導讀：污泥是污水處理后的產(chǎn)物，污泥的主要特性是含水率高(可高達99%以上)，有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，這就需要進行污泥干化處理，目前污泥處理工藝中，污泥處理的干化處理方式占比仍居首位。本文就國外污泥干化技術(shù)進展進行介紹與分析。
1、污泥干化技術(shù)簡介
早在20世紀40年代，日本和歐美就已經(jīng)用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，污染干化技術(shù)的優(yōu)點正逐漸顯現(xiàn)出來：
①污泥顯著減容，體積可減少4——5倍;
②形成顆粒或粉狀穩(wěn)定產(chǎn)品，污泥性狀大大改善;
③產(chǎn)品無臭且無病原體，減輕了污泥有關(guān)的負面效應(yīng)，使處理后的污泥更易被接受;
④產(chǎn)品具有多種用途，如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。
所以無論填埋、焚燒、農(nóng)業(yè)利用還是熱能利用，污泥干化都是重要的第一步，這使污泥干化在整個污泥管理體系中扮演越來越重要的角色。20世紀90年代以來，運用污泥干化技術(shù)處理城市污泥得到迅速發(fā)展。
2、污泥干化設(shè)備
污泥干化設(shè)備有許多不同的種類，其中常見的類型有：
(1)直接加熱式。原理為對流加熱，代表設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓、流化床等;
(2)間接加熱式。原理為傳導或接觸加熱，代表設(shè)備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等;
(3)熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。
3、污泥干化技術(shù)的進展
下面結(jié)合在美國的實際考察結(jié)果，就污泥干化的一些技術(shù)要點，簡要介紹市場主流干化技術(shù)和設(shè)備的進展情況。
3.1污泥粘結(jié)問題
現(xiàn)有的污泥干化設(shè)備從進料方式和產(chǎn)品形態(tài)上大致可以分為兩類：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，含水率降至30%——40%，然后才進入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是結(jié)合干燥與造粒為一體的工藝;另一種是濕污泥直接進料，產(chǎn)品多為粉末狀。
干燥不同的污泥，如工業(yè)污泥和城市污泥，對設(shè)備的要求也不盡相同。最初能成功用于干燥工業(yè)污泥的設(shè)備直接用于城市污泥，卻不一定能成功。這是因為城市污泥的特性是非常粘，且在干燥過程中有一特殊的膠粘相階段(含水率為60%左右)。在這一極窄的過渡段內(nèi)，污泥極易結(jié)塊，表面堅硬、難以粉碎，而里面卻仍是稀泥。這為污泥的進一步干燥和滅菌帶來極大困難。為了克服這一困難，達到含固率>90%的干燥效果，就產(chǎn)生了干料返混工藝。干燥器進料前先將一定比例含固率>90%的干泥顆粒返回混合器(或稱涂層機)與濕污泥混合，其過程中干粒起到如珍珠核的作用，濕污泥只是薄薄地包裹在干粒外面?？刂苹旌系谋壤?，使混合物的含水率降到30%——40%，這樣使污泥直接越過膠粘相，大大減輕了污泥在干燥器內(nèi)的粘結(jié)，干燥時只需蒸發(fā)顆粒表層的水分，使干燥容易進行，能耗降低。
直接加熱系統(tǒng)出于其自身的需要，多采用干料返混。早期的間接加熱系統(tǒng)采用濕污泥直接進料，由于濕污泥的粘結(jié)造成設(shè)備的磨蝕損耗相當嚴重，并由此引發(fā)了一些安全事故，其中部分設(shè)備因此停產(chǎn)。后來有的間接加熱系統(tǒng)如西格斯(Seghers)的珍珠工藝也采用了干料返混，成功生產(chǎn)出球狀顆粒，且設(shè)備運行良好，能耗也低。其蒸發(fā)每kg水只需3100kJ的熱能消耗。也有的間接加熱系統(tǒng)，如Fenton的專利間接回轉(zhuǎn)室(IRC系列)仍采用濕污泥直接進料，但其重點解決了污泥粘結(jié)的問題：它采用雙螺旋推進器，兩套螺旋之間互相清潔表面，并且采用不等螺距設(shè)計，盡量避免污泥在設(shè)備表面的粘結(jié)。實踐表明也取得了較好的效果，并使整套污泥干化系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量大為精簡。
3.2尾氣處理和臭味控制
國外對污泥處理的管理非常嚴格，它必須是環(huán)境安全的，不能產(chǎn)生二次污染。所以國外的污泥干化技術(shù)很重視尾氣處理和臭味控制。早期的ESP直接加熱系統(tǒng)，引入外部空氣經(jīng)加熱后通入干燥器，蒸發(fā)污泥中的水分并運送污泥。離開干燥器后熱風與干污泥顆粒分離，然后經(jīng)過除塵、熱氧化除臭后排放。由于熱風的量很大，使得尾氣處理成本非常高，這一缺陷使人們一度將興趣轉(zhuǎn)到了間接加熱系統(tǒng)上。后來，安德里茲(Andritz)的轉(zhuǎn)鼓式直接加熱工藝采用了氣體循環(huán)回用的設(shè)計，使這一缺陷得到明顯改善。在其干燥工藝中，熱風經(jīng)過除塵、冷凝、水洗后，85%返回轉(zhuǎn)鼓，只有15%需經(jīng)過熱氧化除臭后排放。這減少了尾氣處理的負擔，更重要的是大大減少了外部空氣的引入量，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)氧氣的含量維持在很低的水平，從而很大程度上提高了系統(tǒng)的安全性能。對于間接加熱系統(tǒng)，尾氣的量要小得多，相應(yīng)尾氣處理的負擔要輕得多。西格斯干燥設(shè)備的尾氣經(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。另外，無論是直接加熱或間接加熱系統(tǒng)，干燥設(shè)備內(nèi)部都采用適當負壓，避免了臭氣的外泄，工廠的污泥倉、干燥車間、成品倉等構(gòu)筑物內(nèi)的氣體都抽走集中處理。
3.3設(shè)備安全
在老式干燥器里，起火或爆炸相當頻繁，令污泥干燥設(shè)備的安全性能倍受置疑。現(xiàn)在，起火或爆炸的大部分原因已經(jīng)明確，與爆炸有關(guān)的三個主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝報道或許會有些差異，但總的來說必須控制的安全要素是：氧氣含量<12%;粉塵濃度<60g/m3;顆粒溫度<110℃?，F(xiàn)在的污泥干化技術(shù)都非常重視設(shè)備的安全性，并針對性地采取了措施來完善設(shè)計和加強管理。對于控制氧氣的含量，間接加熱器如西格斯的干燥設(shè)備還附加了氮氣保護來確保系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量<2%;直接加熱器，如安德里茲的轉(zhuǎn)鼓則如前所述，通過氣體循環(huán)使用來控制氧氣含量<8%.系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量的實時監(jiān)測是非常重要的，在安德里茲的系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了氧氣超標保護，一旦氧氣含量超過10%，系統(tǒng)會自動停機。顆粒溫度的控制關(guān)鍵在于控制污泥在干燥器內(nèi)的停留時間，必須保持干泥中適量的水分，以避免污泥過熱而燃燒，所以當污泥達到一定的干度(如90%)就需離開干燥器。這也使解決污泥在設(shè)備內(nèi)的粘結(jié)問題顯得尤為重要。對于粉塵的控制，采用干料返混的干燥工藝較好，而對于那些產(chǎn)生粉狀產(chǎn)品的間接加熱設(shè)備則需注意這個問題。另外污泥干化廠還需考慮其它的安全因素：設(shè)計有濕污泥倉的工廠，必須考慮甲烷的產(chǎn)生而盡量減少濕泥的貯存時間，在安德里茲的設(shè)計中將濕泥倉中甲烷濃度控制在1%以下;干泥倉的安全同樣受到重視，為防止自燃，干泥顆粒的溫度必須控制在40℃以下。
4、結(jié)語
在新時期里，污泥干化仍將繼續(xù)不斷地發(fā)展、完善和受到歡迎。據(jù)預(yù)測，在歐洲未來的10年里，采用熱處理的污泥量將翻一番。污泥干化設(shè)備也在向大型化發(fā)展，如安德里茲建成了歐洲最大的污泥干化廠——英國的Bransands，處理能力為蒸發(fā)水量7×5000kg/h，西格斯在巴塞羅那建了世界上最大的間接加熱污泥干化廠，蒸發(fā)水量能力為4×5000kg/h。同時污泥干化設(shè)備在安全性能包括環(huán)境友好方面不斷完善，設(shè)備開發(fā)商在降低能耗上所作的努力使污泥干化的經(jīng)濟可行性得到顯著改善。
來源:《給水排水》 作者:楊小文
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