污水處理中的污泥干燥新技術

李艷星

（福建北杭建設工程有限公司，福建 廈門361004）

1 引言

新的發展環境下，以綠色發展、可持續發展理念為支撐，城市污水收集處理率不斷提高，也使污泥的產生量迅速增長，污泥處置成本也在不斷提高。如何才能對污泥的脫水性能進行改善，降低污泥含水率，實現對污泥的減量化處理，是有關部門需要深入研究的課題，使污泥干燥新技術的應用能夠很好地滿足上述要求，得到推廣使用。

2 污泥干燥的原理和特點

2.1 原理

污泥干燥是污泥處理中一個至關重要的環節，污泥干燥的溫度、時間以及含水率等都會對污泥中污染物的釋放產生影響。污泥干燥的技術原理主要有2種：

1）直接干燥。主要是利用熱介質直接接觸污泥，在確保熱介質低速流過污泥層的同時，通過熱量的傳遞帶走污泥表面蒸發的水分以及釋放的污染氣體。直接干燥的傳熱效率高，熱介質流量相對較大，干燥速度快，而且使用的傳動裝置少，結構簡單，操作方便。

2）間接干燥。間接干燥中，熱介質不需要與載氣混合，也不會直接接觸污泥，而是通過相應的熱交換設備將自身的熱量間接傳遞到污泥中，以此來實現污泥干燥。間接干燥傳熱效率高，干燥尾氣處理量較小，系統運行的穩定性強，干燥溫度相比直接干燥要低，污染物的釋放量更小，得到的干燥污泥的品質更好[1]。

2.2 特點

污泥干燥需要經過3個階段：

1）加速階段。在此階段，存在于污泥表面的水分會以很快的速度被蒸發。

2）恒速階段。在此階段，污泥表面水分蒸發后，內部水分會在繼續干燥的過程中，逐漸從表面溢出，然后在高溫下蒸發。

3）減速階段。這個階段，污泥內部水分遷移到表面的速率會小于表面水分汽化的速率。

通常情況下，污泥在100～200℃時進行干燥時，干燥過程需要經歷上述3個階段，而如果干燥溫度提高到300～500℃，實際上恒速階段并不存在。當污泥干燥溫度在100℃以下時，污泥干燥速率的主要影響因素是顆粒粒徑，當污泥干燥溫度在100℃以上時，污泥干燥速率的主要影響因素是溫度。

在污泥干燥處理中，干燥溫度和污泥顆粒表面積都會對干燥效率產生影響，通過適當提高干燥溫度或者縮小污泥顆粒的方式，能夠提升干燥速率。相比較而言，減小污泥顆粒的效果更加明顯，因為其在提高單位面積干燥效率的同時，能夠增大污泥比表面積[2]。

3 污水處理污泥干燥新技術研究的重要性

在污水處理過程中，會產生大量的污泥，這些污泥中含有大量的污染物質和重金屬元素、有毒有害物質等，為了避免其對公眾和環境產生危害，需要針對污泥進行深化處理，降低其危害性。污泥本身含水量大，有機干物質含量少，如果依照常規干燥方法進行干燥處理和堆肥（或者焚燒），可能影響自然生態環境，也會降低污泥的循環利用效果?？紤]污泥處理的現狀，有關部門需要加強對于污泥干燥新技術的研究，借助更加先進的技術手段，提升污泥干燥的效果，這樣一方面能夠強化污泥處理的效率，降低污泥處理需要消耗的資源，另一方面也可以得到更加優質的干燥污泥，這樣的污泥可以作為燃料，也可以作為農業肥料，能夠形成可循環的污泥處理鏈條。

4 污水處理污泥干燥新技術的應用

4.1 污泥濃縮與脫水技術

污泥濃縮與脫水技術在污泥處理中十分常見，依照實際情況，可以將其分為機械濃縮工藝、重力濃縮工藝、帶式壓濾脫水工藝等，不同的工藝有不同的處理效果[3]。具體見表1。

表1 污泥濃縮與脫水技術處理效果

對于污水廠污泥處理人員，需要結合實際需求選擇恰當的處理技術，在保證污泥干燥處理效果的同時，降低處理成本，減少二次污染，確保污水處理廠的穩定可靠運行。

4.2 污泥干化處理技術

城市污水處理廠中采用的污泥干化處理技術分為自然干化、直接加熱干化和間接加熱干化等，一般都是采用外加熱源來對污泥進行相應的干化處理，但是這樣的方法需要消耗大量能源，成本較高。從經濟的角度，自然干化的成本最低，管理也比較方便，但是會受到外界氣候因素的影響，僅適用于干旱少雨的地區[4]。

4.3 污泥微波干燥技術

受到微波輻射的分子會在微波輻射場內發生振動，振動頻率較高，而在振動的過程中，分子可以將吸收到的微波轉化為熱能并散發出來，這也是污泥微波干燥技術的基本原理。利用微波干燥技術對污泥進行干燥處理時，相比傳統的干燥技術，熱效率更高，加熱時間更短，而且不需要添加化學藥劑，也就不會在污泥中注入新的污染源，能夠為后續處理工作提供便利。但是，微波加熱需要消耗電能，這也使得其普及難度較大。就目前來看，對于微波干燥技術的研究，多數在靜態條件下進行，結合該技術的發展情況分析，要將微波干燥技術合理地應用到污泥干燥處理中，需要加強對實際應用環節連續流動狀態時微波場中的變化規律。

4.4 過熱蒸汽干燥技術

過熱蒸汽干燥技術是利用過熱蒸汽直接接觸污泥的方式來對污泥進行干燥處理。過熱蒸汽干燥技術使用的媒介是過熱蒸汽，污泥干燥過程中散發的廢氣溫度約為150℃，可以借助冷凝方法對廢氣進行回收再利用。簡單來講，就是尾氣在經過相應的過熱器后[5]，可以繼續參與干燥過程，也可以用于濕污泥的余熱處理工作。廢熱的回收利用，使得該技術本身的節能效果十分明顯，但也需要注意，過熱蒸汽可能會導致干燥管路中出現結露問題，對設備產生腐蝕。傳統熱干燥技術中，干燥速率和污泥本身的含水率成反比。但是，有研究表明，在利用過熱蒸汽對污泥進行干燥時，存在溫度“逆轉點”，若過熱蒸汽的溫度超過“逆轉點”，過熱蒸汽干燥速率明顯超過傳統的熱風干燥速率。但是，如果過熱蒸汽本身的溫度低于“逆轉點”，會導致這種污泥干燥技術的效率大大降低，也無法對廢熱進行有效的回收和利用。

4.5 熱泵干燥技術

熱泵干燥技術是一種公認的綠色環保干燥技術，在木材干燥、谷物干燥以及工業原材料干燥中得到了廣泛應用。熱泵干燥技術在污泥處理中的基本流程，是從冷凝器排出的高溫低濕熱空氣經過濕污泥后，吸收其中的水分，成為濕熱氣體，相對濕度可以達到70%～80%。濕熱氣體在通過蒸發器后，水汽會凝結成液體并排出系統。熱泵干燥系統采用的是干燥介質部分循環，能夠減少熱泵在蒸發器中的吸熱量以及其本身的壓縮工。在利用熱泵干燥技術對污泥進行干燥處理時，不需要排放濕熱氣體，污泥干燥過程產生的有毒有害氣體不會向外排泄，對周邊環境的污染很小。但是，從手機應用的角度，熱泵干燥技術本身的初期投資較大，單機容量小，在污泥干燥領域的應用不夠廣泛。

4.6 流化攪拌干燥技術

污水處理污泥干燥環節，需要干燥的物料種類較多，形態差異巨大，因此，在確定污泥干燥方案的過程中，技術人員必須充分考慮污泥的物理和化學性質，以及污泥的水分結合性質。若污泥含水率超過80%，因為高分子絮凝劑的存在，黏稠度較大，不容易分散，在干燥處理的過程中，容易出現結殼問題，對水分蒸發的效果產生影響。對此，可以采用流化攪拌干燥技術來對污泥進行處理。流化攪拌干燥技術具備幾個顯著特征：

1）流化氣體分布在板上部，鋪設一定厚度的干燥底料，以避免在對濕度較大的污泥進行干燥處理時，產生黏附現象，使流化床內部的流體和污泥固體可以有效混合，強化兩相間的傳熱性能，提升熱熔系數。

2）干燥機內部物流的停留時間可以根據實際需求隨意調整，實現對污泥水分和粒度的合理控制。

3）干燥機內部設置有相應的多孔分布板，氣體在通過小孔后，會獲得極高的初速度，可以對污泥黏附的問題進行解決。

4）干燥機下方安裝有相應的對齒形粉碎攪拌裝置，可以避免出現大塊物料聚集的問題。

5）干燥機上部設置有擴大段，能夠實現對粗顆粒物料的有效節流，減小系統運行負荷。

6）技術人員可以依照污泥干品的水分和粒度，在相應高度設置溢流口，確保不同粒徑的物料能夠實現有序排放。

4.7 其他干燥技術

1）電滲透污泥干燥技術，通過電滲透的方式，使污泥中存在的水分子能夠向陰極流動，污泥絮體則會朝著陽極流動，水分不需要經過污泥的孔隙通道就可以實現與污泥的分離，干燥效率較高。

2）對撞流干燥技術，主要是利用濕污泥在氣流對撞區域內高端湍流中的快速非穩態運動，增強傳熱傳質的工程，對比常規污泥干燥技術，該技術具有干燥速度快、干燥強度高的優點。

3）超聲波干燥技術，借助超聲波所具備的空化作用以及生化學反應，破壞污泥中存在的菌膠團結構，這也是最近幾年剛剛興起的一種污泥干燥技術。

4）組合傳熱技術，該技術是最近幾年污泥干燥技術研究的熱點，常見的有機械脫水與二級熱干燥組合而成的深度脫水，厭氧消化與熱干燥法等，對比單一的污泥干燥技術，組合傳熱技術的效率更高，處理效果也更好。

5 結語

綜上所述，在對污水處理中的污泥進行干燥處理時，新技術的應用能夠在保障處理效果的同時，實現處理效率的提高，也因此得到了技術人員的關注。新的發展環境下，我國的城市化進程不斷加快，城市規模的增大和城市人口的增加，使城市污水污泥的處理量也在持續增長，從確保污泥高效處理，減少環境污染問題的角度，相關部門和技術人員應該從實際情況出發，選擇科學的污泥干燥處理技術。