【正文】 流化床干燥器。在運行期間，循環(huán)的氣體自成惰性化，氧氣的含量降低到幾乎為零。流化床干燥機的干化能力由能量的供應所決定，即由熱油溫度或蒸氣溫度決定。根據所能獲得的熱量和床內的固定溫度，一個特定的水蒸發(fā)量被確定。進料量的波動或進料水分的波動，在連續(xù)供熱溫度保持恒定的情況，會使蒸發(fā)率發(fā)生變化。一旦溫度變化，自動控制系統(tǒng)分別通過每臺泵的變頻調速控制器調節(jié)給供料分配器供料泵的供料速率，從而使干燥機的溫度保持恒定。根據污泥的特性和污泥的含水率，污泥的進料量有所變化。干化顆粒經冷卻后，通過被密閉安裝在惰性氣體環(huán)境中的傳送帶送至干顆粒儲存料倉。為保證安全，料倉同時被惰性氣體化。干化系統(tǒng)中產生的少量廢氣被送人生物過濾器，經生物除臭處理后排人大氣?？v觀40年來污泥干化技術的發(fā)展歷程，可以看出，污泥干化采用的仍是幾十年前的傳統(tǒng)干燥技術，只不過經過一定的改造，以使之更適應污泥這種物料而已。在污泥干化領域，至今仍不斷有新的技術出現，但是在近期內發(fā)現一種更好的、革命性的技術來代替一切，其可能性很小。絕大多數干化設備是已經存在幾十年甚至上百年的“古老”技術，這方面的技術壁壘并不高。干化工藝是一種綜合性、實驗性和經驗性很強的生產技術，其核心在于干燥器本身。對干化技術進行不斷的優(yōu)化努力，一直是以安全性為目標的，而解決安全性的出路極為有限，它仍然是以干燥器結構為中心、綜合一系列邊緣技術的持續(xù)不斷的改進過程。考慮到污泥干化完全是污水處理的延伸，而我國污水廠污泥的治理仍處于起步階段，因此其前景非常廣闊，所有的新技術、新工藝都將有一個廣闊的發(fā)展空間。根據《上海市污泥處理處置管理戰(zhàn)略研究》推薦使用流化干燥、帶式干燥、槳葉干燥、多級圓盤干燥機械設備。六、污泥處理處置工藝選擇根據當前世界上污泥處理的可行方案，以及未來的立法趨勢。結合中國的具體情況，才能提出合理的污泥處理方案。1. 污泥干化工藝選擇污泥干化處理技術要求先進可靠，污泥干化處理廠要求自動化水平高，所以工藝選擇時需進行全方位的比較。1）污泥干化處理技術呈現出多樣化的格局，各種工藝均有優(yōu)缺點，需結合不同處理情況綜合考慮。①投資成本:設備投資費用高，主要設備均需進口，要充分考慮設備的使用年限、備品備件的更換頻率等。②運行成本:主要為電耗、藥耗與日常維護等費用。③系統(tǒng)安全評估:干化系統(tǒng)的含氧率，管道的密封性，廠房的通風等。④日常維護工作:包括易損件的更換，停機維護時的操作。2）污泥干化裝置投資費用很高，設備購置時可以考慮“引進技術、國內加工”的方式降低投資成本，還能培育國內環(huán)保設備生產能力。3）由于國內已建成的污泥干化廠很少，缺少必要的運行數據和經驗，實踐中可考慮先建設小規(guī)模試驗性生產線，學習并積累建設與運行管理經驗。污泥處理處置“資源化”不是目的，而是一個重要原則，不能盲目的分割整個處理處置過程而強調實現能量回收和物質回用，應從處置技術的發(fā)展程度考慮污泥資。2. 污泥干化焚燒工藝選擇目前，污泥的焚燒有兩種情況：采用流化床或多級焚燒爐在處理廠內進行焚燒；干燥后運到其它地方進行焚燒，如電廠，水泥廠，磚廠等地方。在考慮合理的污泥處理方案時，不僅要考慮到技術的可行性，未來的立法趨勢，更為重要的是要結合中國的國情。否則投資巨大的環(huán)保項目只能是擺設。因此，合理的技術方案應該是先將濕污泥干燥到水分為30到40%的顆粒狀污泥，此時污泥熱值為1560到1820Kcal/ Kg（對于絕干污泥熱值為2600Kcal/ Kg），并且粒度也正是流化床燃燒爐的最佳燃燒粒度。干燥后的污泥再進入流化床燃燒爐焚燒。因此，無論是從熱值，還是其粒度來看，焚燒是沒有任何問題。要選擇合理的污泥處理處置工藝就需要考慮當前的能源價格和能源結構。在美國，能源主要是天然氣和電能。因此，幾乎所有的污泥干燥都是采用天然氣做為能源的。在絕大數地方，想采用煤做為能源幾乎不可能。在中國的許多大中城市，煤也被禁止直接作為能源使用。在北美，天然氣的價格為每1000000BTU：4美圓（現在為6美圓），按6美圓計，；；天然氣的價格為折合為每立方米的熱值為8300Kcal。電價為每千瓦時：。而國內的電價為每千瓦時：；天然氣的價格為每立方米：（以北京為例）。所以中國的電價比北美高41%；天然氣的價格比北美高35%。蒸發(fā)每噸水需要消耗887025Kcal的熱量，合熱值為8300Kcal的天然氣107立方米。如濕污泥的水分按80%，干燥到10%，則每噸干污泥大約需消耗428立方米的天然氣。僅考慮天然氣的價格，不計電力消耗，人員工資，設備折舊等，每噸干污泥的干燥成本就要940元人民幣。在美國，干污泥的出廠價為每噸10到20美圓，合100到200元人民幣。在中國，如果用做肥料，每噸干污泥的可能售價在300到400元人民幣；如果用做燃料，每噸干污泥的可能售價在100到1500元人民幣（要與煤的價格做比較）。每噸干污泥的耗電大約為300千瓦時，（不計人員工資，設備折舊等）。；。對該項目每年需財政補貼大約1000萬元人民幣（不計人員工資，設備折舊等）。這就存在建的起，用不起的可能性。以循環(huán)流化床為例對合理的污泥干化焚燒處理工藝路線加以說明：來自濃縮池的濕污泥，不需要消化處理，但要先經過機械脫水至水分75%（對于熱值為2600Kcal/ Kg的熱值，75%是最高的許可水分，而不需補充燃料）。機械脫水輸送至濕污泥儲存?zhèn)}，再輸送至干燥機。濕污泥在干燥機中干燥至水分含量為30%到40%。干燥后的污泥再輸送至流化床焚燒爐，在流化床焚燒爐中進行焚燒。為了防止有害物質的產生，如氧化氮（NOX）、二惡英（Dioxins）的產生，焚燒溫度應嚴格控制在900度左右。為了保證流化焚燒的正常運行，在流化床焚燒爐中應當放入一定量的砂子，以定期補充流化床中砂子的損耗。一部分灰渣從流化床焚燒爐溢流口排出，一部分灰渣被燃燒空氣帶出。在流化床焚燒爐后，應加設下排式分離器，以分離被燃燒空氣帶出的細灰。經過分離除塵的燃燒空氣進入干燥機，對濕污泥進行脫水干燥。離開干燥機的排氣，經過旋風分離器除塵后，對燃燒空氣進行預熱，以保持整個系統(tǒng)的能量平衡。最后排氣再經過濕式除塵器進行凈化處理后，排入煙囪。因為該項目的污泥的重金屬含量較高，可在濕污泥中加入特定的化學產品，以防止在焚燒過程中金屬汞蒸發(fā)尾氣中。在濕式除塵器的洗滌水中還可加入化學產品，進一步消除異味。這樣，整個系統(tǒng)只消耗電能，而無需補充任何輔助燃料。處理每噸干污泥的耗電大約為300千瓦時，（不計人員工資，設備折舊等）；。對于年處理50000噸濕污泥的項目，每年需財政補貼大約215萬元人民幣（不計人員工資，設備折舊等）。如果設備全部是國產化，整個項目的投資只有2000到3000萬元人民幣。對于年處理50000噸濕污泥的項目，如果干燥后作肥料或者燃料，每年需財政補貼大約1100到1300萬元人民幣（不計人員工資，設備折舊等）。由于污泥干化和污泥焚燒相結合比單污泥焚燒一次性投資少，處理成本低，故污泥干化往往是焚燒的前處理。北京市清河污水廠二期工程和天津市咸陽路污水廠，擬先建污泥干化裝置。污泥干化可使污泥含水率控制在10%～40%，減少了污泥的體積和重量，降低了運輸費和填埋費，而且污泥的臭味大為減少。如脫水污泥與垃圾一并焚燒，國外的經驗是每噸垃圾添加15%～20%含水率為30%的污泥。污泥的干化和焚燒，可能將是一些大城市大型污水處理廠的發(fā)展方向。當然，由于國外對焚燒爐排塵有嚴格的要求，除了采用電除塵，還要降溫加溫，加酸加堿，達到無煙塵的排放。七、污泥干化實例1. 上海石洞口污水處理廠污泥干化、焚燒工程石洞口城市污水處理廠設計水量為40 萬m3/ d。采用具有除磷脫氮功能的一體化活性污泥法作為污水處理工藝,處理對象為城市污水(含有大量以化工、制藥、印染廢水為主的工業(yè)廢水) ,產生的污泥量為64 t/ d 干泥,經脫水后含水率為70 % ,污泥體積為213 m3/ d。上海市石洞口城市污水處理廠污泥干化焚燒工程由北京金州工程有限公司總承包。上海石洞口設計污泥的干化和焚燒，污泥熱值高，能源平衡有余。污泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內有砂粒循環(huán)使用，外排氣體要適當處理。污泥焚燒爐遠比垃圾焚燒爐的工藝簡單得多，且污泥焚燒不會產生二惡英。給水排水 Vol129 No19 2003 191）污泥特性分析采用不同的脫水工藝其脫水污泥的含水率是不同的,大致范圍是65 %～85 %。對于后續(xù)干化焚燒處理工藝,脫水污泥的含水率直接影響到后續(xù)處理構筑物的規(guī)模以及干化焚燒的熱量平衡,理論上越低越好,但是機械脫水程度越高,設備投資會增加,加藥量也會增加,處理成本隨之提高,因此合理選擇設計含水率很重要。理論上脫水污泥含水率在70%時,可以不加輔助燃料,實現直接燃燒,但是由于污泥中的水分在高溫下蒸發(fā)(850℃以上),會損失大量熱能,所以必須通過高效的高溫空氣預熱器回收這些熱量,并將助燃空氣預熱到600℃以上。就目前的工程技術水平而言較難實現。采用目前相對較成熟的低溫干化工藝,使污泥中水分在較低的溫度下蒸發(fā),以較少的熱量降低含水率,提高系統(tǒng)的熱效率,使整個系統(tǒng)的熱量處于平衡狀態(tài)。上面幾張圖表為該廠污泥的特性參數。在總結已有工程和現有技術的基礎上,根據石洞口城市污水處理廠特點采取對脫水污泥進行低溫干化高溫焚燒聯合處理的工藝方案。同時污泥焚燒裝置能兼顧焚燒干化污泥和替代燃料。當污泥可以作為綠化基質土或其他用途時,使用替代燃料焚燒,產生的熱量干化污泥,干化污泥綜合利用,當污泥重金屬含量嚴重超標或污泥出路困難時,直接焚燒干化污泥產生的熱量提供干化使用。干化焚燒聯合處理工藝主要采用低溫干化和高溫焚燒二套系統(tǒng)串聯運行。通過招標,確定采用流化床干化工藝,可將脫水污泥含水率從70 %左右降至10 %左右(最低可至5 %) 。焚燒采用循環(huán)流化床焚燒爐,通過焚燒干化污泥,以導熱油(或蒸汽) 形式回收煙氣中熱量,并將回收的熱量用于干化系統(tǒng)。該聯合工藝可以達到能量的自平衡。2）干化工藝干化工藝是本系統(tǒng)的核心工藝。由于干化污泥具有易燃、易分解的特點,為保證安全和衛(wèi)生,干化系統(tǒng)內必須保證低溫、低氧狀態(tài)。同時由于污泥在40%～60%含水率時具有易粘結的特性,因此選用設備必須防止污泥粘結在換熱面,從而降低熱效率,甚至影響運行。經過多次方案比較和設備招標,最終選用了進口流化床低溫干化系統(tǒng)。該系統(tǒng)干化溫度為85 ℃,系統(tǒng)內控制含氧量 4 %。該系統(tǒng)的特點是采用流化床干化機。干化過程在流化床內進行,流化床底部布置蒸汽盤管?？諝鈴拇驳捉涍^盤管加熱后進入床身,熱空氣一方面使床身中的污泥處于流動化,防止污泥粘結,另一方面也與污泥進行充分換熱,蒸發(fā)其中的水分,蒸發(fā)出來的水分和空氣一起被引入洗滌冷卻塔內,經噴淋后,水分被去除,余下的干空氣則循環(huán)使用。經干化后的污泥含水率降為5%～10%。干化系統(tǒng)每蒸發(fā)1t水分,消耗熱能為2800kJ。3）焚燒工藝經干化系統(tǒng)處理后的污泥儲存在干污泥料倉中,通過輸料機送入焚燒爐,在投加污泥的同時,可以投加生石灰(用于脫硫) 。投加的干污泥經爐內預置的床砂加熱后迅速升溫,并開始著火燃燒,經燃燒后的污泥被循環(huán)流化床床身內的高速氣流帶出,通過熱旋風分離器,將其中比重較大的未燃盡顆粒收集下來,然后重新送入焚燒爐焚燒,燃盡后的輕小顆粒和高溫煙氣一起進入后續(xù)煙道。煙道內布置余熱鍋爐、空氣預熱器用于回收熱量。煙氣排出前通過半干法脫硫和布袋除塵器除塵,參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》( GB18485 2001) 的排放標準排放由于干化污泥燃燒特性接近褐煤,經過循環(huán)流化床焚燒爐現場試驗,其焚燒特性良好,因此許多國內廠家均有能力配套,技術也相當成熟,采用國產的流化床焚燒爐。4）投資及運行費本工程預計投資8000萬元(含干化和焚燒設備、土建、自控及輔助設施),運行費用160元/t濕污泥(含水率為70%,并包含電費、藥劑費、人工費、維修費等)。2. 杭州市固廢中心“熱干燥造粒技術”日前，杭州市環(huán)保局經反復論證和專家審定，針對該市污水處理廠產生的污泥拿出了一套“熱干燥造粒技術”的處置工藝。杭州市四堡污水處理廠和七格污水處理廠，日處理污水約為90萬噸，同時兩廠每天要產出約600噸污泥。按照規(guī)劃，到2010年，兩大污水處理廠將日處理污水150萬噸，所產生的污泥也將激增至每天1125噸。以往污泥經過簡單脫水后，送入填埋場填埋。然而高含水（含水率80％）的污泥會給填埋場的安全運營帶來隱患。為有效處置這些污泥，杭州市“固廢中心”專門成立了課題小組，最終選取了“熱干燥造粒技術”作為杭州市污泥處理的關鍵技術。該技術使污泥的干燥和造粒同時進行，一次性完成。處理后的污泥用途極其廣泛，既可用于焚燒發(fā)電、填埋場的每日覆土，又可用于道路兩旁的綠化用土、草坪養(yǎng)護，焚燒后的灰分還可用于生產建材。其中，利用干燥污泥的高熱值，與生活垃圾混合焚燒發(fā)電最為理想。據估算，該技術每天可有效處置600余噸的市政污泥。3．意大利渦龍公司污泥渦輪干燥技術渦輪干燥技術的核心在于成功利用了薄膜換熱的原理，它將待處理的物料通過定量上料裝置喂入一個圓柱狀臥式處理器，處理器的襯套內循環(huán)有高溫介質，如飽和蒸汽或導熱油，使反應器的內壁得到均勻有效的加熱，干燥的主要熱量交換通過熱壁的熱傳導來完成。與此同時，工藝還可以采用一定量的經過預熱的工藝氣體，與物料的運動方向一致，在處理器的內部與高速渦流形成共同作用，推動物料沿內壁向出口方向做螺線運動，物料顆粒在工藝氣體的反復包裹、攜帶和穿流下，實現強烈的熱對流換熱。在圓柱形處理器內有與之同軸的轉子，在轉子的不同位置上裝配有不同曲線的槳葉，轉子通過處理器外的電機驅動，高速旋轉，形成強烈渦流。物料在高速渦流的作用下，通過離心作用，在處理器內壁上形成一層物料薄層，該薄層以一定的速率從處理器的進料端向出料端做環(huán)形螺線移動，物料顆粒在薄層內不斷與熱壁接觸、碰撞，完成接觸、反應、滅菌或干燥等過程。意大利渦龍設備與工藝公司（VOMM）是世界污泥干化處理設備方面的重要供應商，在污泥和濕性垃圾處理方面具有近20年的經驗，這些經驗來自其渦輪薄層干燥技術在制藥、化工、食品行業(yè)的廣泛應用和長期積累。VOMM公司的渦輪干燥設備已成功地在意大利、法國、德國、西班牙以及美國等國家的幾十家污水處理