污水处理中的污泥干燥新技术

李艳星

（福建北杭建设工程有限公司，福建 厦门361004）

1 引言

新的发展环境下，以绿色发展、可持续发展理念为支撑，城市污水收集处理率不断提高，也使污泥的产生量迅速增长，污泥处置成本也在不断提高。如何才能对污泥的脱水性能进行改善，降低污泥含水率，实现对污泥的减量化处理，是有关部门需要深入研究的课题，使污泥干燥新技术的应用能够很好地满足上述要求，得到推广使用。

2 污泥干燥的原理和特点

2.1 原理

污泥干燥是污泥处理中一个至关重要的环节，污泥干燥的温度、时间以及含水率等都会对污泥中污染物的释放产生影响。污泥干燥的技术原理主要有2种：

1）直接干燥。主要是利用热介质直接接触污泥，在确保热介质低速流过污泥层的同时，通过热量的传递带走污泥表面蒸发的水分以及释放的污染气体。直接干燥的传热效率高，热介质流量相对较大，干燥速度快，而且使用的传动装置少，结构简单，操作方便。

2）间接干燥。间接干燥中，热介质不需要与载气混合，也不会直接接触污泥，而是通过相应的热交换设备将自身的热量间接传递到污泥中，以此来实现污泥干燥。间接干燥传热效率高，干燥尾气处理量较小，系统运行的稳定性强，干燥温度相比直接干燥要低，污染物的释放量更小，得到的干燥污泥的品质更好[1]。

2.2 特点

污泥干燥需要经过3个阶段：

1）加速阶段。在此阶段，存在于污泥表面的水分会以很快的速度被蒸发。

2）恒速阶段。在此阶段，污泥表面水分蒸发后，内部水分会在继续干燥的过程中，逐渐从表面溢出，然后在高温下蒸发。

3）减速阶段。这个阶段，污泥内部水分迁移到表面的速率会小于表面水分汽化的速率。

通常情况下，污泥在100～200℃时进行干燥时，干燥过程需要经历上述3个阶段，而如果干燥温度提高到300～500℃，实际上恒速阶段并不存在。当污泥干燥温度在100℃以下时，污泥干燥速率的主要影响因素是颗粒粒径，当污泥干燥温度在100℃以上时，污泥干燥速率的主要影响因素是温度。

在污泥干燥处理中，干燥温度和污泥颗粒表面积都会对干燥效率产生影响，通过适当提高干燥温度或者缩小污泥颗粒的方式，能够提升干燥速率。相比较而言，减小污泥颗粒的效果更加明显，因为其在提高单位面积干燥效率的同时，能够增大污泥比表面积[2]。

3 污水处理污泥干燥新技术研究的重要性

在污水处理过程中，会产生大量的污泥，这些污泥中含有大量的污染物质和重金属元素、有毒有害物质等，为了避免其对公众和环境产生危害，需要针对污泥进行深化处理，降低其危害性。污泥本身含水量大，有机干物质含量少，如果依照常规干燥方法进行干燥处理和堆肥（或者焚烧），可能影响自然生态环境，也会降低污泥的循环利用效果。考虑污泥处理的现状，有关部门需要加强对于污泥干燥新技术的研究，借助更加先进的技术手段，提升污泥干燥的效果，这样一方面能够强化污泥处理的效率，降低污泥处理需要消耗的资源，另一方面也可以得到更加优质的干燥污泥，这样的污泥可以作为燃料，也可以作为农业肥料，能够形成可循环的污泥处理链条。

4 污水处理污泥干燥新技术的应用

4.1 污泥浓缩与脱水技术

污泥浓缩与脱水技术在污泥处理中十分常见，依照实际情况，可以将其分为机械浓缩工艺、重力浓缩工艺、带式压滤脱水工艺等，不同的工艺有不同的处理效果[3]。具体见表1。

表1 污泥浓缩与脱水技术处理效果

对于污水厂污泥处理人员，需要结合实际需求选择恰当的处理技术，在保证污泥干燥处理效果的同时，降低处理成本，减少二次污染，确保污水处理厂的稳定可靠运行。

4.2 污泥干化处理技术

城市污水处理厂中采用的污泥干化处理技术分为自然干化、直接加热干化和间接加热干化等，一般都是采用外加热源来对污泥进行相应的干化处理，但是这样的方法需要消耗大量能源，成本较高。从经济的角度，自然干化的成本最低，管理也比较方便，但是会受到外界气候因素的影响，仅适用于干旱少雨的地区[4]。

4.3 污泥微波干燥技术

受到微波辐射的分子会在微波辐射场内发生振动，振动频率较高，而在振动的过程中，分子可以将吸收到的微波转化为热能并散发出来，这也是污泥微波干燥技术的基本原理。利用微波干燥技术对污泥进行干燥处理时，相比传统的干燥技术，热效率更高，加热时间更短，而且不需要添加化学药剂，也就不会在污泥中注入新的污染源，能够为后续处理工作提供便利。但是，微波加热需要消耗电能，这也使得其普及难度较大。就目前来看，对于微波干燥技术的研究，多数在静态条件下进行，结合该技术的发展情况分析，要将微波干燥技术合理地应用到污泥干燥处理中，需要加强对实际应用环节连续流动状态时微波场中的变化规律。

4.4 过热蒸汽干燥技术

过热蒸汽干燥技术是利用过热蒸汽直接接触污泥的方式来对污泥进行干燥处理。过热蒸汽干燥技术使用的媒介是过热蒸汽，污泥干燥过程中散发的废气温度约为150℃，可以借助冷凝方法对废气进行回收再利用。简单来讲，就是尾气在经过相应的过热器后[5]，可以继续参与干燥过程，也可以用于湿污泥的余热处理工作。废热的回收利用，使得该技术本身的节能效果十分明显，但也需要注意，过热蒸汽可能会导致干燥管路中出现结露问题，对设备产生腐蚀。传统热干燥技术中，干燥速率和污泥本身的含水率成反比。但是，有研究表明，在利用过热蒸汽对污泥进行干燥时，存在温度“逆转点”，若过热蒸汽的温度超过“逆转点”，过热蒸汽干燥速率明显超过传统的热风干燥速率。但是，如果过热蒸汽本身的温度低于“逆转点”，会导致这种污泥干燥技术的效率大大降低，也无法对废热进行有效的回收和利用。

4.5 热泵干燥技术

热泵干燥技术是一种公认的绿色环保干燥技术，在木材干燥、谷物干燥以及工业原材料干燥中得到了广泛应用。热泵干燥技术在污泥处理中的基本流程，是从冷凝器排出的高温低湿热空气经过湿污泥后，吸收其中的水分，成为湿热气体，相对湿度可以达到70%～80%。湿热气体在通过蒸发器后，水汽会凝结成液体并排出系统。热泵干燥系统采用的是干燥介质部分循环，能够减少热泵在蒸发器中的吸热量以及其本身的压缩工。在利用热泵干燥技术对污泥进行干燥处理时，不需要排放湿热气体，污泥干燥过程产生的有毒有害气体不会向外排泄，对周边环境的污染很小。但是，从手机应用的角度，热泵干燥技术本身的初期投资较大，单机容量小，在污泥干燥领域的应用不够广泛。

4.6 流化搅拌干燥技术

污水处理污泥干燥环节，需要干燥的物料种类较多，形态差异巨大，因此，在确定污泥干燥方案的过程中，技术人员必须充分考虑污泥的物理和化学性质，以及污泥的水分结合性质。若污泥含水率超过80%，因为高分子絮凝剂的存在，黏稠度较大，不容易分散，在干燥处理的过程中，容易出现结壳问题，对水分蒸发的效果产生影响。对此，可以采用流化搅拌干燥技术来对污泥进行处理。流化搅拌干燥技术具备几个显著特征：

1）流化气体分布在板上部，铺设一定厚度的干燥底料，以避免在对湿度较大的污泥进行干燥处理时，产生黏附现象，使流化床内部的流体和污泥固体可以有效混合，强化两相间的传热性能，提升热熔系数。

2）干燥机内部物流的停留时间可以根据实际需求随意调整，实现对污泥水分和粒度的合理控制。

3）干燥机内部设置有相应的多孔分布板，气体在通过小孔后，会获得极高的初速度，可以对污泥黏附的问题进行解决。

4）干燥机下方安装有相应的对齿形粉碎搅拌装置，可以避免出现大块物料聚集的问题。

5）干燥机上部设置有扩大段，能够实现对粗颗粒物料的有效节流，减小系统运行负荷。

6）技术人员可以依照污泥干品的水分和粒度，在相应高度设置溢流口，确保不同粒径的物料能够实现有序排放。

4.7 其他干燥技术

1）电渗透污泥干燥技术，通过电渗透的方式，使污泥中存在的水分子能够向阴极流动，污泥絮体则会朝着阳极流动，水分不需要经过污泥的孔隙通道就可以实现与污泥的分离，干燥效率较高。

2）对撞流干燥技术，主要是利用湿污泥在气流对撞区域内高端湍流中的快速非稳态运动，增强传热传质的工程，对比常规污泥干燥技术，该技术具有干燥速度快、干燥强度高的优点。

3）超声波干燥技术，借助超声波所具备的空化作用以及生化学反应，破坏污泥中存在的菌胶团结构，这也是最近几年刚刚兴起的一种污泥干燥技术。

4）组合传热技术，该技术是最近几年污泥干燥技术研究的热点，常见的有机械脱水与二级热干燥组合而成的深度脱水，厌氧消化与热干燥法等，对比单一的污泥干燥技术，组合传热技术的效率更高，处理效果也更好。

5 结语

综上所述，在对污水处理中的污泥进行干燥处理时，新技术的应用能够在保障处理效果的同时，实现处理效率的提高，也因此得到了技术人员的关注。新的发展环境下，我国的城市化进程不断加快，城市规模的增大和城市人口的增加，使城市污水污泥的处理量也在持续增长，从确保污泥高效处理，减少环境污染问题的角度，相关部门和技术人员应该从实际情况出发，选择科学的污泥干燥处理技术。