城市污泥干化技術(shù)研究
技術(shù)支持
中國(guó)城市污水治理率由1995年的19.4%上升到2000年的47%，這個(gè)趨勢(shì)還會(huì)在今后幾年里繼續(xù)保持。即使發(fā)展了新的污水處理技術(shù)，以極大限度地減少污泥的產(chǎn)生，污泥產(chǎn)量不斷增加的趨勢(shì)仍是不可阻止的。
污泥的成分非常復(fù)雜，含有很多病原微生物、寄生蟲(chóng)卵及重金屬等，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，才能保證污水的處理效果，避免更嚴(yán)重的二次污染。我國(guó)現(xiàn)階段污泥的處置方法普遍是堆積，填埋。這些污泥的堆放不僅占用了大量的土地，而且還將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害。用 的技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行無(wú)害化處理，使其達(dá)標(biāo)排放回歸大自然，這將是目前急待解決的課題；同時(shí)也將實(shí)現(xiàn)污水廠對(duì)污水、污泥徹底處理，不再留尾巴。
污泥焚燒需要耗費(fèi)大量重油而不經(jīng)濟(jì)，并造成大氣污染，浪費(fèi)資源，焚燒這種不得已而為之的方法已越來(lái)越不被人們采用。但可以采用高溫堆肥技術(shù)對(duì)城市污泥進(jìn)行無(wú)害化處理，但由于堆肥占地面積大，處理時(shí)間長(zhǎng)，所以歐洲等發(fā)達(dá) 現(xiàn)逐漸采用污泥干化技術(shù)處理污泥，使污泥處理達(dá)到工廠化、自動(dòng)化、高效化等特點(diǎn)。
1 污泥干化方法比較
1.1 滾筒干化器
滾筒干化器是一個(gè)水平直接干化系統(tǒng)。煙氣在爐膛內(nèi)加熱后輸入干燥器，和濕污泥直接接觸，完成熱交換。這套系統(tǒng)有三個(gè)主要不足：含氧量高，有失火和爆炸的危險(xiǎn)；大量氣體被送入氣味控制系統(tǒng)，氣體消耗量大：能耗高。
1.2 流化床
在流化床干燥器的整個(gè)底部斷面均勻地吹進(jìn)流化氣
體，使其內(nèi)部形成流化層。隨著污泥逐漸干化，密度減小，升到上部，然后隨上部抽走的氣體而抽出流化床。因污泥的成分決定其流化特性，這套系統(tǒng)對(duì)污泥的成分變化非常敏感，常導(dǎo)致流化床內(nèi)的熱交換不能順利進(jìn)行。流化床及管道的磨損很?chē)?yán)重。這套系統(tǒng)的能耗也很高。
1.3 薄膜干化器
這套間接干化系統(tǒng)可跨越塑性階段來(lái)干化污泥。污泥被投入快速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器中（一般轉(zhuǎn)速為100RPM，外徑線速度為8m/s）。污泥被甩到殼體的內(nèi)壁上，形成一層薄膜，殼體外部通入蒸汽或熱油加熱干燥污泥。刀片將污泥刮下來(lái)，送出干化器。當(dāng)污泥干性成分大于80%時(shí)，設(shè)備磨損很?chē)?yán)重。目前污泥干化很少采用此形式。
1.4 臥式圓盤(pán)干化器
圓盤(pán)式干化機(jī)只能采用蒸汽這種標(biāo)準(zhǔn)加熱介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力在蒸汽一側(cè)正常達(dá)到8-12巴，它的構(gòu)造為一個(gè)固定體形成一個(gè)水平外殼，其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部分由一個(gè)管狀空心軸，軸上固定一些空盤(pán)，盤(pán)中充滿蒸汽等組成，還有一些攪拌葉片用于輸送物料。熱媒介通過(guò)中心軸進(jìn)入圓盤(pán)，同時(shí)被分配到旋轉(zhuǎn)體中，其原理是由于冷凝產(chǎn)生真空使其流動(dòng)，因此每個(gè)盤(pán)充滿蒸汽，保證具有完全的加熱表面，使其達(dá)到較大溫度。該方法的缺點(diǎn)：干化產(chǎn)品的含塵量極大，須另加單獨(dú)的造粒系統(tǒng)。用于完全干化時(shí)，設(shè)備極易磨損。由于我國(guó)污泥中含砂量大，對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重。使用壽命只能達(dá)到2萬(wàn)小時(shí)。
2 立式多盤(pán)干燥器的研究
采用晶核涂層式造粒技術(shù)，利用污泥特殊的蒸發(fā)曲線，制備城市污水污泥的硬質(zhì)顆粒，使污水處理廠在實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，能安全無(wú)二次污染，并且節(jié)約能源，生產(chǎn)污泥顆?；a(chǎn)品是本項(xiàng)目的基本原理?，F(xiàn)分析如下：
2.1 污泥蒸發(fā)脫水特征
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)及研究分析得出：污泥干化能耗與污泥含水率的關(guān)系曲線。可見(jiàn)脫水污泥含水率由80%到60%這一段，所消耗能量小，同樣含水率在35%以下繼續(xù)干化消耗能量也小。污泥在含水率60-35%之間，為污泥的塑性階段，這階段污泥的流體特性類似膠水，膠狀，粘稠，很難處置，這階段干化消耗能量急劇增加，并且很難干化。根據(jù)上述特性，干化污泥要避開(kāi)污泥塑性階段。要充分利用污泥干化特性，盡量在含水率60%以上，35%以下干化，我們把含水率80-60%之間干化叫半干化，含水率35%以下烘干為完全干化。
本研究的關(guān)鍵技術(shù)是分別采用完全干化方式，對(duì)城市污水污泥進(jìn)行顆?；?。因而，該技術(shù)有明顯的節(jié)能效果，可稱之為高效污泥干化技術(shù)。
2.2 晶核涂層技術(shù)
再循環(huán)的干化后的小顆粒，在外層不斷涂覆機(jī)械脫水濕污泥薄層。已經(jīng)干化的物質(zhì)形成一個(gè)內(nèi)核，濕污泥不斷涂覆，從而形成顆粒。這個(gè)顆粒形成的過(guò)程十分重要，因?yàn)橥扛埠蟮念w粒外面是濕的，而內(nèi)部卻是干的，送入干化機(jī)后將完全干化。
采用晶核涂層技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)：
①克服污泥粘結(jié)特性，由于有晶核支持，到粉碎分離，不會(huì)越攪越粘。
②增大蒸發(fā)表面積，提高熱效率。
③避免傳統(tǒng)污泥烘干中形成的巧克力夾心式顆粒，即外表干化，里面心是軟的，不易進(jìn)一步干化的狀態(tài)。
2.3 立式多盤(pán)干化機(jī)工藝研究
通過(guò)對(duì)污泥干化的所有流程的研究，其設(shè)計(jì)工藝流程如下。
污水廠的污泥運(yùn)輸?shù)轿勰嗵幚韽S，傾倒在“污泥接收槽”中，污泥通過(guò)”污泥接收槽”底部的破拱裝置及多螺旋污泥輸送機(jī)輸送到“污泥儲(chǔ)存?zhèn)}”中，通過(guò)污泥儲(chǔ)存?zhèn)}底部的破拱裝置及污泥泵輸送到”污泥涂層機(jī)”與回填料（含水率為10%）的混合，該設(shè)備保證混合均勻，位于盤(pán)式干燥機(jī)的頂部。涂層機(jī)內(nèi)，再循環(huán)的干化后的小顆粒，在外層不斷涂覆機(jī)械脫水濕污泥薄層。已經(jīng)干化的物質(zhì)形成一個(gè)內(nèi)核，濕污泥不斷涂覆，從而形成顆粒。這個(gè)顆粒形成的過(guò)程十分重要，因?yàn)橥扛埠蟮念w粒外面是濕的而內(nèi)部卻是干的，送入造粒機(jī)后將會(huì)完全干化。使含水率達(dá)到35%從而避開(kāi)污泥的塑性階段，進(jìn)入該盤(pán)式干燥機(jī)。
2.4 工作原理及結(jié)構(gòu)
立式多盤(pán)干化機(jī)是一個(gè)間接的預(yù)混合立式多級(jí)轉(zhuǎn)盤(pán)造粒機(jī)，是干化和造粒一步完成的工藝。產(chǎn)出的顆粒干性成分可達(dá)90%。
該設(shè)備內(nèi)部是由一系列的水平放置的圓盤(pán)組成，通過(guò)一個(gè)閉循環(huán)的熱油系統(tǒng)加熱圓盤(pán)。該干燥器上面一層是小圓盤(pán)，第二層為大圓盤(pán)，中間有孔，而后小盤(pán)大盤(pán)依次交替排列。操作時(shí)位于干燥器中心的主軸在電機(jī)帶動(dòng)下，連同固定在主軸上的耙臂、耙葉一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
干燥物料由加熱介質(zhì)經(jīng)盤(pán)面?zhèn)鲗?dǎo)的熱量加熱升溫后，由小加熱盤(pán)外緣跌落到下一層大加熱盤(pán)外緣下一層小加熱盤(pán)內(nèi)緣盤(pán)面上。如此內(nèi)外交替，物料逐層自上而下移動(dòng)，被加熱干燥。然后在下一層加熱盤(pán)上被耙葉刮到底部卸料口處連續(xù)排出，成為合格的干燥產(chǎn)品。汽化的濕分由干燥器頂部出口自然排除或由抽風(fēng)機(jī)引出。
3 結(jié)論
對(duì)立式多盤(pán)干燥機(jī)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)該設(shè)備具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
3.1 堅(jiān)硬的圓狀顆粒
無(wú)塵；徹底殺滅病原體；處理安全簡(jiǎn)便；能更加改良土壤性；粒徑分布范圍窄；無(wú)須特殊的粒度分配設(shè)備。
3.2 干燥和造粒一步完成
無(wú)須獨(dú)立的造粒機(jī)，所需設(shè)備更少，操作及維護(hù)費(fèi)用更低，更安全。
3.3 靈活
安全，適合于處理各種污泥：城市及工業(yè)污泥，初級(jí)，生物處理，生污泥，消化污泥等。
3.4 安全
造粒機(jī)中氧氣含量非常低；平穩(wěn)及低溫干燥；只有無(wú)塵顆粒才能消除污泥顆粒處置過(guò)程中的粉塵爆炸的危險(xiǎn)。
3.5 熱能消耗低
蒸發(fā)過(guò)程無(wú)須流動(dòng)空氣-間接式干燥的優(yōu)點(diǎn)；熱交換效率高。
3.6 電能消耗低
特殊的干燥/造粒機(jī)設(shè)計(jì)；低摩擦，無(wú)腐蝕。
3.7 設(shè)備緊湊
立式布置，減少土建工作量；干燥/造粒過(guò)程集于一個(gè)工藝過(guò)程中。蒸汽處理單元-間接干燥的另一優(yōu)點(diǎn)。
3.8 維修成本低
簡(jiǎn)單即是美-減少了輔助設(shè)備；使用經(jīng)過(guò)應(yīng)用實(shí)踐證明的材料；維修人員容易接近運(yùn)轉(zhuǎn)部件；無(wú)在其它裝置中常見(jiàn)的磨損及腐蝕問(wèn)題。
3.9 自動(dòng)化程度高
3.10 對(duì)環(huán)境友好
除臭率高。產(chǎn)生臭氣經(jīng)過(guò)生物除臭系統(tǒng)除臭，除臭率很高，運(yùn)行成本低。
無(wú)噪音。因?yàn)椴幌裰苯痈稍镄枰笮凸娘L(fēng)機(jī)，噪音主要為電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，系統(tǒng)可安靜運(yùn)行，完全可達(dá)到 要求，并且噪音等級(jí)可通過(guò)車(chē)間隔音來(lái)控制。
無(wú)灰塵。因?yàn)榇烁稍餅殚g接干燥及輕柔干燥，不會(huì)產(chǎn)生很多粉塵，同時(shí)干燥機(jī)內(nèi)有輕微的副壓，并且系統(tǒng)在車(chē)間外有除塵系統(tǒng)，因此灰塵不會(huì)溢出到環(huán)境中。零排放系統(tǒng)：無(wú)噪音，無(wú)氣味，無(wú)粉塵。
因此，立式多盤(pán)干燥機(jī)是污泥脫水技術(shù)較理想的設(shè)備。
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