污泥處置的可行方式為土壤改良、衛生填埋和摻燒等。其中污泥與垃圾摻燒的方案由于初投資小、運行成本低、環(huán)保性好等原因，越來(lái)越受到社會(huì )的認可。對于此工藝來(lái)說(shuō)，為了不影響垃圾的穩定焚燒，污泥在入爐前需進(jìn)行干化處理。因此，筆者就干化污泥送入垃圾焚燒爐摻燒這一技術(shù)應用場(chǎng)景，對直接式、間接式、兩段式等污泥熱干化工藝進(jìn)行介紹，分析總結了最適用于當前情況的干化工藝及設備，并提出未來(lái)污泥熱干化工藝及設備的發(fā)展方向。

　　1、污泥干化簡(jiǎn)介

　　污泥熱干化是將污泥顆粒內部或微生物細胞內的水分受熱脫除的過(guò)程。污泥受熱后，①微生物細胞膜破裂，內部水分釋放;②逐步受熱蒸發(fā)，污泥含水率降低，體積縮小1/5~1/3;③臭味減少，病原體減少;④熱值提高，為后續污泥處理處置提供了有利條件。對于干化污泥摻燒垃圾的后處理工藝來(lái)說(shuō)，主要關(guān)注干化污泥的含水率，污泥含水率越高，會(huì )造成污泥的熱值越低，煙氣流量越大，鍋爐效率降低、煙氣處理成本增加等問(wèn)題，因而摻燒污泥含水率應在經(jīng)濟范圍內盡可能的低。摻燒時(shí)干化污泥的含水率一般為10%~40%。

　　2、污泥干化工藝現狀

　　2.1 直接干化工藝

　　直接加熱又稱(chēng)對流熱干燥技術(shù)，工藝流程見(jiàn)圖1。在污泥干化的過(guò)程中，熱介質(zhì)(一般為煙氣)與污泥直接接觸并低速流過(guò)污泥，向污泥層傳遞熱量，使污泥中的水分蒸發(fā)，并將蒸發(fā)的水分帶走。隨著(zhù)污泥含水率的降低，污泥將產(chǎn)生一定的粉塵并飄入廢氣中。廢氣一般先經(jīng)過(guò)分離器，將部分干化的污泥分離，剩余的廢氣冷凝后送入焚燒廠(chǎng)二次風(fēng)，廢水送入廢水處理中心。

　　由于一直有源源不斷的高溫低含水率氣體進(jìn)入，直接加熱技術(shù)的蒸發(fā)效率都較高，特別是對于含水率50%以下的污泥。由于熱介質(zhì)一般采用含氧量低的煙氣，該工藝可有效降低污泥粉塵爆炸的概率。同時(shí)，廢氣作為二次風(fēng)送入焚燒廠(chǎng)，污泥在干化過(guò)程中揮發(fā)到煙氣中的有機質(zhì)得到了利用，避免了干化對污泥熱值的損耗。但是，為了防止設備尾部的酸腐蝕，排煙溫度大于120℃，廢氣體積一直很大，煙氣管道占地龐大。設備的運行一直處在高溫的環(huán)境中，干化時(shí)臭氣散發(fā)較多，環(huán)境友好性較差。

　　2.2 間接干化工藝

　　間接加熱式又稱(chēng)熱傳導干燥技術(shù)，工藝流程見(jiàn)圖2。在干燥過(guò)程中，熱介質(zhì)(蒸汽、導熱油等)并不直接與污泥接觸，而是通過(guò)熱交換器將熱能傳遞給濕污泥，使污泥中的水分蒸發(fā)。在整個(gè)干化過(guò)程中，熱介質(zhì)與污泥分離，完成傳熱后冷凝回收，進(jìn)入焚燒廠(chǎng)給水系統;廢氣經(jīng)冷凝后產(chǎn)生的廢水送入廢水處理中心處理;其余廢氣可作為二次風(fēng)送入焚燒爐;完成干化的污泥焚燒或填埋。

　　間接式加熱的熱介質(zhì)傳熱后回用，干化系統整體熱能利用效率高，設備運行成本小。設備運行時(shí)通過(guò)改變蒸汽流量來(lái)應對入口污泥含水率的變化，相比于直接干化通過(guò)調節煙氣流量與濕度的方式，調節更靈敏，可控性更強。與直接干化一樣，由于和垃圾焚燒廠(chǎng)進(jìn)行了深度協(xié)同，載氣作為二次風(fēng)送入焚燒爐，避免了干化帶來(lái)的污泥熱值的損耗。但是由于熱介質(zhì)蒸汽品位通常不高，水分不能很快脫離污泥，干化效率一般。

　　2.3 兩段式干化工藝

　　兩段法工藝，即間接加熱薄層干化和直接加熱帶式干化組合工藝，工藝流程見(jiàn)圖3。第1段將污泥在薄層蒸發(fā)器內干燥至含水率55%左右，隨后經(jīng)擠壓成型設備(成型機)形成污泥顆粒。污泥顆粒在經(jīng)過(guò)第2級帶式干燥機干化處理后達到所需的最終含水率。從帶式干燥機出來(lái)的熱空氣通過(guò)風(fēng)機抽吸循環(huán)利用。熱空氣首先通過(guò)熱交換器冷卻，通過(guò)封閉式冷卻水回路冷凝蒸汽。循環(huán)空氣隨后利用薄層蒸發(fā)器排放的熱空氣進(jìn)行再加熱，同時(shí)實(shí)現對薄層蒸發(fā)器的熱空氣的冷卻。最終，循環(huán)空氣由利用蒸汽的第3個(gè)熱交換器再加熱后，返回帶式干燥機。

　　熱量回收系統將薄層蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽能量進(jìn)行回收，用于加熱帶式干燥機的空氣，以此降低整個(gè)系統的能耗。污泥干化系統不需要返混污泥顆粒進(jìn)行二次干化處理，不易產(chǎn)生粉塵，安全性高?？諝饫鋮s器和過(guò)冷凝器由封閉的冷卻水回路進(jìn)行冷凝，工藝設備和冷卻水分離，防止冷卻水受污染，可減少設備清洗的次數。但該工藝流程復雜，涉及設備較多，設備間配合要求高，運行穩定性較差，系統整體投資高。

　　3、污泥干化工藝比較

　　對于污泥和生活垃圾摻燒而言，污泥干化的能源由焚燒廠(chǎng)提供，干化的廢氣進(jìn)焚燒爐焚燒，干化污泥也進(jìn)焚燒爐處理。這種協(xié)同使得污泥干化過(guò)程中的能耗降低、干燥廢氣的處理成本降低、干化污泥的處理成本降低、污泥干燥系統總投資降低。因而在對污泥干化工藝進(jìn)行比較時(shí)主要關(guān)注能耗、環(huán)保性、投資成本等協(xié)同影響較大的方面。同時(shí)，還考察了污泥干化過(guò)程中系統及設備的穩定性、安全性、適用性、響應時(shí)間等基本性能。

　　污泥干化時(shí)的能耗主要為熱能和電能，熱能是污泥干化系統主要能耗，干化系統的熱能損耗主要來(lái)自于2部分，一部分為水分蒸發(fā)所需的熱能(2590kJ/kg)，一部分為系統設備散熱、排煙或排汽、排油損失、干化污泥自帶熱量等。由于采用了與生活垃圾焚燒協(xié)同的后處理工藝，傳熱后的熱介質(zhì)作為二次風(fēng)或給水返回焚燒廠(chǎng)，排煙、排汽等熱介質(zhì)未完全換熱的熱損失被焚燒廠(chǎng)利用，系統整體熱損耗小。因而在有垃圾焚燒廠(chǎng)協(xié)同的情況下，干化能耗小，故熱能的品位(壓力、溫度等)與熱能的輸送條件在實(shí)際的應用過(guò)程中影響更大。在協(xié)同的情況下，所需電能的性質(zhì)由外部購入變?yōu)閳?chǎng)內自用，電能的單價(jià)降低，但協(xié)同并不能使設備的耗電量降低。

　　環(huán)保性是指在污泥干化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢水以及臭氣得到了有效的控制。廢氣中含有污泥中揮發(fā)出的有機物需要經(jīng)二燃室高溫燃燒處理;冷凝的廢水BOD、COD均超標，需要廢水處理;干化時(shí)亦有臭氣溢出，需要設置相關(guān)除臭工藝。采用了焚燒爐摻燒的工藝后，廢氣作為二次風(fēng)送入爐膛焚燒，使其中的揮發(fā)性有機物分解;廢水送入廢水處理站;臭氣作為一次風(fēng)送入焚燒爐，使臭氣分解并保持干化車(chē)間負壓，防止臭氣散發(fā)。其中，干化過(guò)程產(chǎn)生的臭氣濃度與干化的溫度正相關(guān)，越高的干化溫度將會(huì )導致干化車(chē)間環(huán)境的惡化和臭氣處理成本的增加。

　　安全性主要是指污泥干化過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的污泥粉塵，當粉塵濃度過(guò)大時(shí)，干化設備會(huì )有爆炸的危險。穩定性是指系統能達標連續運行的時(shí)間長(cháng)短，時(shí)間越長(cháng)，系統穩定性越好。適用性是指干燥機對入口污泥含水率要求的寬廣度，對入口污泥含水率范圍要求越大，設備的適應性越好。響應時(shí)間是指設備收到指令到產(chǎn)生效果的時(shí)間，響應時(shí)間越短越好。

　　表1為3種污泥干化方式的比較結果。

　　兩段式工藝結構復雜，系統穩定性差，投資成本大。循環(huán)煙氣雖然能從一定程度上降低系統的運行成本，但在與焚燒廠(chǎng)協(xié)同的背景下，效果并不明顯。

　　直接干化在能源上利用焚燒廠(chǎng)的余熱鍋爐煙氣(175℃)，但是在這個(gè)溫度下，煙氣的體積會(huì )很龐大，輸送管道占地較大。并且，175℃的煙氣未經(jīng)凈化，煙氣中含氯、含塵較高，輸送條件不理想。在安全性上，焚燒廠(chǎng)的余熱鍋爐出口煙氣含氧量在12%以下，可有效避免粉塵爆炸的情況;在環(huán)保性上，大量的煙氣帶來(lái)了尾氣處理的巨大壓力，并且煙氣的高溫也使得污泥在干燥時(shí)有更多的VOCs產(chǎn)生，廠(chǎng)區環(huán)境惡劣。

　　間接干化在能源上利用焚燒廠(chǎng)的余熱蒸汽，干化機入口蒸汽一般為0.5MPa的飽和蒸汽，蒸汽熱容量大，清潔干凈，便于輸送;在安全性上，間接干化時(shí)污泥顆粒溫度在105℃左右，可有效降低粉塵爆炸的風(fēng)險;在環(huán)保性上，間接干化工藝采用了熱容量高的蒸汽作為熱介質(zhì)，運行時(shí)溫度低，臭氣散發(fā)少，廠(chǎng)區環(huán)境友好。

　　綜上所述，兩段式工藝由于高昂的投資、不穩定運行情況，直接式由于煙氣的輸送問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題等，在工程上都不適用于污泥協(xié)同焚燒的干化。間接式干化由于蒸汽高熱容量帶來(lái)的便捷輸送條件，較低的干化溫度帶來(lái)的良好的工作環(huán)境和運行時(shí)的安全性，是在綜合考慮能耗、環(huán)境、投資、運行后3種干化方式中比較適合協(xié)同焚燒的干化工藝。

　　此外，在污泥干化的過(guò)程中，低溫污泥干化相比于高溫干化有很大優(yōu)勢。兩者需求能量在數值上雖然相同，但低溫干化需求的能源品質(zhì)更低，更易獲取，更易配合電廠(chǎng)完成能量的梯級利用，提高電廠(chǎng)的能量利用效率。低溫干化使污泥中的揮發(fā)分析出較少，場(chǎng)內VOCs濃度低，環(huán)保性好。低溫干化設備出口污泥溫度低，出口污泥可自然冷卻，無(wú)需添加水冷系統，節省水資源。但是，低溫干化勢必會(huì )帶來(lái)干化速率低的問(wèn)題。因此，如何提高低溫污泥干化的效率將是未來(lái)適用于污泥和垃圾摻燒的污泥干化發(fā)展方向。

　　4、結論

　　1)對于污泥與生活垃圾摻燒而言，間接干化工藝是目前最為可行的干化方式。

　　2)對于污泥與生活垃圾摻燒而言，高效率的低溫污泥干化將是未來(lái)的發(fā)展方向。( >

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