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干燥机设备--城市污水处理污泥干燥新技术的研究

    传统的污泥处理技术：浓缩、稳定化、脱水、干燥。浓缩和脱水只能将污泥含水率由99％降至80%左右。而污泥含水率只有降至40％～50％以下才能应用。发达国家正逐步要求污泥的含水率降20％～ 30％，这样可避免微生物作用而发霉和发臭，使污泥处于稳定状态。因此，开发、研究、应用先进有效的污泥干燥技术已是当务之急。根据许多污水处理厂的要求，我院于2002年开始污泥干燥新技术及装备的研究、开发与应用。

2 干燥后的污泥应用市场需求预测污泥干燥能与干燥污泥的应用同时进行，才有更实际的社会效益和经济效益。

2.1干燥污泥的农业应用城市污水处理厂污泥一般含重金属及有毒成分的浓度都较低，且含有N、P等农作物生长所必须的肥料成分，其中有机腐殖质是良好的土壤改良剂。将污泥直接干燥成颗粒或制成有机颗粒肥、有机复合肥和有机微生物肥，施用于小麦、玉米、蔬菜、果木，增产效果显著。

2.2干燥污泥焚灰的应用污泥中含有一定的有机成分，经脱水干燥后的污泥可进行焚烧处理。在日本该方法占污泥处理总量的60％以上，欧盟也在10％以上。英国、比利时等国家均有应用。干燥污泥的焚烧接近劣质煤燃烧，为防止焚烧过程产生二恶英等有毒气体，焚烧温度应高于850℃。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性，可用于改良土壤，可用来筑路，也可以作为混凝土混料的细填料使用，具有很好的商业价值。

2.3干燥污泥可做燃料在波兰，genesis公司已将干燥污泥转变为颗粒燃料，其热值和褐煤相当。在污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂制成合成燃料，可用于工业和生活锅炉，燃烧稳定，是污泥有效利用的一种理想途径。波兰的Hyder环保公司，将干燥污泥作为沸腾炉燃料，用以产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电。 我国将干燥污泥做成肥料，已有实验应用数据，有待进一步研究推广。另有生产厂将干燥污泥做成陶粒，作为瓷砖原料，有较好的经济效益。

3 国内外污泥干燥装置的基本类型

3.1滚筒干燥机传统的滚筒干燥机内设置旋料板、举式抄料板、阻料圈、蒸汽管等，外置多种震锤，以燃烧炉产生的烟道气为干燥介质。该装置适应性强，易工业化，但生产设备庞大，占地面积大，干燥时间长。当含水率高于60％时污泥容易粘壁。奥地利、美国、德国、英国和国内少数几家污水处理厂有滚筒干燥污泥装置。

3.2立式圆盘耙式造粒干燥机基本结构在干燥圆筒内设置多层加热圆盘，圆盘上放置湿污泥并安装有耙式搅拌机构，圆盘内通热油或加热蒸汽，在耙齿的搅动下，污泥干燥成粒。本干燥方法要求湿污泥含水率低于50％。该装置在日本、西班牙、加拿大已获工业应用。

3.3竖式粉碎气流干燥机其基本结构是在干燥机筒壁装有定子，搅拌器上装有转子，粉碎被干燥物料，尽可能变物料内部水分为表面水，并使气流有足够的流速，以达到提高传质传热效果和提高生产能力。3.4过热蒸汽流化床干燥机 丹麦Niro公司设计一种使用过热蒸汽的流化床干燥机。床上部装有弯形叶片、旋风分离器和过热蒸汽加热器，下部设有干料出口。此种干燥机的优点是节能、无污染。

3.5旋流喷动干燥机（类似闪蒸干燥机）1998年10月我院用Ф200mm旋流喷动干燥机给天津一家用户做污泥实验，用户对结果表示满意。2000年11月同样在本干燥试验装置上为吉林轻工设计院提供的污泥湿料做实物干燥试验，也获得了满意的结果。2001年5月用同样的试验样机，在相同的工艺条件下，对广州建材集团提供的污泥湿料和沈阳北方污水处理厂提供的污泥做了对比试验，结果完全不同；沈阳污泥干燥情况理想，广州提供的污泥不易分散，易粘壁，外观颜色深黑。后经沈阳北方污水处理厂及我院环保研究室有关人员分析认为：所使用的絮凝剂有所差别。由此可见，旋流喷动干燥机并不具有广泛的适应性。

4 污泥干燥新技术方案的选定由于被干燥物料的种类繁多，形态悬殊，性质各异，所以选择干燥技术方案必须根据物料的状态（液状、粉状或膏糊状）、物料的物理化学性质（如热敏性、可燃性、氧化性、酸碱性、吸水性、黏附性、触变性、毒性、密度、粒度分布等）、物料与水分结合的性质是表面水还是化学结合水来确定。对于含水率在80％的河水污泥，由于有高分子絮凝剂的存在，使得物料非常黏稠，不易分散；在干燥过程会产生结壳现象，因而会阻碍水分的蒸发。针对这种性质，在参考国内外污泥干燥技术的基础上，结合我院Ф200mm旋流喷动干燥机对300多种实物的干燥实践经验，选定流化搅拌干燥机作为试验开发装置。

5 流化搅拌干燥机

5.1流化搅拌干燥机的基本特点
⑴在流化床的气体分布板上装有一定厚度的干燥底料，可防止高湿污泥在干燥过程的黏附，有利于流化床内流体与固体颗粒的充分混合，强化了两相间的传热和传质，具有很高的热容系数，生产能力大。
⑵物料在干燥机内的停留时间可按工艺要求进行调整，因而可控制产品的水分和粒度。
⑶干燥机内设置有多孔型分布板，使气体通过小孔获得比较高的初始线速度，有利于减轻或消除湿污泥的黏附。
⑷在干燥机下部设置了对齿形粉碎式搅拌器，可防止大块物料的聚结。
⑸在干燥机的上部设置有扩大段，可以截留住较粗颗粒，减轻后续捕集系统的负荷。
⑹可根据干品水分及粒度的要求，在不同的高度设置溢流口，使不同粒径物料分别予以排放。

5.2实验流程实验流程如图1所示。实验中所需的空气由送风机
（1）经转子流量计
（2）计量后，进入电加热器
（3），加热到需要的温度，再进入流化搅拌干燥机
（5）进行干燥。滤饼料在加料器
（4）中经螺旋挤压后定量、连续地加到干燥机中，干燥后的大颗粒污泥由出料口排出。细粉随同热空气自干燥机顶部飞出，通过旋风分离器
（6）和布袋捕集器
（7）分离回收粉粒，尾气经引风机
（8）放空不锈钢管。

5.3流化搅拌干燥机 流化搅拌干燥机主体为Ф300×1356mm的不锈钢筒体，在结构设计上综合了流化床型的优点。内设多孔型分布板、粉碎搅拌装置，开有干品溢流口，并采用了锥柱型结构。

5.4实验结果在Ф50mm玻璃流化床中进行了污染实物干燥的热态观察试验。
⑴试验条件 在分布板上装有粒径为1～5mm、厚为50mm的干污泥，作为干燥底料；进口风量为15m3/h，热风进口温度为180℃；湿污泥含水率81％。
⑵试验结果 加入湿污泥沸腾后床高100～110mm，流化情况良好，没有黏附、沟流和腾涌现象；不同的干燥时间从溢流口放出的干品水分分别为：10.3％、7.5％、5.0％、4.0％，可满足用户的不同要求。根据在Ф50mm玻璃流化床干燥污泥获得的试验数据，现已建成Ф300×1365mm不锈钢模型试验干燥机，并为多家用户提供的污泥进行了干燥试验。在获得准确充分的工业化设计数据后，准备进行规范化工业设计。深信，一种广泛适应污泥干燥的有效装置不久将投入到市场。

6 结束语
    污泥作为再生资源加以有效利用是世界各国共同的问题。国外已有利用该技术和装置的报导。但引进一套可利用装置费用昂贵。国内近年来在污泥的干燥与应用方面已有进展，但能兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益者实属不易。今后随着环境保护的进一步受重视，污泥的干燥利用势在必行，市场前景广阔。