1 开发与应用历史

上较早将热干燥技术用于污泥处理的是英国的Bradford公司。1910年，该公司 开发了转窑式污泥干化机并将其应用于污泥干化实践；1915年，这套技术得到了Huddersfield的采用；几年后，美国也开发出类似的污泥干化机械。到了30年代，闪蒸式干燥机、带式干燥机分别在美、英两国污水处理行业出现。到六七十年代，污泥热干燥技术逐步得到了完善。然而，由于污泥干化的设想是将干污泥作为肥源用于农作、园艺及森林给养，但污泥热干燥处理与其它处理技术相比，其要求和成本相对较高，管理也较复杂，因此该技术一直没有得到较好的推广。

进入80年代末期，由于污泥在填埋、投海、农用上的各种限制条件和不利因素的突显，也由于该项技术在瑞典等 一些污水厂的成功应用，使污泥干化技术在西方工业发达 很快推广开来。例如欧盟在80年代初只有数家污水处理厂采用污泥热干燥设备处理污泥，但到了1994年底已有110家污泥热干燥处理厂，并且有人预计在此后的短短数年中，污泥热干燥处理厂将增加至目前的10倍以上。

由于污泥热干燥技术的改进、应用和推广，大大加速了工业发达 污泥处理处置手段的改变，这种改变主要体现在：污泥填埋处置前，要将污泥进行干燥处理；污泥焚烧处置比例得到了较大提高；干污泥产品作为土地回用的肥源出售，产业规模不断扩大等。

如今，污泥干化处理也得到了越来越多包括发展中 环境工程界的重视。

2 污泥干燥机械的类型及其工作原理

2.1 类型

污泥干化根据热介质与污泥的接触方式，可分为直接干化、间接干化和直接-间接联合式干化等工艺类型。

直接干化的实质是对流干燥技术的运用，即将燃烧室产生的热气与污泥直接进行接触混合，使污泥得以加热，水分得以蒸发并得到干污泥产品；闪蒸式干燥器（flash dryer）、转筒式干燥器（rotary dryer）、带式干燥器（belt dryer）、喷淋式干燥器（spray dryer）、螺环式干燥器（toroidal dryer）和多效蒸发器（multiple-effect evaporation）等都属于这种类型；而间接干燥实质上就是传导干燥，即将燃烧炉产生的热气通过蒸气、热油介质传递，加热器壁，从而使器壁另一侧的湿污泥受热、水分蒸发而加以去除，薄膜干燥器（thin-film dryer）以及各种各样的转盘/浆板（disc/paddle）干燥器即属于这种类型；直接-间接联合式干燥系统则是对流-传导技术的整合，如Vomm设计的高速薄膜干燥器，Sulzer开发的新型流化床干燥器以及Envirex推出的带式干燥器就属于这种类型。在所有提及的这些干燥器中，闪蒸式干燥器是目前应用较广的一种。

2.2 工作原理

2.2.1 闪蒸式干燥器

闪蒸式干燥器的工作原理是：将湿污泥与干燥后回流的部分干污泥混合后形成的混合物（含固率达50%～60%）与受热气体（来自燃烧炉，温度高达704C同时输入闪蒸式干燥器，污泥在干燥器中高速转动的笼式研磨机搅动下与流速为20～30m/s的高热气体进行数秒钟的接触传热，污泥中的水气迅速得到蒸发，使其含水率降至8%～10%。然后再经旋风式分离机作用将气固分离开来，得到干污泥产品。干污泥一部分回流并与湿污泥混合，其余部分则输出作后续处理和处置。

2.2.2 转筒式干燥器

直接转筒式干燥器的主体部分为与水平线略呈倾斜的旋转圆筒，混合污泥（湿污泥与干污泥混合物）从转筒的上端送入，在5～8r/min转筒（内装抄板）翻动下与同一端进入的流速为1.2～1.3m/s，温度为649℃的热气流接触混合，经20～60min的处理，干污泥从下端徐徐输出，得到含水率低于10%的干污泥产品。

目前美国佛罗里达州的Largo污水处理厂、瑞士的Basel污水处理厂、加拿大魁北克污泥干燥厂所采用的就是这种干燥方法，而法国Dieppe污水厂目前所采用的则是间接转筒式干燥器。间接转筒式干燥器工作原理是：污泥从上端进入，经搅拌浆搅拌下行，而热蒸气或热油则在中空的套壁（jacketed vessel）和粉碎杆（中空）内流动并同时将热量通过受热器壁传至污泥，使污泥受热干燥，并从污泥排放口输出。

2.2.3 螺环式干燥机

螺环式干燥机是开发相对较晚的一种干燥器，这种干燥器目前已在华盛顿的Blue Plains，宾夕法尼亚的UOP West Chester等污水厂得到应用。螺环式干燥器是一个三歧管内部绕转式圆形装置。它是采用喷射粉碎原理，利用高速热气流驱动污泥的输送、干燥及碰撞粉碎而完成污泥干化处理的技术。

其运转过程是：含水率为50%～60%的干湿混合污泥在温度为260～760C，流速为30m/s的高速热气流的冲击下进入污泥干化区，再经另一管引入的高速热气流强力冲击搅动下迫使污泥在机器内产生螺环式绕转。当污泥干化到一定程度时，污泥颗粒间相互冲撞，污泥颗粒变小，质量变轻，干污泥即由高速风力从气流出管带出，后经旋风分离器分离得到干污泥产品。

2.2.4 带式干燥器

带式干燥器有直接干燥式和直接-间接联合干燥式两种。直接干燥式的干燥过程是在不锈钢丝网运载污泥缓缓转运过程中，热空气从钢丝网下方经网眼向上通过，使污泥与热气发生接触传热，从而将污泥中水汽蒸发带出；在具体操作中，污泥往往由污泥挤压机挤压成条状（蠕虫状），这样将有利于气-泥接触面积，以提高污泥水分的蒸发效率。联合干燥式的设计特点则是：不锈钢带在一不锈钢盘上走动，一方面热空气从污泥表面流过并在封闭的炉膛内回转对流传热（污泥进口和出口端在同一方向），另一方面通过加热不锈钢盘传导热能到不锈钢带上的污泥，使污泥受热，水分蒸发，经15～30min环形运转后，在出口处输出干污泥产品。

2.2.5 薄膜干燥器

薄膜干燥器也有两种形式，即间接干燥式和直接-间接联合干燥式。间接干燥式薄膜干燥器是利用中间高速转动的螺杆向前运动并在壁上形成薄层，污泥薄层与受热壁接触，水分得以蒸发去除。在实际运用上，薄膜干燥往往作为两阶段干燥处理的 级（后接转筒式或其它形式的干燥器），而较少地作为 处理器来运用（此时需干污泥返混）。如Buss开发的两阶段污泥处理系统，Chabier和Haywood描述的两阶段污泥处理系统，英国西南水务公司所采用的干化系统都是将薄膜干燥器作为 级干燥阶段来加以运用的干燥类型。联合式薄膜干燥实质是间接式薄膜干燥器的改进类型。它是在器壁传热的同时将气流直接输入半封闭状态的圆筒，从而使污泥得以迅速干燥。

2.2.6 喷雾式干燥器

喷雾式干燥器是将污泥通过喷雾成雾状细滴分散于热气流中，使水分迅速气化而达干燥的污泥干化装置。该装置所采用的雾化器通常是一个高压力的喷头或高速离心转盘（或转筒），雾化的液滴从塔顶喷下，而温度高达705℃的热气流从塔底往上逆流，经气-液数秒钟的接触传热。水分气化，干污泥产品从塔底引出，尾气则经旋风分离器分离后，或回用热能，或直接送出作脱臭处理。

2.2.7 多效蒸发器

以多效蒸发器为主体的多效蒸发系统其操作要点是泥-油混合、多效蒸发、油-固分离以及冷凝水与油的分离等几个步骤。油-泥混合物在操作中易于泵流，与器壁磨擦小，能方便通过蒸发器中的换热管管壁与污泥发生热交换，使污泥水分蒸发，蒸发的污泥水汽所含的潜能供下一级蒸发所利用，而蒸汽冷凝液则供锅炉回用。由于在多效蒸发过程中，所采用的油是沸点高于水的2号燃油，因此在水分蒸发过程中，大多仍与污泥结合，直至离心处理使油-泥分离，并通过后续蒸馏等处理使残留于污泥中的油进一步得到分离回收。

2.2.8 其它类型干燥器

除上述介绍的几种干燥器类型外，流化床干燥器，流化-传导联合式流化干燥器，碱式抽提污泥处理器，微波干燥器等都得到了开发应用；多床干燥器在污泥焚烧厂应用广泛，但由于这项技术实际上属于污泥焚烧技术，故本文不作进一步介绍。

3 结语

污泥热干燥技术的改进，尤其是80年代末的完善和发展，已使污泥进行干化后农用、作为燃料使用、焚烧乃至为减少填埋场地进行干化预处理成为可能。污泥干燥技术的完善与革新，直接推动了污泥处置手段的发展，拓展了污泥处置手段的选择范围，使之在安全性、可靠性、可持续性等方面得到越来越可靠的保证。