幾種國(guó)外城市污水處理廠污泥干化技術(shù)及設(shè)備介紹
行業(yè)動(dòng)態(tài)
自20世紀(jì)80年代末期以來，污泥干化技術(shù)在歐、美等發(fā)達(dá) 應(yīng)用廣泛。例如歐盟在20世紀(jì)80年代初只有數(shù)家污水處理廠采用污泥熱干化設(shè)備處理污泥，但到1994年底已有約180家污泥干化處理廠，并且還在逐年增加；在歐洲未來十年內(nèi)，采用熱處理的污泥量將翻一番；英聯(lián)邦在未來十年內(nèi)污泥熱處理廠的數(shù)量將增加10倍；美國(guó)自1995年來，設(shè)計(jì)或安裝了至少28座新的污泥干化裝置。
污泥干化技術(shù)同時(shí)也得到了越來越多發(fā)展中 環(huán)境工程界的重視，為我國(guó)污泥處置提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合在歐、美的實(shí)地考察情況，介紹污泥干化設(shè)備的分類，并介紹了目前發(fā)達(dá) 主要采用的幾家公司的污泥干化技術(shù)和設(shè)備。
1 污泥干化設(shè)備的分類
1.1 按熱介質(zhì)和污泥接觸方式分
（1）直接加熱式：將燃燒室產(chǎn)生的熱氣與污泥直接進(jìn)行接觸混合，使污泥得以加熱，水分得以蒸發(fā)并得到干污泥產(chǎn)品，是對(duì)流干化技術(shù)的應(yīng)用。
（2）間接加熱式：將燃燒爐產(chǎn)生的熱氣通過蒸汽、熱油介質(zhì)傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側(cè)的濕污泥受熱、水分蒸發(fā)，是傳導(dǎo)干化技術(shù)的應(yīng)用。
（3）“直接-間接”聯(lián)合式干化：即“對(duì)流-傳導(dǎo)”技術(shù)的結(jié)合。
1.2 按設(shè)備形式分
可分為轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤式、帶式、螺旋式、離心式干化機(jī)、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(shè)備進(jìn)料方式和產(chǎn)品形態(tài)分
（1）干料返混系統(tǒng)：濕污泥在進(jìn)料前先于一定比例的干泥混合，然后才進(jìn)入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是干化、造粒結(jié)合為一體的工藝。
（2）濕污泥直接進(jìn)料，產(chǎn)品多為粉末狀。
2 工作原理和工藝流程
2.1 直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)
自20世紀(jì)40年來以來，日本、歐洲和美國(guó)就采用直接加熱式轉(zhuǎn)鼓干燥器來干化污泥。目前主要有四家設(shè)備供應(yīng)商：澳大利亞的Andritz AG，美國(guó)的Bio Gro，英國(guó)的Swiss Combi和日本的Okawara。除了Okawara工藝之外，其余各廠家的工藝在干化前，均需用干物料與污泥混合形成含固率達(dá)60%～70%的小球狀物，這樣可產(chǎn)生在轉(zhuǎn)鼓里隨意轉(zhuǎn)動(dòng)的小球顆粒；Okawara公司生產(chǎn)的干燥器，則用轉(zhuǎn)鼓里的高速刮削刀刮泥餅，以形成隨意移動(dòng)的產(chǎn)物。
起初所有轉(zhuǎn)鼓式干燥器都使用一次性通過空氣系統(tǒng)，能量利用效率低，且產(chǎn)生大量需要除臭的氣體。后來大部分供應(yīng)商采用密閉循環(huán)式干燥器，節(jié)省了能源，減少了剩余空氣排放量。
Andritz開發(fā)的密閉式、帶返料、直接加熱轉(zhuǎn)鼓式干化系統(tǒng)中，脫水后的污泥從污泥漏斗進(jìn)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(dá)60%～70%，然后經(jīng)螺旋輸送機(jī)運(yùn)到三通道轉(zhuǎn)鼓式干燥器中。在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)與同一端進(jìn)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(jì)量裝置的螺旋輸送機(jī)送到分離器，在分離器中干燥器排出的濕熱氣體被收集進(jìn)行熱力回用，帶污染的惡臭氣體則被送到生物過濾器處理以達(dá)到符合環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。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(cāng)等候處理。干化的污泥干度達(dá)92%以上或更高。干化的污泥顆粒直徑可控制在1～4mm，這主要考慮了把干化的污泥用作肥料或園林綠化的可能性。細(xì)小的干化污泥被送到混合器中與濕污泥混合后，送入轉(zhuǎn)鼓式干燥器（可使用沼氣、天然氣或熱油等為燃料）。分離器將干化的污泥和水汽進(jìn)行分離，水汽幾乎攜帶了污泥干化時(shí)所耗用的全部熱量，需要充分回收利用。水汽要經(jīng)過冷凝器（冷凝器冷卻水入口溫度為20℃，出口溫度為55℃），被冷卻的氣體送到生物過濾器中處理，完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。
該干化系統(tǒng)特點(diǎn)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(shè)計(jì)減少了尾氣的排放和處理成本。
2.2 間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)
美國(guó)某公司開發(fā)的濕污泥直接進(jìn)料、間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化系統(tǒng)中，脫水后的污泥輸送至干化機(jī)的進(jìn)料斗，經(jīng)過螺旋輸送器送至干化機(jī)內(nèi)，螺旋輸送器可變頻控制定量輸送。干化機(jī)由轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿組成，轉(zhuǎn)鼓通過燃燒爐加熱，轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為1.5r/min。翼片螺桿通過循環(huán)熱油傳熱，轉(zhuǎn)速為0.5r/min。轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿同向或反向旋轉(zhuǎn)，污泥可連續(xù)前移進(jìn)行干化，轉(zhuǎn)鼓沿長(zhǎng)度方向分布為三個(gè)燃燒爐溫度區(qū)域，分別為370℃，340℃和85℃。翼片螺桿內(nèi)的熱油溫度為315℃。轉(zhuǎn)鼓經(jīng)抽風(fēng)控制其內(nèi)部為負(fù)壓，水汽和塵埃無法外逸。污泥經(jīng)轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿推移和加熱被逐步烘干并磨成粉末狀，在轉(zhuǎn)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(chǔ)存?zhèn)}。污泥蒸發(fā)出的水汽通過系統(tǒng)抽風(fēng)機(jī)送至冷凝和洗滌吸附系統(tǒng)。
該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)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(shù)
即脫水干化一體技術(shù)。Humboldt公司開發(fā)的離心干化機(jī)系統(tǒng)中，稀污泥自濃縮池或消化池進(jìn)入離心干化機(jī)，干化機(jī)內(nèi)的離心機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，經(jīng)機(jī)械離心脫水后的污泥呈細(xì)粉狀從離心機(jī)卸料口高速排出，高熱空氣以適當(dāng)?shù)姆绞揭氲诫x心干化機(jī)的內(nèi)部，遇到細(xì)粉狀的污泥并以較短的時(shí)間將其干化到含固率80%左右。干化后的污泥顆粒經(jīng)氣動(dòng)方式以70℃的溫度從干化機(jī)排出，并與濕廢氣一起進(jìn)入旋流分離器進(jìn)行分離。一部分濕廢氣進(jìn)入洗滌塔中冷凝析出大部分水分，凈化后的廢氣以40℃的溫度離開洗滌塔。因?yàn)槲勰嗖恍枰獌?chǔ)存，整個(gè)系統(tǒng)可以迅速的啟動(dòng)和關(guān)閉，而且干化和運(yùn)輸在幾秒鐘內(nèi)即可完成，故在污泥進(jìn)入系統(tǒng)后不久干化污泥顆粒就可從排料閥排出。與循環(huán)氣體混在一起的燃料廢氣和低氧含量的干燥廢氣需要連續(xù)不斷地通過洗滌塔排氣立管排出。
其特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單，省去了污泥脫水機(jī)及從脫水機(jī)至干化機(jī)的存儲(chǔ)、輸送、運(yùn)輸裝置。
2.4 間接式多盤干燥技術(shù)（珍珠工藝）
20世紀(jì)70年代以來，間接加熱圓盤式干燥器被應(yīng)用于污泥干燥，主要設(shè)備供應(yīng)商有Stord International Buss A G，Bepex，Komline Sanderson和Seghers等公司。Seghers公司開發(fā)的新一代間接式多盤干燥工藝的流程，又稱珍珠工藝。機(jī)械脫水后的污泥（含固率25%～30%）送入污泥緩沖料倉(cāng)，然后通過污泥泵輸送至涂層機(jī)，在涂層機(jī)中再循環(huán)的干污泥顆粒核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(gè)涂敷過程非常重要，內(nèi)核是干的（含固率＞90%），外層是一層濕污泥，涂敷了濕污泥的顆粒被送入硬顆粒造粒機(jī)（多盤干燥器），然后倒入造粒機(jī)上部，均勻地散在頂層圓盤上。通過與中央旋轉(zhuǎn)主軸相連的耙臂上的耙子的作用，污泥顆粒在上層圓盤上做圓周運(yùn)動(dòng)。污泥顆粒從造粒機(jī)的上部圓盤由重力作用直至造粒機(jī)底部圓盤，顆粒在圓盤上運(yùn)動(dòng)時(shí)直接和加熱表面接觸干化。污泥顆粒逐盤增大，形成堅(jiān)實(shí)的顆粒。干燥后的污泥顆粒溫度90℃，粒徑1～4mm，離開干燥機(jī)后由斗式提升機(jī)向上送至分離料斗，一部分被分離出再循環(huán)回涂層機(jī)，同時(shí)剩余的顆粒進(jìn)入冷卻器冷卻至40℃送入顆粒儲(chǔ)料倉(cāng)。污泥干化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(jī)內(nèi)中空的圓盤內(nèi)循環(huán)，從干燥機(jī)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℃。間接式多盤干燥器也叫造粒機(jī)，立式布置多級(jí)分布，間接加熱。
其特點(diǎn)是：干燥和造粒過程氧氣濃度＜2%，避免了著火和爆炸的危險(xiǎn)性。顆粒呈圓形，堅(jiān)實(shí)、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(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.5 流化床污泥干化技術(shù)
維奧技術(shù)瓦巴格德國(guó)有限公司開發(fā)的流化床污泥干化系統(tǒng)中，脫水污泥送至污泥計(jì)量?jī)?chǔ)存?zhèn)}，然后用污泥泵將污泥送至流化床污泥干燥機(jī)中的進(jìn)料口并將污泥進(jìn)行分配。流化床污泥干燥機(jī)從底部到頂部基本由三部分組成，在干燥機(jī)的下面是風(fēng)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(nèi)。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(xì)粒和蒸發(fā)的水分離開干燥機(jī)。在干燥機(jī)內(nèi)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(nèi)依靠其自身的熱容量，滯留時(shí)間長(zhǎng)和產(chǎn)品數(shù)量大，因此，即使供料的質(zhì)量或水分有些波動(dòng)也能確保干燥均勻，用循環(huán)的氣體將污泥細(xì)粒和灰塵帶出流化層，污泥顆粒通過旋轉(zhuǎn)氣鎖閥送至冷卻器，冷凝到低于40℃，通過輸送機(jī)送至產(chǎn)品料倉(cāng)?；覊m、污泥細(xì)粒與流化氣體在旋風(fēng)分離器分離，灰塵、污泥細(xì)粒通過計(jì)量螺旋輸送機(jī)，從灰倉(cāng)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(jī)再送回到流化床干燥機(jī)。干燥機(jī)系統(tǒng)和冷卻器系統(tǒng)的流化氣體均保持在一個(gè)封閉氣體回路內(nèi)。循環(huán)氣體將污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分帶離流化床干燥機(jī)。污泥細(xì)粒在旋風(fēng)分離器內(nèi)分離，而蒸發(fā)的水分在一個(gè)冷凝洗滌器內(nèi)采用直接逆流噴水方式進(jìn)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)氣體回流到污水處理區(qū)，冷凝器中干凈而冷卻的流化氣體又回到干燥機(jī)，干化污泥由冷卻回路氣體冷卻到低于40℃。
該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：無返料系統(tǒng)，間接加熱，干燥機(jī)本身無動(dòng)部件，故幾乎無需維修，但干化顆粒的粒徑無法控制。
3 結(jié)語(yǔ)
以上是歐、美幾家公司生產(chǎn)的污泥干化設(shè)備的簡(jiǎn)單介紹。目前我國(guó)污泥干化工藝應(yīng)用甚少。天津市咸陽(yáng)路污水處理廠工程 將100t/d（含水率75%）的污泥進(jìn)行干化處理，這項(xiàng)工程的實(shí)施將為我國(guó)污泥后處置探索一條新路。
