污泥干化处理技术应用情况介绍

曹磊

摘  要：污泥是城镇污水处理厂污水处理的副产物，为了满足国家生态文明建设的要求，做好环境保护工作，如何妥善彻底的处理好污泥是目前国内各地区普遍存在的问题。由于国内污泥干化处理技术的发展相对缓慢，环保压力和市场需求非常巨大，污泥干化处理设备提供商对各自技术的宣传普遍存在夸大优点、掩饰缺点问题，导致目前国内污泥干化处理市场鱼龙混杂，宣传信息真假难辨，困扰着相关从业人员。下面，本文笔者根据多年污泥干化项目工程应用和技术开发经验，对国内应用最广泛的污泥蒸汽余热干化、低温干化和板框压滤脱水干化技术进行总结梳理，以飨读者。

关键词：市政污泥;干化;蒸汽余热干化;低温干化;技术运用

引言

随着中国经济飞速发展和人民生活水平的提高，每天产生越来越多的生活污水与工业废水。污泥是污水处理厂污水处理后的副产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特征是含水率高（一般浓缩污泥含水率都在96%以上，脱水污泥含水率一般在80%左右，板框压滤污泥含水率一般在60%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细、比重较小，呈胶状液态，是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离，并且不易自然风干。

随着污水处理量的增加，污泥年产量也极速增大。根据调研结果显示，废水处理站及污水处理厂所产生的污泥有近80%没有得到妥善的减量化与资源化处理。如何将产量巨大、成分复杂的污泥进行减量化与资源化，已成为急待解决的问题。

一、污泥干化处理技术简介

污泥干化是指通过渗滤、压滤或烘干、加热蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量的过程。污泥干化根据传热介质分为热风、热油和蒸汽干化以及不需要传热介质的机械脱水干化。其中技术成熟，应用广泛的干化技术有蒸汽余热干化技术、低温干化技术以及板框压滤脱水干化技术等。

蒸汽余热干化是国内目前应用最为广泛，技术成熟的一种高温热干化技术，一般采用0.5-1.0MPa饱和蒸汽作为干化热源，干化过程主要利用蒸汽的汽化潜热，热能利用率高，设备处理能力大，在热电厂、垃圾焚烧发电厂内广泛应用。根据选用的干化设备不同，蒸汽余热干化又分为桨叶式干化、卧式圆盘式干化、立式多盘式干化等间接加热型式，以及利用蒸汽余热转化成热风直接烘干污泥的高温带式干化型式。

低温干化是近几年兴起的一种利用低温热空气（温度一般在85℃以下）直接烘干污泥的技术，一般采用除湿热泵和带式干化机结合，利用热泵原理将污泥烘干后产生的湿热空气降温除湿，吸收烘干尾气中的热能，将空气加热后循环利用，达到节能环保效果。也有采用烟道气（一般温度120-180℃）、低品位蒸汽或热水的热能制取低温热空气进行污泥烘干，然后采用外部冷却水进行烘干尾气降温除湿的低温干化技术。由于污水处理厂内缺乏可燃气、蒸汽能源，没有焚烧炉、锅炉等配套设施，热泵除湿型低温干化凭借纯电力驱动、系统简单、能耗较低的特点，在污水处理厂内应用广泛，近几年发展非常迅速。

板框压滤脱水干化是目前广泛应用于污水处理厂的一种较高干污泥脱水技术，相对于离心脱水机、带式脱水机、叠螺脱水机只能将污泥含水率降低至80%左右，板框压滤机可以将污泥含水率降低至70%以下，通过额外添加石灰、铁盐等药剂，还可以将污泥含水率降低至50%-60%。但板框压滤机劳动强度大，脱水机房臭气较重，添加石灰導致污泥增量，降低污泥的热值，对于后续的污泥焚烧带来不利影响。

二、蒸汽余热干化技术的应用情况

蒸汽余热干化技术，国内发展较早，应用也较多，属于传统的污泥干化技术。采用蒸汽余热干化系统的项目，在设备没有故障期间，设备运行比较平稳，处理量可达到设计能力的90%以上。比较突出的问题有干化机主轴盘片/桨叶的磨损漏气，干化能耗高，干化机内污泥自燃，干化污水粉尘大污染指标高等问题。

蒸汽余热干化系统，由于干化热源为130℃以上高温蒸汽，而污泥干化后废气温度约100℃，相比干化蒸汽为低品位热源，其凝结潜热仅可应用于为载气提温或预热污泥等，热能回收率低，应用效果不佳。因此蒸汽余热干化系统，大量的干化热量只能转化为冷却塔散失热量，并消耗大量冷却水。处理一吨湿污泥（80%含水率干化至40%含水率）需要消耗的蒸汽量一般为1.0-1.2吨蒸汽（0.5MPa饱和蒸汽），折合蒸发1吨水需要消耗1.5-1.8吨蒸汽。另外干化尾气需要采用冷却水降温，多余的热量通过冷却塔对外散失，处理一吨污泥需要消耗冷却塔补水0.6-0.7吨。

蒸汽余热干化系统，在机内运行温度高，污泥干化程度高（干污泥含水率30%以下）的条件下，易发生自燃现象。因此必须严格控制干化后污泥的含水率不低于30%，干化温度亦不宜太高。另外，蒸汽余热干化机内由于污泥不易清空，在启停机时，干化机内污泥容易过干产生大量粉尘进入冷凝废水中，造成冷凝废水污染指标超标。

三、低温干化技术的应用情况

污泥低温干化技术，是近几年发展起来的，大部分应用在污水处理厂内，处理规模从几吨/天到几百吨/天都有。受到国家环保高压政策的影响，原来污水处理厂内高含水率脱水污泥没有了出路，需要进一步干化处理，促进了污泥低温干化技术的迅速发展。但采用污泥低温干化技术处理污泥的项目，能够全年24小时连续稳定运行的案例不多，设备处理能力和设备能耗与国内主流厂家的宣传也存在一定差距，一般只能达到厂家宣传数据的80%左右。另外比较突出的问题有过滤器灰尘清理难题、设备腐蚀问题、压缩机损坏问题等。

目前市面上的热泵除湿污泥干化设备是采用空气源热泵原理，将污泥烘干过程产生的高温湿热废气进行热能回收、降温冷凝处理，但其缺乏有效的热泵节能措施，或热泵机组与带式烘干机设计不匹配，使热泵压缩机工作在高压比工况或高温低湿工况。导致压缩机COP值（单位功率下的制冷/制热量）较低，一般只有2.5-3.5，热泵系统的综合除湿能效比SMER值（单位功率下的除湿能力）更低，一般为2-3kg水/kw.h，因此设备能耗较高，不够节能。

热泵除湿污泥干化机为了使进入热泵机组的高温废气较干净，都要采用空气过滤器对回风进行过滤除尘。而在污泥烘干过程中，会随气流产生较多的灰尘夹带，从而导致回风过滤器短时间内就堵塞失效，需要频繁的人工清理，使热泵除湿污泥干化机很难实现连续稳定的长时间（168h以上）运行。而且清理过程臭气味道重，粉尘扩散，劳动卫生水平低。

热泵除湿低温干化机由于废气中的水分在热回收器、蒸发器表面的冷凝过程中，会黏附微尘或在表面析出结晶物，导致换热效率的降低。但由于机组中的板翅式热回收器采用交叉式的气流通道设计，无法实现全部换热面的在线清理，由于上述原因，市面上热泵除湿低温干化机需要大量的人工清理维护，客户使用体验差，影响了该项技术的发展推广。

四、结束语

目前市场上常用的污泥干化设备能耗较高，一般需在有余热或废热的条件下使用，若直接使用常规能源（如天然气、煤、蒸汽、热水等）则处理费用很高。而污水处理厂由于没有余热热源，缺乏可直接回收利用的热量，若采用常规热干化技术，必将投入大量的资金用于热源的建设与能源消耗，性价比太低。因此，干化工艺和设备在综合考虑技术成熟性和投资运行成本的同时，需结合不同污泥处理处置项目的处理要求和周边条件进行选择。