污泥热干燥处理是对污泥进行深度脱水处理的方法。进行热干燥处理后的污泥，能获得达到自持燃烧水平的低位发热量，并可达到一定的卫生学无害化水平。因此，污泥热干燥处理是污泥资源化利用中极其重要的预处理过程。

在已进行的桨叶式干燥机污泥热干燥研究中，Arlabosse等研究了污泥的干燥特性，并在桨叶式干燥机中分区建立了数学模型；马侠等在桨叶式干燥机中进行了污泥干燥的实验研究，分析得出桨叶式干燥机具有设备结构紧凑、装置占地面积小、热量利用率高、有自净能力的特点，适宜进行污泥热干燥处理；徐小宁等研究了桨叶式干燥机转速和油温对干燥终污泥含水率的影响。

已进行的污泥干燥研究多集中于研究污泥中水分的存在形式，分析干燥过程中具体影响因素，确定干燥装置的设计参数，对干燥过程建立模型进行数学表达，而针对干燥过程中气体排放的研究较少。本实验研究了不同温度工况下桨叶式干燥机中制革污泥的干燥效果、气体排放以及冷凝水产生情况，以了解并控制干燥过程中可能出现的二次污染。

1 实验方法

1.1 实验样品

实验中采用的污泥样品为浙江省某制革公司制革污水污泥，已初步经过机械脱水处理，含水率为68.56%，污泥pH值为7.2。

1.2 实验装置

桨叶式干燥机为W型，其外形尺寸为1150mm×1950mm，通过电动机带动一对空心轴搅拌污泥。热轴和外侧夹套中通导热油作为干燥介质。导热油油箱中通过电加热棒加热，加热功率为18kW，通过温控仪实现油温调节。桨叶式干燥机干燥空气出口和冷凝水箱连接，并在下部设冷凝液收集装置。

1.3 实验步骤

调节桨叶式干燥机中导热油温度，使其在4个工况下运行。测定各工况下通过冷凝器前后的气体成分，收集各个工况下气体冷凝液，检测其COD值和pH值。

1.4 分析方法

气体成分测定采用Gasmet气体成分测量仪；COD值测定采用5B-3快速COD测量仪；pH值测定采用LP115FK pH测量仪。

2 结果与讨论

2.1 干燥介质温度对出料含水率和污泥低位热值的影响

污泥在桨叶式干燥机中的干燥停留时间约为30min。随着桨叶式干燥机中导热油温度的升高，干燥机出口的污泥含水率呈明显降低的趋势，污泥终含水率由140℃时的25%降低至200℃时的5%。在180℃以后，终含水率有较大的降低。较高温度有利于破坏污泥中微生物细胞体，使包含在污泥中微生物细胞体内的内部结合水析出，从而降低污泥终含水率。随着含水率的降低，污泥热值得到了提高。当采用焚烧法处理污泥时，污泥的高热值能保证燃烧的稳定性和经济性，但考虑到获取低含水率污泥时的成本，在确定用于燃烧的污泥的含水率时，应综合考虑两方面的因素以达到经济成本的优化。

2.2 污泥干燥过程中排放气体分析

2.2.1 气体种类分析

污泥排放污染气体的主要成分是氨气、有机酸（甲酸、丙酸）和庚烷。

污泥干燥过程中氨气可能来源于污泥中的碳酸氢铵盐和有机铵盐。碳酸氢铵热稳定性较差，分解温度低，可能是造成尾气中氨气排放的重要原因之一。污泥中所含蛋白质水解形成的α-氨基酸，在进一步水解的过程中，也会生成低分子有机酸和氨气。

甲酸、丙酸等低分子有机酸是由蛋白质逐步水解形成。其转变过程为：蛋白质→多肽→氨基酸→有机酸。

污泥中所含油脂在酸、碱或酶等的作用下，也可水解生成3分子脂肪酸和1分子甘油。

有机酸脱羧反应中生成了烷烃。

在氨基酸受热分解和有机酸的脱羧反应中还生成了部分CO2。

2.2.2 干燥介质温度对气体排放量的影响

总的来说，随着干燥温度的升高，生成各组分的总量增加。温度升高对于庚烷等有机气体生成量的促进作用尤为明显，其主要原因为提供给水解、脱羧等反应的能量增加，促进了反应的进行，从而促进了有机气体的排放量。各气体排放量的增幅也随温度的升高而增大。因此在选择适当的干燥温度的时候，也要将温度对气体排放的影响作为考虑因素之一。

2.2.3 冷凝前后气体排放量变化

经过冷凝器后，氨气体积减少到冷凝前的30%～60%，丙酸体积减少到原来的30%～70%，甲酸体积减少到原来的40%～70%，庚烷体积减少到原来的15%～40%。由此可见，冷凝操作能够极大降低干燥尾气中的氨气、挥发性有机酸（甲酸、丙酸）和庚烷的排放量，在一定程度上抑制干燥尾气的二次污染。

实验中表明冷凝操作的作用有限，未能完全脱除尾气中的有机污染气体。据分析有以下两点原因。

（1）在引风机作用下，尾气流动速度较快。根据风量计算尾气流动速度为0.7m/s，较快的流动速度使得尾气还来不及完全冷凝或溶解于水中就被带出。在工程上大规模处理污泥时，这个问题更为明显。

（2）干燥排放的尾气温度较高，使得冷凝液温度也较高。已经溶解于冷凝液中的有机气体，可能因为较高温度而再次析出。

冷凝操作虽然能够一定程度脱除尾气中的有机污染气体，但其作用有限，尤其是在大规模工程应用中。因此在实际应用时还需要和其他二次吹了方法相结合。常见处理方法有液体洗涤吸收法，应用该法时可在洗涤液中加入除臭剂，以除去排放气体中的臭味。

2.3 冷凝液情况

排放气体冷凝液中因溶解大量的氨气而呈碱性，pH值随着温度的变化在3%的范围内波动。可认为在140～200℃的温度区间内，pH值受温度影响不明显。在140～180℃的温度范围中，溶液的COD值随温度的变化趋势不明显，在180～200℃的温度段内，溶液COD值有显著上升，说明在这一温度段内，污泥中所含的蛋白质大量进行水解和脱羧反应，从而使排放气体中携带了大量的有机物。

根据《污水综合排放标准》（GB 8978-96），排放污水的pH值应为6～9，COD值应不高于500mg/L，由实验结果可见，在较高的干燥温度下，冷凝液的水质指标无法达到排放标准，需要在排放前进一步处理。

3 结论

（1）随着干燥温度的升高，干燥终污泥含水率降低，热值有所提高。干燥温度高于180℃后，含水率降低趋势更为明显。

（2）干燥排放气体主要成分为氨气、挥发性有机酸（甲酸、丙酸）和庚烷等有机污染气体。

（3）排放气体的冷凝处理有利于降低尾气中二次污染气体的排放量，但作用有限。在工程运用中还需要和其他处理方法结合运用。

（4）冷凝液的pH值随温度增加变化不明显。COD值在低于180℃的区段受温度影响不明显，高于180℃后，冷凝液COD值随温度的升高显著增加，但在较高的干燥温度下无法达到排放要求，需要在排放前进行进一步处理。