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(chǎn)生的大量剩余污泥的問題。在我國目前尚無妥善的最終處置方法，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(jīng)成為多數(shù)污水處理廠急待解決的問題，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110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(jīng)驗。
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污泥干化設備的類型
1.1 按熱介質與污泥接觸的方式可分為：
1.1.1 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)并最終得到干污泥產(chǎn)品，是對流干化技術的應用；
1.1.2 間接加熱式：將燃燒爐產(chǎn)生的熱氣通過蒸氣、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；
1.1.3 “直接一間接”聯(lián)合式干燥：即是"對流一傳導技術"的結合。
1.2 按設備的形式分為：
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。
1.3 按干化設備進料方式和產(chǎn)品形態(tài)大致分為兩類：
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，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；另一種是濕污泥直接進料，產(chǎn)品多為粉末狀。
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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。
2.1 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(jīng)被干化的污泥，使干濕混合污泥的含固率達50%～60%，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(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(jīng)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(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處理成本。
2.2 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(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，轉鼓最大轉速為1.5r/min。翼片螺桿通過循環(huán)熱油傳熱，最大轉速 為0.5 r/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，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粒狀，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(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最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，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。
2.4 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，最終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℃。
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(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
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，在干燥機的最下面是風箱，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。最上部為抽吸罩，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，冷凝到小于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。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卻冷到低于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 結束語
以上是歐、美幾家公司生產(chǎn)的污泥干化設備的簡單介紹。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(chǎn)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(jīng)濟、技術條件，根據(jù)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(chǎn)中取得經(jīng)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(chǎn)、運行、管理經(jīng)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(chǎn)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最大使用率。這項技術的實施將積累經(jīng)驗為我國污泥后處置探索一條新路。
國外污泥干化技術進展
提要：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(jù)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。
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