污水處理中的污泥干燥新技術(shù)

李艷星

（福建北杭建設(shè)工程有限公司，福建 廈門361004）

1 引言

新的發(fā)展環(huán)境下，以綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)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(chǎn)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(xiàn)對污泥的減量化處理，是有關(guān)部門需要深入研究的課題，使污泥干燥新技術(shù)的應(yīng)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(guān)重要的環(huán)節(jié)，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(chǎn)生影響。污泥干燥的技術(shù)原理主要有2種：

1）直接干燥。主要是利用熱介質(zhì)直接接觸污泥，在確保熱介質(zhì)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(fā)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(zhì)流量相對較大，干燥速度快，而且使用的傳動裝置少，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

2）間接干燥。間接干燥中，熱介質(zhì)不需要與載氣混合，也不會直接接觸污泥，而是通過相應(yīng)的熱交換設(shè)備將自身的熱量間接傳遞到污泥中，以此來實現(xiàn)污泥干燥。間接干燥傳熱效率高，干燥尾氣處理量較小，系統(tǒng)運行的穩(wěn)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(zhì)更好[1]。

2.2 特點

污泥干燥需要經(jīng)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(fā)。

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

3）減速階段。這個階段，污泥內(nèi)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(jīng)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(chǎn)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(shù)研究的重要性

在污水處理過程中，會產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥中含有大量的污染物質(zhì)和重金屬元素、有毒有害物質(zhì)等，為了避免其對公眾和環(huán)境產(chǎn)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(zhì)含量少，如果依照常規(guī)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(tài)環(huán)境，也會降低污泥的循環(huán)利用效果。考慮污泥處理的現(xiàn)狀，有關(guān)部門需要加強對于污泥干燥新技術(shù)的研究，借助更加先進的技術(shù)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(yōu)質(zhì)的干燥污泥，這樣的污泥可以作為燃料，也可以作為農(nóng)業(yè)肥料，能夠形成可循環(huán)的污泥處理鏈條。

4 污水處理污泥干燥新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 污泥濃縮與脫水技術(shù)

污泥濃縮與脫水技術(shù)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(shù)處理效果

對于污水廠污泥處理人員，需要結(jié)合實際需求選擇恰當?shù)奶幚砑夹g(shù)，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(wěn)定可靠運行。

4.2 污泥干化處理技術(shù)

城市污水處理廠中采用的污泥干化處理技術(shù)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(yīng)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(jīng)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(qū)[4]。

4.3 污泥微波干燥技術(shù)

受到微波輻射的分子會在微波輻射場內(nèi)發(fā)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(zhuǎn)化為熱能并散發(fā)出來，這也是污泥微波干燥技術(shù)的基本原理。利用微波干燥技術(shù)對污泥進行干燥處理時，相比傳統(tǒng)的干燥技術(shù)，熱效率更高，加熱時間更短，而且不需要添加化學(xué)藥劑，也就不會在污泥中注入新的污染源，能夠為后續(xù)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(shù)的研究，多數(shù)在靜態(tài)條件下進行，結(jié)合該技術(shù)的發(fā)展情況分析，要將微波干燥技術(shù)合理地應(yīng)用到污泥干燥處理中，需要加強對實際應(yīng)用環(huán)節(jié)連續(xù)流動狀態(tài)時微波場中的變化規(guī)律。

4.4 過熱蒸汽干燥技術(shù)

過熱蒸汽干燥技術(shù)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(shù)使用的媒介是過熱蒸汽，污泥干燥過程中散發(fā)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(jīng)過相應(yīng)的過熱器后[5]，可以繼續(xù)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(shù)本身的節(jié)能效果十分明顯，但也需要注意，過熱蒸汽可能會導(dǎo)致干燥管路中出現(xiàn)結(jié)露問題，對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。傳統(tǒng)熱干燥技術(shù)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(zhuǎn)點”，若過熱蒸汽的溫度超過“逆轉(zhuǎn)點”，過熱蒸汽干燥速率明顯超過傳統(tǒng)的熱風干燥速率。但是，如果過熱蒸汽本身的溫度低于“逆轉(zhuǎn)點”，會導(dǎo)致這種污泥干燥技術(shù)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(shù)

熱泵干燥技術(shù)是一種公認的綠色環(huán)保干燥技術(shù)，在木材干燥、谷物干燥以及工業(yè)原材料干燥中得到了廣泛應(yīng)用。熱泵干燥技術(shù)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(jīng)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(fā)器后，水汽會凝結(jié)成液體并排出系統(tǒng)。熱泵干燥系統(tǒng)采用的是干燥介質(zhì)部分循環(huán)，能夠減少熱泵在蒸發(fā)器中的吸熱量以及其本身的壓縮工。在利用熱泵干燥技術(shù)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(chǎn)生的有毒有害氣體不會向外排泄，對周邊環(huán)境的污染很小。但是，從手機應(yīng)用的角度，熱泵干燥技術(shù)本身的初期投資較大，單機容量小，在污泥干燥領(lǐng)域的應(yīng)用不夠廣泛。

4.6 流化攪拌干燥技術(shù)

污水處理污泥干燥環(huán)節(jié)，需要干燥的物料種類較多，形態(tài)差異巨大，因此，在確定污泥干燥方案的過程中，技術(shù)人員必須充分考慮污泥的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及污泥的水分結(jié)合性質(zhì)。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(xiàn)結(jié)殼問題，對水分蒸發(fā)的效果產(chǎn)生影響。對此，可以采用流化攪拌干燥技術(shù)來對污泥進行處理。流化攪拌干燥技術(shù)具備幾個顯著特征：

1）流化氣體分布在板上部，鋪設(shè)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(chǎn)生黏附現(xiàn)象，使流化床內(nèi)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(shù)。

2）干燥機內(nèi)部物流的停留時間可以根據(jù)實際需求隨意調(diào)整，實現(xiàn)對污泥水分和粒度的合理控制。

3）干燥機內(nèi)部設(shè)置有相應(yīng)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(yīng)的對齒形粉碎攪拌裝置，可以避免出現(xiàn)大塊物料聚集的問題。

5）干燥機上部設(shè)置有擴大段，能夠?qū)崿F(xiàn)對粗顆粒物料的有效節(jié)流，減小系統(tǒng)運行負荷。

6）技術(shù)人員可以依照污泥干品的水分和粒度，在相應(yīng)高度設(shè)置溢流口，確保不同粒徑的物料能夠?qū)崿F(xiàn)有序排放。

4.7 其他干燥技術(shù)

1）電滲透污泥干燥技術(shù)，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(jīng)過污泥的孔隙通道就可以實現(xiàn)與污泥的分離，干燥效率較高。

2）對撞流干燥技術(shù)，主要是利用濕污泥在氣流對撞區(qū)域內(nèi)高端湍流中的快速非穩(wěn)態(tài)運動，增強傳熱傳質(zhì)的工程，對比常規(guī)污泥干燥技術(shù)，該技術(shù)具有干燥速度快、干燥強度高的優(yōu)點。

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

4）組合傳熱技術(shù)，該技術(shù)是最近幾年污泥干燥技術(shù)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(shù)，組合傳熱技術(shù)的效率更高，處理效果也更好。

5 結(jié)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(shù)的應(yīng)用能夠在保障處理效果的同時，實現(xiàn)處理效率的提高，也因此得到了技術(shù)人員的關(guān)注。新的發(fā)展環(huán)境下，我國的城市化進程不斷加快，城市規(guī)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(xù)增長，從確保污泥高效處理，減少環(huán)境污染問題的角度，相關(guān)部門和技術(shù)人員應(yīng)該從實際情況出發(fā)，選擇科學(xué)的污泥干燥處理技術(shù)。