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干燥機設備--城市污水處理污泥干燥新技術的研究

    傳統的污泥處理技術：濃縮、穩定化、脫水、干燥。濃縮和脫水只能將污泥含水率由99％降至80%左右。而污泥含水率只有降至40％～50％以下才能應用。發達國家正逐步要求污泥的含水率降20％～ 30％，這樣可避免微生物作用而發霉和發臭，使污泥處于穩定狀態。因此，開發、研究、應用先進有效的污泥干燥技術已是當務之急。根據許多污水處理廠的要求，我院于2002年開始污泥干燥新技術及裝備的研究、開發與應用。

2 干燥后的污泥應用市場需求預測污泥干燥能與干燥污泥的應用同時進行，才有更實際的社會效益和經濟效益。

2.1干燥污泥的農業應用城市污水處理廠污泥一般含重金屬及有毒成分的濃度都較低，且含有N、P等農作物生長所必須的肥料成分，其中有機腐殖質是良好的土壤改良劑。將污泥直接干燥成顆粒或制成有機顆粒肥、有機復合肥和有機微生物肥，施用于小麥、玉米、蔬菜、果木，增產效果顯著。

2.2干燥污泥焚灰的應用污泥中含有一定的有機成分，經脫水干燥后的污泥可進行焚燒處理。在日本該方法占污泥處理總量的60％以上，歐盟也在10％以上。英國、比利時等國家均有應用。干燥污泥的焚燒接近劣質煤燃燒，為防止焚燒過程產生二惡英等有毒氣體，焚燒溫度應高于850℃。污泥焚燒所產生的焚燒灰具有吸水性、凝固性，可用于改良土壤，可用來筑路，也可以作為混凝土混料的細填料使用，具有很好的商業價值。

2.3干燥污泥可做燃料在波蘭，genesis公司已將干燥污泥轉變為顆粒燃料，其熱值和褐煤相當。在污泥中加入引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑制成合成燃料，可用于工業和生活鍋爐，燃燒穩定，是污泥有效利用的一種理想途徑。波蘭的Hyder環保公司，將干燥污泥作為沸騰爐燃料，用以產生高壓蒸汽，推動蒸汽機發電。 我國將干燥污泥做成肥料，已有實驗應用數據，有待進一步研究推廣。另有生產廠將干燥污泥做成陶粒，作為瓷磚原料，有較好的經濟效益。

3 國內外污泥干燥裝置的基本類型

3.1滾筒干燥機傳統的滾筒干燥機內設置旋料板、舉式抄料板、阻料圈、蒸汽管等，外置多種震錘，以燃燒爐產生的煙道氣為干燥介質。該裝置適應性強，易工業化，但生產設備龐大，占地面積大，干燥時間長。當含水率高于60％時污泥容易粘壁。奧地利、美國、德國、英國和國內少數幾家污水處理廠有滾筒干燥污泥裝置。

3.2立式圓盤耙式造粒干燥機基本結構在干燥圓筒內設置多層加熱圓盤，圓盤上放置濕污泥并安裝有耙式攪拌機構，圓盤內通熱油或加熱蒸汽，在耙齒的攪動下，污泥干燥成粒。本干燥方法要求濕污泥含水率低于50％。該裝置在日本、西班牙、加拿大已獲工業應用。

3.3豎式粉碎氣流干燥機其基本結構是在干燥機筒壁裝有定子，攪拌器上裝有轉子，粉碎被干燥物料，盡可能變物料內部水分為表面水，并使氣流有足夠的流速，以達到提高傳質傳熱效果和提高生產能力。3.4過熱蒸汽流化床干燥機 丹麥Niro公司設計一種使用過熱蒸汽的流化床干燥機。床上部裝有彎形葉片、旋風分離器和過熱蒸汽加熱器，下部設有干料出口。此種干燥機的優點是節能、無污染。

3.5旋流噴動干燥機（類似閃蒸干燥機）1998年10月我院用Ф200mm旋流噴動干燥機給天津一家用戶做污泥實驗，用戶對結果表示滿意。2000年11月同樣在本干燥試驗裝置上為吉林輕工設計院提供的污泥濕料做實物干燥試驗，也獲得了滿意的結果。2001年5月用同樣的試驗樣機，在相同的工藝條件下，對廣州建材集團提供的污泥濕料和沈陽北方污水處理廠提供的污泥做了對比試驗，結果完全不同；沈陽污泥干燥情況理想，廣州提供的污泥不易分散，易粘壁，外觀顏色深黑。后經沈陽北方污水處理廠及我院環保研究室有關人員分析認為：所使用的絮凝劑有所差別。由此可見，旋流噴動干燥機并不具有廣泛的適應性。

4 污泥干燥新技術方案的選定由于被干燥物料的種類繁多，形態懸殊，性質各異，所以選擇干燥技術方案必須根據物料的狀態（液狀、粉狀或膏糊狀）、物料的物理化學性質（如熱敏性、可燃性、氧化性、酸堿性、吸水性、黏附性、觸變性、毒性、密度、粒度分布等）、物料與水分結合的性質是表面水還是化學結合水來確定。對于含水率在80％的河水污泥，由于有高分子絮凝劑的存在，使得物料非常黏稠，不易分散；在干燥過程會產生結殼現象，因而會阻礙水分的蒸發。針對這種性質，在參考國內外污泥干燥技術的基礎上，結合我院Ф200mm旋流噴動干燥機對300多種實物的干燥實踐經驗，選定流化攪拌干燥機作為試驗開發裝置。

5 流化攪拌干燥機

5.1流化攪拌干燥機的基本特點
⑴在流化床的氣體分布板上裝有一定厚度的干燥底料，可防止高濕污泥在干燥過程的黏附，有利于流化床內流體與固體顆粒的充分混合，強化了兩相間的傳熱和傳質，具有很高的熱容系數，生產能力大。
⑵物料在干燥機內的停留時間可按工藝要求進行調整，因而可控制產品的水分和粒度。
⑶干燥機內設置有多孔型分布板，使氣體通過小孔獲得比較高的初始線速度，有利于減輕或消除濕污泥的黏附。
⑷在干燥機下部設置了對齒形粉碎式攪拌器，可防止大塊物料的聚結。
⑸在干燥機的上部設置有擴大段，可以截留住較粗顆粒，減輕后續捕集系統的負荷。
⑹可根據干品水分及粒度的要求，在不同的高度設置溢流口，使不同粒徑物料分別予以排放。

5.2實驗流程實驗流程如圖1所示。實驗中所需的空氣由送風機
（1）經轉子流量計
（2）計量后，進入電加熱器
（3），加熱到需要的溫度，再進入流化攪拌干燥機
（5）進行干燥。濾餅料在加料器
（4）中經螺旋擠壓后定量、連續地加到干燥機中，干燥后的大顆粒污泥由出料口排出。細粉隨同熱空氣自干燥機頂部飛出，通過旋風分離器
（6）和布袋捕集器
（7）分離回收粉粒，尾氣經引風機
（8）放空不銹鋼管。

5.3流化攪拌干燥機 流化攪拌干燥機主體為Ф300×1356mm的不銹鋼筒體，在結構設計上綜合了流化床型的優點。內設多孔型分布板、粉碎攪拌裝置，開有干品溢流口，并采用了錐柱型結構。

5.4實驗結果在Ф50mm玻璃流化床中進行了污染實物干燥的熱態觀察試驗。
⑴試驗條件 在分布板上裝有粒徑為1～5mm、厚為50mm的干污泥，作為干燥底料；進口風量為15m3/h，熱風進口溫度為180℃；濕污泥含水率81％。
⑵試驗結果 加入濕污泥沸騰后床高100～110mm，流化情況良好，沒有黏附、溝流和騰涌現象；不同的干燥時間從溢流口放出的干品水分分別為：10.3％、7.5％、5.0％、4.0％，可滿足用戶的不同要求。根據在Ф50mm玻璃流化床干燥污泥獲得的試驗數據，現已建成Ф300×1365mm不銹鋼模型試驗干燥機，并為多家用戶提供的污泥進行了干燥試驗。在獲得準確充分的工業化設計數據后，準備進行規范化工業設計。深信，一種廣泛適應污泥干燥的有效裝置不久將投入到市場。

6 結束語
    污泥作為再生資源加以有效利用是世界各國共同的問題。國外已有利用該技術和裝置的報導。但引進一套可利用裝置費用昂貴。國內近年來在污泥的干燥與應用方面已有進展，但能兼顧環境生態效益、社會效益和經濟效益者實屬不易。今后隨著環境保護的進一步受重視，污泥的干燥利用勢在必行，市場前景廣闊。