jīng)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(chǎn)物為粉末狀。
2.3 離心干化技術
即脫水干化一體技術。Humboldt公司開發(fā)的離心干化機系統(tǒng)中，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(jīng)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較短的時間將其干化到含固率80%左右。干化后的污泥顆粒經(jīng)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中冷凝析出大部分水分，凈化后的廢氣以40℃的溫度離開洗滌塔。因為污泥不需要儲存，整個系統(tǒng)可以迅速的啟動和關閉，而且干化和運輸在幾秒鐘內即可完成，故在污泥進入系統(tǒng)后不久干化污泥顆粒就可從排料閥排出。與循環(huán)氣體混在一起的燃料廢氣和低氧含量的干燥廢氣需要連續(xù)不斷地通過洗滌塔排氣立管排出。
其特點是：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。
2.4 間接式多盤干燥技術（珍珠工藝）
20世紀70年代以來，間接加熱圓盤式干燥器被應用于污泥干燥，主要設備供應商有Stord International Buss A G，Bepex，Komline Sanderson和Seghers等公司。Seghers公司開發(fā)的新一代間接式多盤干燥工藝的流程，又稱珍珠工藝。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)的干污泥顆粒核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，這個涂敷過程非常重要，內核是干的（含固率＞90%），外層是一層濕污泥，涂敷了濕污泥的顆粒被送入硬顆粒造粒機（多盤干燥器），然后倒入造粒機上部，均勻地散在頂層圓盤上。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做圓周運動。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，形成堅實的顆粒。干燥后的污泥顆粒溫度90℃，粒徑1～4mm，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。污泥干化過程所需的能量由熱油傳遞，溫度介于260～230℃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(jīng)熱交換器冷凝后的熱水溫度為50～60℃。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。
其特點是：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(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。
2.5 流化床污泥干化技術
維奧技術瓦巴格德國有限公司開發(fā)的流化床污泥干化系統(tǒng)中，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(chǎn)生的污泥顆粒被循環(huán)氣體流化并產(chǎn)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(chǎn)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，冷凝到低于40℃，通過輸送機送至產(chǎn)品料倉?；覊m、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內。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)氣體回流到污水處理區(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 結語
以上是歐、美幾家公司生產(chǎn)的污泥干化設備的簡單介紹。目前我國污泥干化工藝應用甚少。天津市咸陽路污水處理廠工程 將100t/d（含水率75%）的污泥進行干化處理，這項工程的實施將為我國污泥后處置探索一條新路。
