污水厂污泥干化技术的运用研究

污水厂污泥干化技术的运用研究

程善平

安徽省城建设计研究总院股份有限公司安徽合肥230041

摘要：污泥是城市污水处理后的一种衍生物，其中含有大量的水、重金属、病原体、有机物质等。污泥处理的方法很多，但是不论哪种处理方法，都要经过干化，这是污泥减量化的重要途径。本文将对污泥干化技术及主要设备进行综述探讨。

关键词：污水厂；污泥干化；技术运用

导言

污泥是城市污水处理后的一种衍生物，其中含有大量的水、重金属、病原体、有机物质等。如果污泥处理不当，不仅会增加污泥运输和后续处理的难度，还会污染水体、土壤等，对周围环境和居民身体健康造成极大的威胁。我国常用的污泥处理方法有填埋、堆肥、焚烧及土地利用等，但污水厂污泥含水率高，无法直接处理和利用，因此，首先需要先对污水厂污泥进行干化处理以后才能进行后续处理、处置和综合利用。

1污泥干化机理

污泥干化的主要目的是去除或减少污泥中的水分。干化过程中，污泥的形态主要分为三个阶段：第一阶段，湿区阶段，污泥含水率较高，大于60%，具有很好的自由流动性，易于流入干化装置；第二阶段，黏滞区阶段，污泥含水率略有降低，在40%~60%的范围内，具有一定的黏性，不易自由流动，该区域是污泥干化处理过程中需要避免的区域；第三阶段，粒状区阶段，污泥含水率降至40%以下，污泥呈现颗粒状，极易与湿污泥或其它物质混合。

污泥水分的脱除过程主要分为两个阶段：污泥表面水分的汽化蒸发过程和污泥内部水分的扩散过程：（1）蒸发过程：它主要指的是污泥在干化的过程中，寄存在物料表面上的水分发生汽化。而介质中的水蒸气分压远远高于物料表面的水蒸气压。因此，在气压的差异作用下，水分从物料表面移入介质。（2）扩散过程：这个过程与汽化的关系非常密切，属于一种传质过程。当物料表面经历蒸发过程后，其表面上的水分会被蒸发掉，物料表面和内部发热湿度产生差异，这时就需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。在污泥的干化处理中，蒸发过程和扩散过程的持续、交替就是污泥干化的机理。

2城市污水处理厂不同污泥干化工艺

2.1调理--压榨干化工艺

调理--压榨干化工艺的流程为：将污水处理厂浓缩池污泥泵送至综合调理池，投加专用调理剂和石灰后进行混合搅拌，使其充分混合，再经污泥泵送至板框压滤机进行压榨脱水，压榨干化后的污泥外运进行后续处置，污泥脱水滤液排入污水处理厂水处理单元。

调理--压榨干化工艺的特点及优势为：调理剂配方多样（包括化学类调理剂、生物类调理剂等），调理剂选择时可根据当地实际条件，选择价格合理、用量少、材料易得、调理效果好，也可根据后续污泥资源化利用方式不同来灵活调整调理剂配方；根据污泥特性，选择适宜的板框压滤机滤布，在保证处理效果的前提下有效延长滤布使用寿命；调理、进料、压榨均采用在线监测、自动控制全流程系统可实现智能控制。

2.2加钙稳定干化工艺

将机械脱水后污泥（含水率80%左右）与生石灰（CaO）等添加剂充分混合，生石灰与水发生反应，产生大量热量来蒸发污泥中的水分，降低污泥含水率。经加钙干化工艺处理后，污泥固化率提高且pH值发生变化，在碱性环境及放热反应下杀灭大量细菌、病毒，同时钝化重金属、分解污泥中的有机物，消除了污泥恶臭气味，污泥得到有效稳定。对脱水后污泥采用加钙稳定干化工艺进行处理，不必新增工程占地面积，污泥干化工艺系统设备可设置于污水处理厂污泥储运间内运行，对污水处理厂原污泥处理区平面布置、工艺流程设计基本未产生影响，在保证出料含水率≤60%的前提下，能够与原设计最佳适应与结合。

加钙稳定干化工艺也可以通过调整系统配置，灵活的与其它多种工艺进行衔接，满足污泥不同的处置要求。处理后的污泥泥质（pH、重金属、有机污染物含量、细菌和病毒等指标）满足与城市垃圾混合填埋或进行制砖、水泥填料及路基填料等资源化利用要求。

2.3生物沥浸干化工艺

生物沥浸干化工艺是一种新型的污泥深度脱水生物技术，城市污水处理厂污泥处理中，用具有特殊能力的微生物菌群（例如嗜酸性硫杆菌）接种浓缩污泥，同时供应少量的专用营养剂，对污泥进行改性处理。经改性处理后，污泥恶臭明显消除，大量致病菌被杀灭，污泥沉降性能增强，脱水性提高，重金属去除。

将生物沥浸干化工艺与污水处理厂处理工艺结合时，可设置在原污泥浓缩池后，污泥浓缩池排放直接通过污泥泵提升进入生物沥浸反应池，采用该技术可以处理含水率96%～98%左右的浓缩污泥；经生物改性后的污泥沉降性大大提高，经污泥沉淀池后可直接进入板框脱水机压滤脱水，脱水过程无需再添加传统絮凝剂，出料为含水率55%～60%左右的高干度泥饼。

3新型污泥干化技术

3.1水热干化技术

该方法通过水热反应对污泥改性，破坏污泥细胞结构和胶体结构，提高其脱水性能，该技术已趋成熟，污泥水热处理相变热和能耗较低，但也存在一些局限性。

3.2油炸干化技术

该工艺常用各种回收废弃油为热介质，将污泥浸于热油中煎炸，通过控制操作条件提高传热效率，实现污泥快速脱水干化。目前该技术尚处于起步阶段，其实际应用过程中的经济性和环境安全性尚有待探讨。

4污泥干化设备

4.1直接干化

4.1.1带有内破碎装置的回转圆筒干燥机

带有内破碎装置的回转圆筒干燥机在使用的过程中，一般会让烟道气和污泥进行直接的接触，即将二者混合在一起，迫使积存在污泥中的水分被蒸发出来，最终获得干污泥产品。从理论上来讲，此时应该会产生较大的水分蒸发量，收到的干化效率也是最好的。但是，在这个过程中，由于无法将污泥破碎，其与热空气的弥散接触非常之低。因此，实际收到的蒸发效率非常低。这个时候的物料，在不断的干燥处理中，基本已运行到回转圆筒的半程以上，所以就出现有效空间不能充分发挥作用的情况。当将其用于出机水分要求较高的场合时，人们就收不到良好的干化效果，而且还会因为污泥过分干燥造成了资源浪费。此外，废气与污泥进行过热交换后，通常会在100℃左右的环境下直接排入大气，造成了热源浪费。这样一来，不仅大大提升了干化成本，而且还造成了严重的大气污染。

4.1.2设有内件的流化床

这种设备一般都是采用复合加热方式，即将热风直接加热与内件传导加热有机结合起来，从而完成污泥的干化处理。具体的操作方法如下：在固定流化床内，通常都会有很多的换热装束，凭借其传导作用，将锅炉蒸汽通入其中，空气由于经过加热处理后直接进入流化床，在流化床内对加入的污泥进行吹动，迫使其与内件产生一系列的相互作用，比如换热、碰撞、粉碎，直至物料的水分和粒度均达到要求，然后经热风作用被带出干燥机，最后依靠旋风与袋式除尘器进行收集。对于那些没有达到要求的物料，则会在干燥机内循环干化，直至其水分和粒度均达到要求为止。采用该工艺，污泥处理效果较好。但是，它存在一些问题：一方面，由于在处理的过程中，污泥颗粒与内件产生长时间碰撞和摩擦，从而大大缩短了内件的使用寿命。另一方面，在处理的过程中有热风介入，将一部分热量带走，加大了能耗，从而增加了操作成本。

4.2间接干化

4.2.1楔型空心桨叶干燥机

这种设备的加热介质比较多，主要有导热油、热水、蒸汽，其热介质导入导出的旋转接头一般都设置在轴端部位。污泥被干化后，采用螺旋送料机，将其送至加料口，待污泥进至器身，桨叶转动后，污泥便会自动搅拌、翻转，并对加热接口更新，与桨叶、器身接触，等到加热充分以后，污泥表面所含有的水分便会蒸发。随着桨叶的不断旋转，污泥可被输送至出料口，并继续搅拌，便于继续蒸发其表面水分，干化均匀后，便成为合格产品，于出料口排出。

4.2.2盘式干燥机

盘式干燥机采用天然气或沼气，通过使用热油炉，将导热油加热，并利用导热油，促使其于热油炉与干燥器圆盘间循环，间接对热量进行传递，最终传递至污泥颗粒。污泥涂层机属于盘式工业中的常用设备，在其中可起到重要作用。将湿污泥，涂抹于循环干燥污泥颗粒表面，干燥污泥颗粒被覆盖后，便可置于干燥器内，于顶层圆盘中，均匀散放。每个污泥颗粒平均循环次数约为6次，颗粒表面每次都会被新湿污泥覆盖，最终促使圆形颗粒形成。

结论

综上所述，污泥处理技术种类较多，且随着技术的进步，污泥处理技术将更加的成熟和完善，不同的污泥处理技术优势和应用范围不一样，因此污水厂在选择污泥处理技术的时，要因地制宜，从而确保污泥处理效率的最大化和环境影响的最小化。

参考文献：

[1]徐强,张春敏,赵丽君.污泥处置技术及装置[M].北京:化学工业出版社,2003:304

[2]郝丹.污泥干化技术的研究与应用[D].大庆:东北石油大学,2015.