污泥热处理技术介绍

　　污泥热处理技术介绍

　　1、概述

　　而泥出路问题能长期得到解决，污泥处理还要考虑经济实用，保护环境。污水处理过程中产生污泥是不可避免的，污泥的处理与利用对于污染物质的控制十分重要。从占地和对环境的影响来看，填埋技术已逐渐失去其重要性，而机械脱水后污泥的热烘干是污泥处理与利用的一个关键性工艺。

　　污泥里的含水分布包括：间歇水为处于污泥团块之间的水；外部水分为黏附水、吸附水、空隙虹吸水、虹吸水、毛细虹吸水；内部水为细胞液（水合作用含水、内部虹吸水）。

　　在污泥烘干过程中，随着干燥过程的进行，污泥会进入一个胶状阶段，也称为所谓的“黏稠阶段”，至此阶段，污泥干物质含量为45%~65%。这时，污泥会黏在干燥机的壁上，从而导致干化效率的降低，甚至损坏设备。通过相应的技术措施和设计可以解决这个问题。被普遍采用的一种方法是所谓的回混法，就是将机械脱水后的污泥（干物质20%~35%）和已全干化的污泥（干物质90%~95%）相混合，使进入干燥机的污泥干物质达到65%~75%，从而使进泥颗粒化、结构化，提高干化效率和保护设备的目的。

　　2、各种烘干机工艺

　　污泥烘干分为接触式烘干和对流式烘干。在接触式烘干机中，存在一个固定不变的接触面，热通量就通过这个面和导热介质（蒸汽或热油）传向污泥。对流式烘干的导热介质（热风）直接在污泥小颗粒上流动传热，从而产生热对流。

　　一般烘干过程可分为两个阶段，即半干化，最多至粘稠状态，一般大约达到45%干物质；全干化，至少达到90%干物质。

　　剩余含水率（或者干物质含量）并不是唯一的评价干燥环境好坏的标准。不同的烘干技术，能耗大大不同；最终的利用，要求也不同，如农用往往要求粒化的产品。同时烘干也要注意避免含氧过高粉尘化及其比例，因为这会引起自燃，甚至爆炸。根据以上的分类，对各种烘干机简单介绍如下。

　　（1）       接触式干燥机

　　a.          流化床干燥机  这种类型干燥机主要用于化学工业、食品以及饲料工业；最近几年流化床干燥机还被应用于褐煤干燥，用于火力发电。这种干化工艺有两个特点：一是物质（风、尘、沙）流量特别高；二是用高压蒸汽干燥机。流化层通过蒸汽的再循环起作用，它对流化物（在这里就是污泥）的颗粒变化非常敏感，较难控制。流化床干燥机不是完全的接触式干燥机，因为热量的一部分也通过热蒸汽的再循环以对流的形式传递。流化床干燥机不适用于污泥半干化处理工艺，只适用于污泥全干化。

　　b.         多层台阶式干燥机  多层台阶式干燥机应用于化学工艺、食品以及饲料工业，也被称为真空盘式干燥机。在真空或负压下运行，传热系统通过导热油实现，导热油作为唯一可选用的传热介质在一个封闭的回路中被循环加热。这种干燥机单位填充量（每平方米传热面积充泥量）比较小，所以不适用于少量污泥的干燥。多层台阶式干燥机也不适用于污泥半干化处理工艺，仅适用于污泥全干化。

　　c.          转盘式干燥机  转盘式干燥机在几十年前就已应用于化学工业、食品工业以及饲料工业，特别是混合溶剂的干燥。设备要求防漏，以保证正常运行。如果该设备出现故障，因为干燥温度较低，再加上惰性气体保护措施，不会有着火和爆炸的危险。此类干燥机既可用于导热油传热，也可用于蒸汽传热；大多数情况下用低过压蒸汽加热，以防止油的污染。特别值得一提的是这种转盘式干燥机的机动灵活性，它既可以作为半干化机，也可以作为全干化机烘干污泥。如此即可以设计不同的更适合用户需要的干燥焚烧工艺，满足当前与未来污泥处理的要求。

　　（2）       对流式干燥机

　　a.  高流速干燥机  这种类型的干燥机是为了干燥煤而设计的，后来也被用于干燥化学产品和食品。待干燥的物料被抛送入热气流里，并通过此热气流从进料口输送到出料口。进料口之前往往有一个冲击式轮磨机，它将物料先碾碎，再抛送入热气流干燥过程，这样一来，物料在热气流中逗留很短的时间，就可以达到预定的干燥度。如果用于干燥污泥，高流速干燥机一般要与污泥焚烧炉或者是火力发电厂锅炉配套使用。该干燥机不适用于污泥半干化工艺，只能用于污泥全干化。近几年，这种干燥机已逐渐不再在污泥干化中使用。

　　b.  带式干燥机  带式干燥机主要应用于精密化学以及食品工业。它通过交叉或者是反向的热气流实现间接热传导。热气是经过内置或外置的热交换器传热产生的，热交换器的传热媒介可以是导热油，也可以是蒸汽。带式干燥机结构复杂，其中输送带的设计是一个棘手的问题。另外，热气流会携带一些灰尘，这些灰尘大都堆积在气流转向的地方，并会导致运行故障。带式干燥机不能用于污泥半干化工艺，只能用于污泥全干化。

　　c.  筒式干燥机  筒式干燥机适用于几乎所有领域，例如化学工业、基础工业、食品和饲料工业的各种产品。筒式干燥机的加热既可以通过热空气，也可以通过烟气。因为风量大，所以除尘器体积也很大。热空气是由外置的热交换器加热的，烟气是燃料焚燃烧产生的废气。进料以及内部输送片的构成，是由干化物料特性确定的。热气温度的高低，以及气流方向的选择，也同样由物料特性决定。污泥筒式干燥机均采用直流电驱动旋转。热空气进入时的温度大致在450~650℃之间。由于相对而言，这种筒式干燥机的结构不封闭，容易产生自燃或爆炸，所以在污泥的干化过程中，要特别注意安全保障。筒式干燥机不能用于污泥半干化工艺，只能用于污泥全干化。

　　3、干化后污泥的应用及其对于干化工艺的要求

　　污泥处理与应用，分为机械脱水、热干化、物质利用（用作土壤，肥料）和能量利用（焚烧产热，发电）。对每一个阶段在计划与优化之前，必须对于污泥的最终回收利用有一个战略性的决策，比如干化后的污泥如要利用热能用于燃烧，就不应该在机械脱水时加入石灰，因为用石灰灼烧时，同样会消耗热能。以下，简要介绍污泥的几种不同的应用可能性。

　　（1）       农业利用

　　从污泥分析数据可以看到，污泥中含有不少的氮、钙、磷、钾可用作高肥土壤。当然，这其中也有一些有毒物质，如重金属和有机污染物，这很大程度上影响着它是否可作为土壤（肥料）使用。一个常用的改良污泥的方法，就是先烘干，再混入无机肥（氮磷钾）。

　　下面的两种可能性可供参考：

　　① 将干物质含量90%的已烘干污泥与氮、磷、钾成分相混合，这种混合有一个缺点，就是物质混合后，早晚又会重新分离（比如在仓储或是使用期间)）。

　　② 利用造粒技术，将细小的干污泥颗粒和氮磷钾合成颗粒。造粒技术的优点是其最终产品是固体颗粒物，这可以直接应用于机械化的农业。这种化肥持久耐用，无污染，因为所有的病毒都在干化过程中被杀死了，只需检测污泥中重金属含量是否超标。

　　（2）       土壤改良

　　一个常用方法，就是将机械脱水后的污泥（干物质含量约20%~30%）加入添加剂，使干物质的含量至少40%，然后用于土壤改良。常用添加剂为石灰、沙子与粘土。

　　这个技术有一些缺点，比如加入添加剂，使运输量提高了；含水量仍较高和储存量也提高。

　　针对上述问题，可以将其改进，就是将机械脱水的污泥混入几乎全干的污泥（干物质含量90%），使混合后污泥干物质含量达到70%~80%，也可以达到同样的作用；同时，不需添加剂，水的运输量和储存量也不高，储存性明显好转。

　　（3）       焚烧/灰化

　　污泥的焚烧/灰化是唯一可以实现大大减少污泥量的技术。在焚烧污泥技术中，污泥的热值是一个重要的影响因素。

　　不管是半干化至干物质含量45%，还是全干化至干物质含量90%，污泥干化工艺对每种焚烧技术都有决定性的影响。污泥焚烧工艺包括：

　　a. 流化床焚烧炉  流化床焚烧技术是利用污泥热能的最常用技术，适用于大处理量。焚烧温度通常为850~950℃，这样一来可以将有毒气体（特别是NO和CO）量降到最低。这种焚烧工艺最大的优点就是节省能量，不管什么污泥来源，污泥烘干只需干物质含量达到45%（半干化），不需要额外的热能就可以自己燃烧，达到热平衡，而且焚烧产生的热量足够满足半干化干燥机。

　　b. 利用现有垃圾焚烧炉  现有垃圾焚烧炉大都采用了先进的技术，配有完善的尾气处理装置，一般可以在垃圾中混入30%的污泥一起焚烧。

　　c. 利用现有工业用炉焚烧污泥  主要利用沥青和水泥制造厂的焚烧炉，焚烧干燥后的污泥，污泥的无机部分（灰渣）几乎可以完全地被利用于产品之中。

　　d. 在火力烧煤发电厂焚烧污泥  经过长期对于发电厂焚烧污泥研究证明，污泥占耗煤总量的10%~15%以内，对于尾气净化以及发电站的正常运转没有不利影响。在某些发电站，特别是烧褐煤发电站，污泥只经过机械脱水就被混入未磨干的褐煤里。煤泥混合物一起干化后，再送入焚烧。这个工艺的趋势还是更倾向于用干化后的污泥，主要优点为臭味、卫生、传染等问题得以解决；便于装车运输；无论是在烘干站，还是在火电站，都利于仓储，与未磨碎煤的混合性及其燃烧性都得以改善。

　　4、总结

　　尽管各种烘干工艺在减少水分、物料平衡上来看是比较类似的，但更重要的是适应各项目的特殊需要，所以应针对项目的实际情况加以分析。比如污泥干燥机设在污水处理厂边，如此就不必有一个特别齐备的装卸系统，特别是节省了大容量的接收和仓储设备。另一个优点可将干燥产生的废气冷凝水马上就地送入污水处理池，其中含有的热能也能部分地被回收利用。

　　另一方面，集中性的污泥处理站也有其优点，因为处理量大，这样建造和运行的费用低于许多建在各污水厂的分散的小站。

　　污泥干燥机直接配套焚烧炉，非常经济有效，干化污泥所需要蒸汽可以很便宜地从焚烧炉尾气处理后得到。另外，干燥后的污泥可以不经过仓储和运输而直接送入焚烧。干化产生的有臭味的尾气可以送入焚烧炉加温除臭。近几年，在欧盟建造了许多污泥干燥机配焚烧炉，并投入了运行。经验和结果表明，间接烘干工艺成为主流，运用最多。