污泥干化技术的探讨

[摘要]：随着环保理念的不断发展和深入，污泥处理逐渐引起人们的广泛关注，且逐渐成为世界各国必须解决的问题之一。本文先介绍了污泥干化的机理，然后探讨了现有的污泥干化技术及主要设备，旨在为污泥干化处理提供参考。

[关键词]：污泥 干化 技术

污泥是城市污水处理后的一种衍生物，其中含有大量的水、重金属、病原体、有机物质等。污泥处理的方法很多，但是不论哪种处理方法，都要经过干化，这是污泥减量化的重要途径。本文将对污泥干化技术及主要设备进行综述探讨。

1. 污泥干化机理

在污泥处理中，干化是一种重要的处理技术，其主要目的是将污泥中的水分去除。通常情况下，在干化处理中都要经历以下两个不同的过程：

（1）蒸发过程：它主要指的是污泥在干化的过程中，寄存在物料表面上的水分发生汽化。而介质中的水蒸气分压远远高于物料表面的水蒸气压。因此，在气压的差异作用下，水分从物料表面移入介质。

（2）扩散过程：这个过程与汽化的关系非常密切，属于一种传质过程。当物料表面经历蒸发过程后，其表面上的水分会被蒸发掉，物料表面和内部发热湿度产生差异，这时就需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。

在污泥的干化处理中，蒸发过程和扩散过程的持续、交替就是污泥干化的机理。

2. 传统的污泥干化技术

随着科学技术的不断发展与进步，污泥干化处理技术也日渐成熟。就目前情况来看，传统的污泥干化处理技术有以下三种。

（1）直接干化法

所谓直接干化法，它指的是对污泥进行干化处理时，利用相关的燃烧装置并让其发挥传递作用，然后让化的污泥与其接触，促使污泥中的水分在高温作用下被蒸发出来。这种技术具有多方面的优势，比如蒸发速率高，热传输速度快。但是，其缺陷在于：在处理的过程中，热介质、排出的水蒸气及废水都会受到污染，需要进行无害处理，增加了处理成本；另外，采用这种技术时，需要将干污泥与热介质分离，给管理和操作都带来了一定的难度。

（2）间接干化法

该法先借助加热设备提供的蒸汽将容器加热，然后利用容器表面的热传导作用，将热传递给污泥，最后迫使污泥中的水分被蒸发出来。该技术不易破坏污泥有机物、占地少、易操作。

（3）直接―间接联合法

这种方法其实就是对流和传导两种技术的整合，即将上述两种技术有机结合起来的一种技术。采用这种方法来干化污泥，污泥脱水率高、有效消灭病菌、无废气排放、不会破坏污泥中植物的养分等。

3. 新型污泥干化技术

（1）水热干化技术

该方法通过水热反应对污泥改性，破坏污泥细胞结构和胶体结构，提高其脱水性能，该技术已趋成熟，污泥水热处理相变热和能耗较低，但也存在一些局限性。

（2）油炸干化技术

该工艺常用各种回收废弃油为热介质，将污泥浸于热油中煎炸，通过控制操作条件提高传热效率，实现污泥快速脱水干化。目前该技术尚处于起步阶段，其实际应用过程中的经济性和环境安全性尚有待探讨。

（3）生物干化技术

该技术利用好氧微生物分解污泥有机物的新陈代谢产热睐蒸发污泥中的水分，从而降低含水率。该技术能耗低，产物用途灵活多变，系统安全性高。

4. 污泥干化设备

本文仅根据加热方式介绍其中比较具有代表性的几种干燥机：

（1） 直接干化

采用直接干化技术，设备比较多，但具有代表性意义的主要有以下几种：

1） 带有内破碎装置的回转圆筒干燥机

这种设备在使用的过程中，一般会让烟道气和污泥进行直接的接触，即将二者混合在一起，迫使积存在污泥中的水分被蒸发出来，最终获得干污泥产品。

从理论上来讲，此时应该会产生较大的水分蒸发量，收到的干化效率也是最好的。但是，在这个过程中，由于无法将污泥破碎，其与热空气的弥散接触非常之低。因此，实际收到的蒸发效率非常低。这个时候的物料，在不断的干燥处理中，基本已运行到回转圆筒的半程以上，所以就出现有效空间不能充分发挥作用的情况。当将其用于出机水分要求较高的场合时，人们就收不到良好的干化效果，而且还会因为污泥过分干燥造成了资源浪费。此外，废气与污泥进行过热交换后，通常会在100℃左右的环境下直接排入大气，造成了热源浪费。这样一来，不仅大大提升了干化成本，而且还造成了严重的大气污染。

2） 设有内件的流化床

这种设备一般都是采用复合加热方式，即将热风直接加热与内件传导加热有机结合起来，从而完成污泥的干化处理。具体的操作方法如下：在固定流化床内，通常都会有很多的换热装束，凭借其传导作用，将锅炉蒸汽通入其中，空气由于经过加热处理后直接进入流化床，在流化床内对加入的污泥进行吹动，迫使其与内件产生一系列的相互作用，比如换热、碰撞、粉碎，直至物料的水分和粒度均达到要求，然后经热风作用被带出干燥机，最后依靠旋风与袋式除尘器进行收集。对于那些没有达到要求的物料，则会在干燥机内循环干化，直至其水分和粒度均达到要求为止。

采用该工艺，污泥处理效果较好。但是，它存在一些问题：一方面，由于在处理的过程中，污泥颗粒与内件产生长时间碰撞和摩擦，从而大大缩短了内件的使用寿命。另一方面，在处理的过程中有热风介入，将一部分热量带走，加大了能耗，从而增加了操作成本。

（2） 间接干化

1） 楔型空心桨叶干燥机

这种设备的加热介质比较多，主要有导热油、热水、蒸汽，其热介质导入导出的旋转接头一般都设置在轴端部位。在实际的操作中，加热介质并不是统一进入干燥机，而是会“兵分两路”，一路进入干燥机壳体夹套，另一路则进入桨叶轴内腔，然后同时加热器身和桨叶轴，最终通过传导加热的方式，完成污泥的加热干化处理。

污泥化后，采用螺旋送料机，将其送至加料口，待污泥进至器身，桨叶转动后，污泥便会自动搅拌、翻转，并对加热介面更新，与桨叶、器身接触，等到加热充分以后，污泥表面所含有的水分便会蒸发。随着桨叶的不断旋转，污泥可被输送至出料口，并继续搅拌，便于继续蒸发其表面水分，干化均匀后，便成为合格产品，于出料口排出。

2） 盘式干燥机

盘式干燥机采用天然气或沼气，通过使用热油炉，将导热油加热，并利用导热油，促使其于热油炉与干燥器圆盘间循环，间接对热量进行传递，最终传递至污泥颗粒。污泥涂层机属于盘式工业中的常用设备，在其中可起到重要作用。将湿污泥，涂抹于循环干燥污泥颗粒表面，干燥污泥颗粒被覆盖后，便可置于干燥器内，于顶层圆盘中，均匀散放。每个污泥颗粒平均循环次数约为6次，颗粒表面每次都会被新湿污泥覆盖，最终促使圆形颗粒形成。

3）转鼓压膜式干燥机

该设备是专为处理高含水率粘稠膏状体而设计的，具有间接污泥干燥机的一系列优点，诸如能耗小、能量利用率高、尾气污染小等。

干燥过程能量消耗低，其主要原理是由于压力和热的作用一方面使污泥整体粘性下降；另一方面改变EPS的水合类胶体性质，使水分与胶羽颗粒结合力下降，从而使污泥中的表面结合水转化为易于脱除的自由水，进而从污泥颗粒孔隙间脱除；再则，贴近加热面处的高效传热瞬间使得水分变成蒸汽，体积瞬时膨胀一千倍，剧烈的蒸汽可作为水分迁移驱动力，加快液态水向表面迁移析出。

结束语

综上所述，在污泥处理中，必须要根据实际情况，采用不同的干化技术，从而既能确保污泥的处理效率，同时具有良好的经济性。研究污泥干化技术，对我国的污泥处理具有重要的参考价值。在后期的发展中，人们必须要在前人研究成果的基础上不断创新，从而不断提高我国的污泥干化技术。

参考文献：

[1]李家祥，贺阳，范跃华.4种污泥干化技术及设备的比较与展望[J].中国市政工程，2013（1）

[2]王伟云.污泥间接薄层干燥与热压力耦合脱水干燥研究[D].2012

作者简介：孙振侠，女，1982年1月，籍贯：山东省郯城县，学历：硕士研究生 ，职称：中级工程师，研究方向：脱硫脱硝＼城市污泥＼油田污泥，单位：大连环资科技有限公司.