1 国外污泥干化技术的发展状况

1.1 国外污泥干化技术的发展动态

早在20世纪40年代，日本和欧美就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥。进入80年代末期，由于污泥在农用、填埋、投海的各种限制条件和不利因素逐渐突出。同时，由于污泥干化技术的不断改进，设备性能日趋完善，使污泥干化技术在西方工业发达国家得到很快推广。例如，在20世纪80年代初，欧盟只有数家污水处理厂采用污泥热干化设备处理污泥，但到1994年底已有110家污泥干化处理厂，并且还在逐年增加。据估计，在未来10年内，欧洲采用热处理的污泥量将翻番，英国在2001年7月，颁布了第一个与污泥热处理厂设计、运行、管理密切相关的标准《HSE847/9 污泥干燥厂的健康和安全控制》，随着近几年大型污泥干燥厂的投产运行，目前英国污泥干化处理量已达到污泥总量的30%。而在北美，污泥热干化的市场增速很快，平均年增长率为7%～10%（同期污泥产量的增加率约为1.5%）。目前在纽约、密尔沃基、波士顿等地都有年设计生产能力在350000t干质量以上的大型污泥加热干燥工厂。

1.2 欧美常见的污泥干化方法比较

热干化按加热方式可分为直接加热和间接加热。其中直接加热污泥干化厂具有代表性的是欧洲的污泥干化厂——英国的Bransands（可蒸发水量为7×5000kg/h）；间接加热干化厂具代表性的是西班牙的巴塞罗那（可蒸发水量为4×5000kg/h）。欧美常见的干化工艺一般以转鼓干化、流化床干化、盘式干化为主。

（1）转鼓干化工艺。以天然气或沼气为能源，以空气为传热介质，湿污泥和部分干化污泥颗粒在混合器中混合，由气流把它带入转鼓干燥器，污泥在转鼓干燥器中随气流以稳定的速度旋转前进，由内筒向外筒转移，污泥逐渐被干化成颗粒。该工艺分为直接加热式和间接加热式。直接加热的转鼓式干燥器要依靠非常复杂的监控系统来保持。间接加热式转鼓干燥器要在严格的惰性环境下操作，由于内部的温度和热量分配不均衡，易导致小环境中的粉尘积聚、过热，会造成很大的危险隐患。

（2）流化床干化工艺。污泥不需要预处理，直接送入流化床干燥器。在流化床干燥器的整个底部断面均匀地吹进流化气体，使其内部形成流化层。随着污泥逐渐干化，密度减小，升到上部，再随上部抽走的气体而抽出流化床。

因污泥的成分决定其流化特性，该处理系统对污泥的成分变化非常敏感，常导致流化床内的热交换不能顺利进行，流化床及管道的磨损很严重，系统的能耗也较高。

（3）盘式干化工艺。先用外部热源加热一个油炉，再通过油体将热能传到干燥盘。盘式干燥器分为卧式圆盘干燥器和立式多盘干燥器。卧式圆盘干燥器只能采用蒸汽这种标准加热介质。塔吊构造为一个固定体，形成一个水平外壳，其内部旋转部分由一个管状空心轴，轴上固定一些空盘，盘中充满蒸汽等，还有一些搅拌叶片用于输送物料。热媒介通过中心轴进入圆盘，同时被分配到旋转体中。该方法的缺点是干化产品的含尘量极大，须另加单独的造粒系统，并且设备极易磨损。立式多盘干燥器利用污泥特殊的蒸发曲线，制备成污泥的硬质颗粒，使污水处理厂在实现污水达标排放的同时，能安全无二次污染，并且节约能源。

此外，还有碟片式、带式、日光式、闪蒸式等干化工艺，但目前大型工程用得很少。欧美的干化装置在技术上已非常成熟，安全性高，设备布置紧凑，占地面积小，并且自动控制水平高，操作运行简单，符合工业化的流行趋势。

1.3 污泥干化工艺存在的问题

干化虽是污泥处置的一个比较理想的途径，但投资和运行费用高，主要表现为：干燥设备的能耗高。在工业发达国家，其能耗超过能耗总量的10%，因此降低干燥设备能耗是设计面临的长远课题。此外，污泥干化对管理和操作技术的要求也较高，若干化过程中含氧量控制不当，就会引起粉尘爆炸，造成重大事故。为此，早在1994年，欧共体就颁布了有关潜在爆炸危险的安全标准：ATEX95（94/9/EC）和ATEX137（1999/92/EC），并从2003年7月1日起，这两个标准强制在欧共体各成员国执行。美国也颁布了适用于干污泥处理的NFPA654标准和EPA503标准。这些标准不仅涉及到安全设计，并对运行人员也提出了要求，以确保工作环境和设备符合安全规范，包括工作程序的规范、例行的系统改造升级以及足够的培训等。国外污泥干化技术一直处在发展之中，并有部分开始采用二级干化工艺。二级干化工艺由于防止了粉尘的产生，减少了运行的风险性。自1996年至今，国外二级干化工艺已有较多的工程实例。由于太阳能污泥干化占地大、效果不稳定，所以从目前来看还无法取代传统的热干化技术，其发展方向是进一步提高温室的集热效率或利用一些辅助能源，如热力泵等。类似的太阳能干化系统在国内还未见应用实例，相关报道也较少。虽然，国内的一般城市污水处理厂规模都较大，太阳能污泥干化的低效率问题限制了该工艺在国内的应用。但该工艺对于一些工业区域或者小城镇中的中小型污水处理厂，在场地条件允许条件下，对于节能减排有实用价值，可有效降低污泥处置成本。

2 国内污泥干化技术的研究进展

2.1 研究新进展

马德刚和张书廷对电场协同污泥热干燥技术进行了研究，发现加入电场后，可防止污泥干化过程中粘壁现象的发生，减少了污泥内部的传热阻力，以及污泥与加热面之间的传热阻力。同时，由于在电场作用下，带负电荷的微生物向阳极运动，而水分由于阳离子的驱动和污泥的挤压向阴极运动，从而使泥水分离，改善了污泥的干化效果。朱南文等对燃气红外干化污泥进行了研究，红外线具有较强的穿透力，不易被大气吸收，可使较薄的污泥层从内到外加热。经红外处理污泥的氮、磷、钾、有机物和重金属都没有变化，而大肠杆菌、蛔虫卵完全被杀死，污泥产品卫生无害。当污泥中重金属含量较低时，干化后的污泥可用于农田和绿化。

2.2 发展趋势

国内污泥处理处置技术起步较晚，以污泥农用和简单填埋为主。随着经济的发展和环境意识的加强，这两种方法的局限性逐步凸现，并且从国内今后的发展趋势看，城市污水处理将形成以国家投资的大型污水处理厂为主，各个地区根据经济发展状况，而投资兴建不同规模的污水处理厂的局面并存。因此，中国的污泥处置必须寻求适合国情的新途径。污泥干化是比较理想的方法，基本上满足了污泥处置“四化”的要求，而且进一步，能够向资源化开发；退一步，干化污泥仍然可以再去填埋、农用、焚烧。

国内很多大型城市土地资源紧缺而社会经济水平又较发达，污泥干化技术有一定的推广价值。深圳、上海、北京、天津、广州等一些城市建立了大型污水处理厂，迫于污泥处置的压力，正在尝试引进国外的污泥干化和焚烧技术及设备，以提高污泥处理和处置水平。如在2004年底，国内第一个采用干化焚烧处理工艺的污水处理厂：上海市石洞口城市污水处理厂建成运行；北京每年有70万t的污泥要消纳，现在已经采用了污泥干化技术；深圳市也已完成专项规划，拟采取热干化加焚烧工艺。目前，国内也有较为成功的工程案例，如南京采用太阳能与烟气结合工艺干化污泥，年可生产环保砖6000万块；济南、襄阳采用太阳能温室干化污泥，制成有机肥和复混肥等，都取得了可喜的成果。

3 结论与建议

污水处理厂污泥的干化处置工艺在国内已经提上议事日程，应针对国内现阶段的经济发展水平，以较低的成本、有效的方式进行污泥的减量化、资源化、无害化处置。本文认为，在进行污水处理厂污泥干化处理工艺选择时，应遵循以下原则：

（1）尽量降低能耗和节约运行成本。如采用太阳能等清洁能源作为干化热源，以降低干化能耗和运行成本。此外，污泥干化具体工艺的选择要和干化后的污泥利用结合，做好干化污泥应用规划，尤其是污泥的工业化利用，如干化制肥、制砖、烧制水泥等，可以补偿污泥处理处置的成本。

（2）尽量降低干化设备投资费用。由于进口污泥干化装置投资费用高，要积极开拓国内干化技术，培育国内干化设备的制造能力，以降低投资成本。同时考虑利用太阳能作为干化的第一能源以降低成本，尽量少用高成本的燃煤、天然气、燃油等。保持运行中干化设备的使用率。

（3）结合本国污水处理厂的现状，逐步改进。要形成以干化为主，综合利用为辅的污泥处置思路和分散处理方案，借鉴国外现行污泥处理处置标准，尽快建立和健全国家污泥处理处置的有关标准，以指导实际生产。