城市污泥干化技術(shù)研究
技術(shù)支持
中國城市污水治理率由1995年的19.4%上升到2000年的47%，這個趨勢還會在今后幾年里繼續(xù)保持。即使發(fā)展了新的污水處理技術(shù)，以極大限度地減少污泥的產(chǎn)生，污泥產(chǎn)量不斷增加的趨勢仍是不可阻止的。
污泥的成分非常復雜，含有很多病原微生物、寄生蟲卵及重金屬等，必須進行適當?shù)奶幚?，才能保證污水的處理效果，避免更嚴重的二次污染。我國現(xiàn)階段污泥的處置方法普遍是堆積，填埋。這些污泥的堆放不僅占用了大量的土地，而且還將對環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害。用 的技術(shù)對污泥進行無害化處理，使其達標排放回歸大自然，這將是目前急待解決的課題；同時也將實現(xiàn)污水廠對污水、污泥徹底處理，不再留尾巴。
污泥焚燒需要耗費大量重油而不經(jīng)濟，并造成大氣污染，浪費資源，焚燒這種不得已而為之的方法已越來越不被人們采用。但可以采用高溫堆肥技術(shù)對城市污泥進行無害化處理，但由于堆肥占地面積大，處理時間長，所以歐洲等發(fā)達 現(xiàn)逐漸采用污泥干化技術(shù)處理污泥，使污泥處理達到工廠化、自動化、高效化等特點。
1 污泥干化方法比較
1.1 滾筒干化器
滾筒干化器是一個水平直接干化系統(tǒng)。煙氣在爐膛內(nèi)加熱后輸入干燥器，和濕污泥直接接觸，完成熱交換。這套系統(tǒng)有三個主要不足：含氧量高，有失火和爆炸的危險；大量氣體被送入氣味控制系統(tǒng)，氣體消耗量大：能耗高。
1.2 流化床
在流化床干燥器的整個底部斷面均勻地吹進流化氣
體，使其內(nèi)部形成流化層。隨著污泥逐漸干化，密度減小，升到上部，然后隨上部抽走的氣體而抽出流化床。因污泥的成分決定其流化特性，這套系統(tǒng)對污泥的成分變化非常敏感，常導致流化床內(nèi)的熱交換不能順利進行。流化床及管道的磨損很嚴重。這套系統(tǒng)的能耗也很高。
1.3 薄膜干化器
這套間接干化系統(tǒng)可跨越塑性階段來干化污泥。污泥被投入快速旋轉(zhuǎn)的機器中（一般轉(zhuǎn)速為100RPM，外徑線速度為8m/s）。污泥被甩到殼體的內(nèi)壁上，形成一層薄膜，殼體外部通入蒸汽或熱油加熱干燥污泥。刀片將污泥刮下來，送出干化器。當污泥干性成分大于80%時，設(shè)備磨損很嚴重。目前污泥干化很少采用此形式。
1.4 臥式圓盤干化器
圓盤式干化機只能采用蒸汽這種標準加熱介質(zhì)，設(shè)計壓力在蒸汽一側(cè)正常達到8-12巴，它的構(gòu)造為一個固定體形成一個水平外殼，其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部分由一個管狀空心軸，軸上固定一些空盤，盤中充滿蒸汽等組成，還有一些攪拌葉片用于輸送物料。熱媒介通過中心軸進入圓盤，同時被分配到旋轉(zhuǎn)體中，其原理是由于冷凝產(chǎn)生真空使其流動，因此每個盤充滿蒸汽，保證具有完全的加熱表面，使其達到較大溫度。該方法的缺點：干化產(chǎn)品的含塵量極大，須另加單獨的造粒系統(tǒng)。用于完全干化時，設(shè)備極易磨損。由于我國污泥中含砂量大，對設(shè)備磨損嚴重。使用壽命只能達到2萬小時。
2 立式多盤干燥器的研究
采用晶核涂層式造粒技術(shù)，利用污泥特殊的蒸發(fā)曲線，制備城市污水污泥的硬質(zhì)顆粒，使污水處理廠在實現(xiàn)污水達標排放的同時，能安全無二次污染，并且節(jié)約能源，生產(chǎn)污泥顆?；a(chǎn)品是本項目的基本原理。現(xiàn)分析如下：
2.1 污泥蒸發(fā)脫水特征
經(jīng)過實驗及研究分析得出：污泥干化能耗與污泥含水率的關(guān)系曲線?？梢娒撍勰嗪视?/span>80%到60%這一段，所消耗能量小，同樣含水率在35%以下繼續(xù)干化消耗能量也小。污泥在含水率60-35%之間，為污泥的塑性階段，這階段污泥的流體特性類似膠水，膠狀，粘稠，很難處置，這階段干化消耗能量急劇增加，并且很難干化。根據(jù)上述特性，干化污泥要避開污泥塑性階段。要充分利用污泥干化特性，盡量在含水率60%以上，35%以下干化，我們把含水率80-60%之間干化叫半干化，含水率35%以下烘干為完全干化。
本研究的關(guān)鍵技術(shù)是分別采用完全干化方式，對城市污水污泥進行顆?；?。因而，該技術(shù)有明顯的節(jié)能效果，可稱之為高效污泥干化技術(shù)。
2.2 晶核涂層技術(shù)
再循環(huán)的干化后的小顆粒，在外層不斷涂覆機械脫水濕污泥薄層。已經(jīng)干化的物質(zhì)形成一個內(nèi)核，濕污泥不斷涂覆，從而形成顆粒。這個顆粒形成的過程十分重要，因為涂覆后的顆粒外面是濕的，而內(nèi)部卻是干的，送入干化機后將完全干化。
采用晶核涂層技術(shù)的主要優(yōu)點：
①克服污泥粘結(jié)特性，由于有晶核支持，到粉碎分離，不會越攪越粘。
②增大蒸發(fā)表面積，提高熱效率。
③避免傳統(tǒng)污泥烘干中形成的巧克力夾心式顆粒，即外表干化，里面心是軟的，不易進一步干化的狀態(tài)。
2.3 立式多盤干化機工藝研究
通過對污泥干化的所有流程的研究，其設(shè)計工藝流程如下。
污水廠的污泥運輸?shù)轿勰嗵幚韽S，傾倒在“污泥接收槽”中，污泥通過”污泥接收槽”底部的破拱裝置及多螺旋污泥輸送機輸送到“污泥儲存?zhèn)}”中，通過污泥儲存?zhèn)}底部的破拱裝置及污泥泵輸送到”污泥涂層機”與回填料（含水率為10%）的混合，該設(shè)備保證混合均勻，位于盤式干燥機的頂部。涂層機內(nèi)，再循環(huán)的干化后的小顆粒，在外層不斷涂覆機械脫水濕污泥薄層。已經(jīng)干化的物質(zhì)形成一個內(nèi)核，濕污泥不斷涂覆，從而形成顆粒。這個顆粒形成的過程十分重要，因為涂覆后的顆粒外面是濕的而內(nèi)部卻是干的，送入造粒機后將會完全干化。使含水率達到35%從而避開污泥的塑性階段，進入該盤式干燥機。
2.4 工作原理及結(jié)構(gòu)
立式多盤干化機是一個間接的預混合立式多級轉(zhuǎn)盤造粒機，是干化和造粒一步完成的工藝。產(chǎn)出的顆粒干性成分可達90%。
該設(shè)備內(nèi)部是由一系列的水平放置的圓盤組成，通過一個閉循環(huán)的熱油系統(tǒng)加熱圓盤。該干燥器上面一層是小圓盤，第二層為大圓盤，中間有孔，而后小盤大盤依次交替排列。操作時位于干燥器中心的主軸在電機帶動下，連同固定在主軸上的耙臂、耙葉一起轉(zhuǎn)動。
干燥物料由加熱介質(zhì)經(jīng)盤面?zhèn)鲗У臒崃考訜嵘郎睾?/span>，由小加熱盤外緣跌落到下一層大加熱盤外緣下一層小加熱盤內(nèi)緣盤面上。如此內(nèi)外交替，物料逐層自上而下移動，被加熱干燥。然后在下一層加熱盤上被耙葉刮到底部卸料口處連續(xù)排出，成為合格的干燥產(chǎn)品。汽化的濕分由干燥器頂部出口自然排除或由抽風機引出。
3 結(jié)論
對立式多盤干燥機進行研究發(fā)現(xiàn)該設(shè)備具有如下的優(yōu)點：
3.1 堅硬的圓狀顆粒
無塵；徹底殺滅病原體；處理安全簡便；能更加改良土壤性；粒徑分布范圍窄；無須特殊的粒度分配設(shè)備。
3.2 干燥和造粒一步完成
無須獨立的造粒機，所需設(shè)備更少，操作及維護費用更低，更安全。
3.3 靈活
安全，適合于處理各種污泥：城市及工業(yè)污泥，初級，生物處理，生污泥，消化污泥等。
3.4 安全
造粒機中氧氣含量非常低；平穩(wěn)及低溫干燥；只有無塵顆粒才能消除污泥顆粒處置過程中的粉塵爆炸的危險。
3.5 熱能消耗低
蒸發(fā)過程無須流動空氣-間接式干燥的優(yōu)點；熱交換效率高。
3.6 電能消耗低
特殊的干燥/造粒機設(shè)計；低摩擦，無腐蝕。
3.7 設(shè)備緊湊
立式布置，減少土建工作量；干燥/造粒過程集于一個工藝過程中。蒸汽處理單元-間接干燥的另一優(yōu)點。
3.8 維修成本低
簡單即是美-減少了輔助設(shè)備；使用經(jīng)過應用實踐證明的材料；維修人員容易接近運轉(zhuǎn)部件；無在其它裝置中常見的磨損及腐蝕問題。
3.9 自動化程度高
3.10 對環(huán)境友好
除臭率高。產(chǎn)生臭氣經(jīng)過生物除臭系統(tǒng)除臭，除臭率很高，運行成本低。
無噪音。因為不像直接干燥需要大型鼓風機，噪音主要為電機驅(qū)動裝置，系統(tǒng)可安靜運行，完全可達到 要求，并且噪音等級可通過車間隔音來控制。
無灰塵。因為此干燥為間接干燥及輕柔干燥，不會產(chǎn)生很多粉塵，同時干燥機內(nèi)有輕微的副壓，并且系統(tǒng)在車間外有除塵系統(tǒng)，因此灰塵不會溢出到環(huán)境中。零排放系統(tǒng)：無噪音，無氣味，無粉塵。
因此，立式多盤干燥機是污泥脫水技術(shù)較理想的設(shè)備。
