國外污泥干化技術(shù)進(jìn)展

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簡介： 城市污泥的管理是一個世界性的社會和環(huán)境問題。污泥干化的優(yōu)點(diǎn)及其在污泥管理體系中所起的作用正逐步被認(rèn)同。根據(jù)實際考察，并結(jié)合污泥干化的一些技術(shù)要點(diǎn)簡要介紹國外干化技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)展情況。　
關(guān)鍵字：城市污泥 污泥干化 尾氣處理

1　污泥干化技術(shù)簡介

　　早在20世紀(jì)40年代，日本和歐美就已經(jīng)用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，污染干化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)正逐漸顯現(xiàn)出來［1］：

　?、傥勰囡@著減容，體積可減少4～5倍；
　?、谛纬深w粒或粉狀穩(wěn)定產(chǎn)品，污泥性狀大大改善；
　?、郛a(chǎn)品無臭且無病原體，減輕了污泥有關(guān)的負(fù)面效應(yīng)，使處理后的污泥更易被接受；
　　④產(chǎn)品具有多種用途，如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。

　　所以無論填埋、焚燒、農(nóng)業(yè)利用還是熱能利用，污泥干化都是重要的第一步，這使污泥干化在整個污泥管理體系中扮演越來越重要的角色。20世紀(jì)90年代以來，運(yùn)用污泥干化技術(shù)處理城市污泥得到迅速發(fā)展。

2　污泥干化設(shè)備

　　污泥干化設(shè)備有許多不同的種類，其中常見的類型有：

　　(1)直接加熱式。原理為對流加熱，代表設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓、流化床等；

　　(2)間接加熱式。原理為傳導(dǎo)或接觸加熱，代表設(shè)備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等；

　　(3)熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。

3　污泥干化技術(shù)的進(jìn)展

　　下面結(jié)合在美國的實際考察結(jié)果，就污泥干化的一些技術(shù)要點(diǎn)，簡要介紹市場主流干化技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)展情況。

3.1　污泥粘結(jié)問題

　　現(xiàn)有的污泥干化設(shè)備從進(jìn)料方式和產(chǎn)品形態(tài)上大致可以分為兩類：一種是采用干料返混系統(tǒng)，濕污泥在進(jìn)料前先與一定比例的干泥混合，含水率降至30%～40%，然后才進(jìn)入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是結(jié)合干燥與造粒為一體的工藝；另一種是濕污泥直接進(jìn)料，產(chǎn)品多為粉末狀。

　　干燥不同的污泥，如工業(yè)污泥和城市污泥，對設(shè)備的要求也不盡相同。最初能成功用于干燥工業(yè)污泥的設(shè)備直接用于城市污泥，卻不一定能成功。這是因為城市污泥的特性是非常粘，且在干燥過程中有一特殊的膠粘相階段(含水率為60%左右)。在這一極窄的過渡段內(nèi)，污泥極易結(jié)塊，表面堅硬、難以粉碎，而里面卻仍是稀泥。這為污泥的進(jìn)一步干燥和滅菌帶來極大困難。為了克服這一困難，達(dá)到含固率＞90%的干燥效果，就產(chǎn)生了干料返混工藝。干燥器進(jìn)料前先將一定比例含固率＞90%的干泥顆粒返回混合器(或稱涂層機(jī))與濕污泥混合，其過程中干粒起到如珍珠核的作用，濕污泥只是薄薄地包裹在干粒外面?？刂苹旌系谋壤够旌衔锏暮式档?0%～40%，這樣使污泥直接越過膠粘相，大大減輕了污泥在干燥器內(nèi)的粘結(jié)，干燥時只需蒸發(fā)顆粒表層的水分，使干燥容易進(jìn)行，能耗降低。

　　直接加熱系統(tǒng)出于其自身的需要，多采用干料返混。早期的間接加熱系統(tǒng)采用濕污泥直接進(jìn)料，由于濕污泥的粘結(jié)造成設(shè)備的磨蝕損耗相當(dāng)嚴(yán)重，并由此引發(fā)了一些安全事故，其中部分設(shè)備因此停產(chǎn)［2］。后來有的間接加熱系統(tǒng)如西格斯(Seghers)的珍珠工藝也采用了干料返混，成功生產(chǎn)出球狀顆粒，且設(shè)備運(yùn)行良好，能耗也低。其蒸發(fā)每kg 水只需3 100 kJ的熱能消耗。也有的間接加熱系統(tǒng)，如Fenton的專利間接回轉(zhuǎn)室(IRC系列) 仍采用濕污泥直接進(jìn)料，但其重點(diǎn)解決了污泥粘結(jié)的問題：它采用雙螺旋推進(jìn)器，兩套螺旋之間互相清潔表面，并且采用不等螺距設(shè)計，盡量避免污泥在設(shè)備表面的粘結(jié)。實踐表明也取得了較好的效果，并使整套污泥干化系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量大為精簡。

3.2　尾氣處理和臭味控制

　　國外對污泥處理的管理非常嚴(yán)格，它必須是環(huán)境安全的，不能產(chǎn)生二次污染。所以國外的污泥干化技術(shù)很重視尾氣處理和臭味控制。早期的ESP直接加熱系統(tǒng)，引入外部空氣經(jīng)加熱后通入干燥器，蒸發(fā)污泥中的水分并運(yùn)送污泥。離開干燥器后熱風(fēng)與干污泥顆粒分離，然后經(jīng)過除塵、熱氧化除臭后排放。由于熱風(fēng)的量很大，使得尾氣處理成本非常高，這一缺陷使人們一度將興趣轉(zhuǎn)到了間接加熱系統(tǒng)上［2］。后來，安德里茲(Andritz)的轉(zhuǎn)鼓式直接加熱工藝采用了氣體循環(huán)回用的設(shè)計，使這一缺陷得到明顯改善。在其干燥工藝中，熱風(fēng)經(jīng)過除塵、冷凝、水洗后，85%返回轉(zhuǎn)鼓，只有15%需經(jīng)過熱氧化除臭后排放。這減少了尾氣處理的負(fù)擔(dān)，更重要的是大大減少了外部空氣的引入量，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)氧氣的含量維持在很低的水平，從而很大程度上提高了系統(tǒng)的安全性能。對于間接加熱系統(tǒng)，尾氣的量要小得多，相應(yīng)尾氣處理的負(fù)擔(dān)要輕得多。西格斯干燥設(shè)備的尾氣經(jīng)冷凝、水洗后送回燃燒爐，將產(chǎn)生臭味的化合物徹底分解，所以其尾氣能滿足很嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，無論是直接加熱或間接加熱系統(tǒng)，干燥設(shè)備內(nèi)部都采用適當(dāng)負(fù)壓，避免了臭氣的外泄，工廠的污泥倉、干燥車間、成品倉等構(gòu)筑物內(nèi)的氣體都抽走集中處理。

3.3　設(shè)備安全

　　在老式干燥器里，起火或爆炸相當(dāng)頻繁，令污泥干燥設(shè)備的安全性能倍受置疑?，F(xiàn)在，起火或爆炸的大部分原因已經(jīng)明確，與爆炸有關(guān)的三個主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝報道或許會有些差異，但總的來說必須控制的安全要素是：氧氣含量＜12%；粉塵濃度＜60 g/m3；顆粒溫度＜110 ℃?，F(xiàn)在的污泥干化技術(shù)都非常重視設(shè)備的安全性，并針對性地采取了措施來完善設(shè)計和加強(qiáng)管理。對于控制氧氣的含量，間接加熱器如西格斯的干燥設(shè)備還附加了氮?dú)獗Ｗo(hù)來確保系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量＜2%；直接加熱器，如安德里茲的轉(zhuǎn)鼓則如前所述，通過氣體循環(huán)使用來控制氧氣含量＜8%。系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量的實時監(jiān)測是非常重要的，在安德里茲的系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了氧氣超標(biāo)保護(hù)，一旦氧氣含量超過10%，系統(tǒng)會自動停機(jī)。顆粒溫度的控制關(guān)鍵在于控制污泥在干燥器內(nèi)的停留時間，必須保持干泥中適量的水分，以避免污泥過熱而燃燒，所以當(dāng)污泥達(dá)到一定的干度(如90%)就需離開干燥器。這也使解決污泥在設(shè)備內(nèi)的粘結(jié)問題顯得尤為重要。對于粉塵的控制，采用干料返混的干燥工藝較好，而對于那些產(chǎn)生粉狀產(chǎn)品的間接加熱設(shè)備則需注意這個問題。另外污泥干化廠還需考慮其它的安全因素：設(shè)計有濕污泥倉的工廠，必須考慮甲烷的產(chǎn)生而盡量減少濕泥的貯存時間，在安德里茲的設(shè)計中將濕泥倉中甲烷濃度控制在1%以下；干泥倉的安全同樣受到重視，為防止自燃，干泥顆粒的溫度必須控制在40 ℃以下。

4　結(jié)語

　　在新千年里，污泥干化仍將繼續(xù)不斷地發(fā)展、完善和受到歡迎。據(jù)預(yù)測，在歐洲未來的10年里，采用熱處理的污泥量將翻一番［3］。污泥干化設(shè)備也在向大型化發(fā)展，如安德里茲建成了歐洲最大的污泥干化廠--英國的Bransands，處理能力為蒸發(fā)水量7×5 000 kg/h，西格斯在巴塞羅那建了世界上最大的間接加熱污泥干化廠，蒸發(fā)水量能力為4×5 000 kg/h。同時污泥干化設(shè)備在安全性能包括環(huán)境友好方面不斷完善，設(shè)備開發(fā)商在降低能耗上所作的努力使污泥干化的經(jīng)濟(jì)可行性得到顯著改善。

　　[HS2*4]參考文獻(xiàn)

1　Trevor? Bridle.污泥的熱處理技術(shù)：邁向新世紀(jì)的有機(jī)廢棄物管理與利用策略.有機(jī)廢棄物管理與利用國際學(xué)術(shù)研討會論文集，2000.南京
2　Shimp G F, Rowan J M,Carr J S.Continue Emergence of Heat Drying:A Technology Update. Proceedings 14th Annual WEF Residuals and Biosolids Management Conference,2000.USA
3　Hall? J E.The Need for Innovation in Sludge Treatment and Disposal Proceedings Symposium on Innovation Technologies for Sludge Utilization and Disposal，1994.UK