污泥干化處理技術應用情況介紹

曹磊

摘? 要：污泥是城鎮污水處理廠污水處理的副產物，為了滿足國家生態文明建設的要求，做好環境保護工作，如何妥善徹底的處理好污泥是目前國內各地區普遍存在的問題。由于國內污泥干化處理技術的發展相對緩慢，環保壓力和市場需求非常巨大，污泥干化處理設備提供商對各自技術的宣傳普遍存在夸大優點、掩飾缺點問題，導致目前國內污泥干化處理市場魚龍混雜，宣傳信息真假難辨，困擾著相關從業人員。下面，本文筆者根據多年污泥干化項目工程應用和技術開發經驗，對國內應用最廣泛的污泥蒸汽余熱干化、低溫干化和板框壓濾脫水干化技術進行總結梳理，以饗讀者。

關鍵詞：市政污泥;干化;蒸汽余熱干化;低溫干化;技術運用

引言

隨著中國經濟飛速發展和人民生活水平的提高，每天產生越來越多的生活污水與工業廢水。污泥是污水處理廠污水處理后的副產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。污泥的主要特征是含水率高（一般濃縮污泥含水率都在96%以上，脫水污泥含水率一般在80%左右，板框壓濾污泥含水率一般在60%以上），有機物含量高，容易腐化發臭，并且顆粒較細、比重較小，呈膠狀液態，是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運輸，但它很難通過沉降進行固液分離，并且不易自然風干。

隨著污水處理量的增加，污泥年產量也極速增大。根據調研結果顯示，廢水處理站及污水處理廠所產生的污泥有近80%沒有得到妥善的減量化與資源化處理。如何將產量巨大、成分復雜的污泥進行減量化與資源化，已成為急待解決的問題。

一、污泥干化處理技術簡介

污泥干化是指通過滲濾、壓濾或烘干、加熱蒸發等作用，從污泥中去除大部分含水量的過程。污泥干化根據傳熱介質分為熱風、熱油和蒸汽干化以及不需要傳熱介質的機械脫水干化。其中技術成熟，應用廣泛的干化技術有蒸汽余熱干化技術、低溫干化技術以及板框壓濾脫水干化技術等。

蒸汽余熱干化是國內目前應用最為廣泛，技術成熟的一種高溫熱干化技術，一般采用0.5-1.0MPa飽和蒸汽作為干化熱源，干化過程主要利用蒸汽的汽化潛熱，熱能利用率高，設備處理能力大，在熱電廠、垃圾焚燒發電廠內廣泛應用。根據選用的干化設備不同，蒸汽余熱干化又分為槳葉式干化、臥式圓盤式干化、立式多盤式干化等間接加熱型式，以及利用蒸汽余熱轉化成熱風直接烘干污泥的高溫帶式干化型式。

低溫干化是近幾年興起的一種利用低溫熱空氣（溫度一般在85℃以下）直接烘干污泥的技術，一般采用除濕熱泵和帶式干化機結合，利用熱泵原理將污泥烘干后產生的濕熱空氣降溫除濕，吸收烘干尾氣中的熱能，將空氣加熱后循環利用，達到節能環保效果。也有采用煙道氣（一般溫度120-180℃）、低品位蒸汽或熱水的熱能制取低溫熱空氣進行污泥烘干，然后采用外部冷卻水進行烘干尾氣降溫除濕的低溫干化技術。由于污水處理廠內缺乏可燃氣、蒸汽能源，沒有焚燒爐、鍋爐等配套設施，熱泵除濕型低溫干化憑借純電力驅動、系統簡單、能耗較低的特點，在污水處理廠內應用廣泛，近幾年發展非常迅速。

板框壓濾脫水干化是目前廣泛應用于污水處理廠的一種較高干污泥脫水技術，相對于離心脫水機、帶式脫水機、疊螺脫水機只能將污泥含水率降低至80%左右，板框壓濾機可以將污泥含水率降低至70%以下，通過額外添加石灰、鐵鹽等藥劑，還可以將污泥含水率降低至50%-60%。但板框壓濾機勞動強度大，脫水機房臭氣較重，添加石灰導致污泥增量，降低污泥的熱值，對于后續的污泥焚燒帶來不利影響。

二、蒸汽余熱干化技術的應用情況

蒸汽余熱干化技術，國內發展較早，應用也較多，屬于傳統的污泥干化技術。采用蒸汽余熱干化系統的項目，在設備沒有故障期間，設備運行比較平穩，處理量可達到設計能力的90%以上。比較突出的問題有干化機主軸盤片/槳葉的磨損漏氣，干化能耗高，干化機內污泥自燃，干化污水粉塵大污染指標高等問題。

蒸汽余熱干化系統，由于干化熱源為130℃以上高溫蒸汽，而污泥干化后廢氣溫度約100℃，相比干化蒸汽為低品位熱源，其凝結潛熱僅可應用于為載氣提溫或預熱污泥等，熱能回收率低，應用效果不佳。因此蒸汽余熱干化系統，大量的干化熱量只能轉化為冷卻塔散失熱量，并消耗大量冷卻水。處理一噸濕污泥（80%含水率干化至40%含水率）需要消耗的蒸汽量一般為1.0-1.2噸蒸汽（0.5MPa飽和蒸汽），折合蒸發1噸水需要消耗1.5-1.8噸蒸汽。另外干化尾氣需要采用冷卻水降溫，多余的熱量通過冷卻塔對外散失，處理一噸污泥需要消耗冷卻塔補水0.6-0.7噸。

蒸汽余熱干化系統，在機內運行溫度高，污泥干化程度高（干污泥含水率30%以下）的條件下，易發生自燃現象。因此必須嚴格控制干化后污泥的含水率不低于30%，干化溫度亦不宜太高。另外，蒸汽余熱干化機內由于污泥不易清空，在啟停機時，干化機內污泥容易過干產生大量粉塵進入冷凝廢水中，造成冷凝廢水污染指標超標。

三、低溫干化技術的應用情況

污泥低溫干化技術，是近幾年發展起來的，大部分應用在污水處理廠內，處理規模從幾噸/天到幾百噸/天都有。受到國家環保高壓政策的影響，原來污水處理廠內高含水率脫水污泥沒有了出路，需要進一步干化處理，促進了污泥低溫干化技術的迅速發展。但采用污泥低溫干化技術處理污泥的項目，能夠全年24小時連續穩定運行的案例不多，設備處理能力和設備能耗與國內主流廠家的宣傳也存在一定差距，一般只能達到廠家宣傳數據的80%左右。另外比較突出的問題有過濾器灰塵清理難題、設備腐蝕問題、壓縮機損壞問題等。

目前市面上的熱泵除濕污泥干化設備是采用空氣源熱泵原理，將污泥烘干過程產生的高溫濕熱廢氣進行熱能回收、降溫冷凝處理，但其缺乏有效的熱泵節能措施，或熱泵機組與帶式烘干機設計不匹配，使熱泵壓縮機工作在高壓比工況或高溫低濕工況。導致壓縮機COP值（單位功率下的制冷/制熱量）較低，一般只有2.5-3.5，熱泵系統的綜合除濕能效比SMER值（單位功率下的除濕能力）更低，一般為2-3kg水/kw.h，因此設備能耗較高，不夠節能。

熱泵除濕污泥干化機為了使進入熱泵機組的高溫廢氣較干凈，都要采用空氣過濾器對回風進行過濾除塵。而在污泥烘干過程中，會隨氣流產生較多的灰塵夾帶，從而導致回風過濾器短時間內就堵塞失效，需要頻繁的人工清理，使熱泵除濕污泥干化機很難實現連續穩定的長時間（168h以上）運行。而且清理過程臭氣味道重，粉塵擴散，勞動衛生水平低。

熱泵除濕低溫干化機由于廢氣中的水分在熱回收器、蒸發器表面的冷凝過程中，會黏附微塵或在表面析出結晶物，導致換熱效率的降低。但由于機組中的板翅式熱回收器采用交叉式的氣流通道設計，無法實現全部換熱面的在線清理，由于上述原因，市面上熱泵除濕低溫干化機需要大量的人工清理維護，客戶使用體驗差，影響了該項技術的發展推廣。

四、結束語

目前市場上常用的污泥干化設備能耗較高，一般需在有余熱或廢熱的條件下使用，若直接使用常規能源（如天然氣、煤、蒸汽、熱水等）則處理費用很高。而污水處理廠由于沒有余熱熱源，缺乏可直接回收利用的熱量，若采用常規熱干化技術，必將投入大量的資金用于熱源的建設與能源消耗，性價比太低。因此，干化工藝和設備在綜合考慮技術成熟性和投資運行成本的同時，需結合不同污泥處理處置項目的處理要求和周邊條件進行選擇。