摘要：污泥經過熱干化技術處理后，可以實現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化和無害化，為后續(xù)的土地利用、建材利用和焚燒等處理處置創(chuàng)造良好條件，因而熱干化技術具有廣泛的實用價值。本文首先對污泥熱干化的原理、概況進行闡述，著重介紹了污泥熱干化的技術及其特點。

關鍵詞：污泥熱干化；原理；技術；特點

1污泥干化原理

污泥干化工藝就是將污水處理廠脫水后的濕污泥（一般含水率在80%左右）采用適當的干化工藝將其含水率降低到一定的程度，便于后續(xù)處理。污泥中所含水分主要有四種存在形式，即間隙水、毛細管結合水、表面吸附水以及內部水。污泥干化過程其實就是水分蒸發(fā)的過程，即為去除水分，水分的去除主要經歷兩個主要過程：（1）蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸氣壓低于介質（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入介質；（2）擴散過程：是與汽化密切相關的傳質過程，當物料表面水分被蒸發(fā)掉，物料表面的濕度低于物料內部濕度，此時，需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。這兩個過程在干化過程中持續(xù)、交替進行。

2污泥熱干化概況

污泥處置技術分為兩方面：其一是采取固液分離技術達到污泥脫水減積的效果；第二種是通過消化、堆肥、建材制造等能源循環(huán)再利用技術實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化及資源化，包括污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、污泥堆肥、污泥熱干化等。相比較于其他幾種處理方式，污泥熱干化能夠有效降低污泥的含水率與體積，為進一步實現(xiàn)污泥的無害化、資源化提供了先決條件。污泥熱干化存在于污泥機械脫水之后，通過不同類型的熱能對上一階段處理后的污泥進行二次處理，進一步降低污泥的含水率。水分子從不同的熱源中吸取熱量，并進而以水蒸氣的形式脫離污泥，從而使污泥的含水率進一步降低，其處理后的結果一般介于10%~50%之間。在污泥熱干化的過程當中，所消耗熱量的來源是進行熱干化處理前應考慮的問題。熱干化的過程中會消耗大量的熱，同時污泥處置的成本在污水處理廠的總成本中的所占比例較大，在一些發(fā)達國家的污泥處置成本占污水處理廠總成本的40%~60%，有的甚至達到65%，歐洲國家處置加運輸費平均每噸約為（470±280）歐元。我國的能源消耗十分嚴重，因此運用何種熱源進行污泥熱干化，更顯得尤為重要。

3 干化工藝組成

一般來說，干化工藝由如下系統(tǒng)組成，但根據工藝特點（例如半干／全干干化工藝類型）可能有所調整：①污泥計量、輸送和儲存；②污泥干化；③氣體的粉塵分離和冷凝：用于循環(huán)氣體的除塵和洗滌，并去除蒸發(fā)水；④顆粒冷卻、輸送和儲存；⑤熱源供給：可以是導熱油、蒸汽或者熱水；⑥冷卻水供給：用于干泥產品的冷卻和循環(huán)氣體的洗滌噴淋；⑦冷凝水處理；⑧臭氣處理：濕泥料斗、儲倉、工藝回路的不可凝氣體的處理；⑨氮氣儲備：用于干泥料倉和工藝回路的惰性化；⑩壓縮空氣：用于系統(tǒng)內閥門和儀表的供氣；⑪電力和自動控制和檢測；⑫安全和消防等。

常用的污泥干化工藝流程見圖1。

圖1 常用的污泥干化系統(tǒng)工藝流程

4污泥熱干化工藝技術及特點

熱干化技術通常按照傳熱方式的不同進行分類。熱干化技術包括直接干化（熱對流）、間接干化（熱傳導）和直接-間接干化。

4.1直接干化

在直接干化過程中，濕污泥與熱氣體（空氣或水蒸氣）直接接觸，熱氣體為污泥中的水分蒸發(fā)提供熱量，隨后蒸發(fā)的液體被熱氣體帶走。其特點是傳熱效率高，干化效果好。

4.1.1轉鼓干化工藝

轉鼓式干化工藝分為直接加熱轉鼓干化工藝和間接加熱轉鼓干化工藝。前者屬于熱對流干燥系統(tǒng)，將外部熱介質（熱空氣、燃氣或蒸汽等）加熱后通人干燥器與污泥直接接觸，蒸發(fā)污泥中的水分并運送污泥。熱介質離開干燥器后與干污泥顆粒分離，經除塵、熱氧化除臭后排放。直接加熱轉鼓干化工藝的特點是在無氧環(huán)境中，不產生灰塵；干化污泥警顆粒狀，粒徑人小可控制；采用氣體循環(huán)回用設計，減少了尾氣的處理成本。后者工藝流程簡單，污泥的干度可控，干化器終端產物為粉末狀。

4.1.2閃蒸式干化技術

閃蒸式干化機是集干燥、粉碎、篩選功能于一體的干化設備。熱空氣由通氣入口沿切線方向進入干化機并成螺旋流上升，流速約20～30m/s，反混后的混合污泥由進料口進入干化機直接與熱空氣進行接觸。較大的污泥顆粒在高速旋轉攪拌槳的作用下被打碎，從而加大了與熱空氣的接觸面積；較小的污泥顆粒隨旋轉氣流上升并在氣固分離器進行分離。整個干燥過程中污泥始終呈懸浮狀態(tài)，干化時間僅為5～8s，污泥中水分蒸發(fā)迅速、徹底，干化后的污泥含水率可降低到8%～10%。

4.1.3帶式干化技術

帶式干化機的主要工作部件為2條張緊的壓濾帶，污泥脫水時污泥被平鋪在壓濾帶上，隨著壓濾帶的傳動，壓濾帶的張力對帶上的污泥形成擠壓剪切作用，從而產生含固率較高的泥餅，同時通以熱空氣進行干燥，熱空氣在鼓風機的作用下在干化機內循環(huán)流動，充分與泥餅進行接觸從而實現(xiàn)污泥脫水過程。帶式干化技術在我國污泥處理中應用比較普遍，該技術蒸發(fā)強度高、干燥速度快、產品質量好，但產品為濾餅狀物料，需要經后續(xù)加工方可使用。

4.2間接干化

間接干化主要利用熱傳導效應，污泥不直接與熱源接觸，而是與通入高溫加熱媒介（通常為蒸汽或熱油）的金屬管外壁接觸將污泥中的水分蒸發(fā)掉。

4.2.1槳葉干化工藝

物料在干化過程中，帶有中空葉片的空心軸在給物料加熱的同時又對物料進行攪拌，從而進行加熱面的更新。濕污泥由污泥泵打入一級干燥機，被預干燥成半干污泥后，進入二級干燥機再次被干燥。由于采用二級干燥機的尾氣對濕污泥進行預干燥，充分利用熱量，其熱效率極高。此外，干燥尾氣中的熱量被利用之后送去焚燒爐進行燃燒，尾氣中的污染物被分解，使得該工藝具有零污染排放的優(yōu)點。

4.2.2盤式干化工藝

盤式工藝屬于傳導型干化工藝。熱傳導干燥系統(tǒng)不存在大量工藝載氣的循環(huán)，系統(tǒng)僅抽取相當于蒸發(fā)量的部分進行冷凝，通常采用抽取微負壓方式。尾氣處理的負擔較輕，且載氣熱損失也較低。盤式干化工藝利用熱油爐加熱導熱油（250-280℃），然后通過導熱油在干燥器圓盤和熱油爐之間的循環(huán)，將熱量間接傳遞給污泥顆粒，以干燥污泥顆粒為內核，采用濕泥對其進行涂層包裹，達到平均含固率65-70%以上，進入多層床的頂部，顆粒與圓盤表面進行接觸換熱，以重力從層間縫隙逐層下落，經過幾次循環(huán)，顆粒長大到一定粒徑，經過冷卻成為硬造粒產品，并實現(xiàn)污泥干化。

4.3直接-間接干化

4.3.1流化床干化工藝

流化床干化工藝屬于典型的熱對流干燥系統(tǒng)。污泥泵將污泥直接送入內加熱流化床，在流化床內落料口的正下方設有高速旋轉的打散裝置，對濕污泥進行快速打散，增加換熱面積，促進水份快速蒸發(fā)。熱源采用蒸汽，通過換熱器將熱量間接傳遞給污泥，從而蒸發(fā)水分，干化污泥。該工藝具有節(jié)能高效、占地面積小、投資小且環(huán)保的優(yōu)點，無返料系統(tǒng)，屬于間接加熱方式，干化機本身無動部件，故不需維修。缺點是干化顆粒的粒徑無法控制。

4.3.2渦輪薄層干化技術

在干化機內，含水污泥在高速轉動的槳葉所形成的旋渦的作用下在反應器內壁形成物料薄層，該薄層以一定的速度從進料口向出料口移動，在此過程中，污泥通過與被熱介質加熱的干化機襯套及干化機內的熱蒸汽接觸而得到干化。污泥顆粒、蒸發(fā)氣體和其他氣體在氣旋分離器中被分離出去。經過該工藝處理后的污泥含固率在60%左右。該技術靈活性高，無污泥反混，換熱效率高，氣體排放量少。

5結語

污泥熱干化技術為實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無害化目標創(chuàng)造了前提條件，但由于我國污泥熱干化技術相對滯后，對污泥干化工程設計中需要考慮的重要因素認識不足。隨著工程經驗和教訓的逐漸積累，對熱干化處理技術的研究還有待深入，工程設計中遇到的問題還有待總結和完善。

原標題:污泥熱干化技術相關研究