污泥的产生在人类活动过程中是不可避免的。污水处理产生的大量污泥的任意堆放和投弃对环境造成了新的污染，如何妥善处置这些污泥已成为全球共同关注的课题。

1 污泥概述

污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质。

1.1 污泥的分类

根据其来源，污泥可以划分为：

（1）市政污泥，主要指来自污水厂的污泥，这是数量较大的一类污泥。此外，自来水厂的污泥也来自市政设施，可以归入这一类。

（2）管网污泥，来自排水收集系统的污泥。

（3）河湖污泥，来自江河、湖泊的污泥。

（4）工业污泥，来自各种工业生产所产生的固体与水、油、化学污染、有机质的混合物。在非特指环境下，污泥一般指市政排水污泥。

污水处理厂的污泥根据处理的工艺级别不同，又可以分为以下几种：

（1）初沉污泥：只经过物理-化学处理。

（2）二沉污泥：生物处理后的污泥。

（3）三沉污泥：脱磷/脱氮后的污泥。

根据污泥的性质，又可以区分为：

（1）未消化生污泥。

（2）消化污泥。

污泥的消化又有好氧消化与厌氧消化之分。各个级别的污泥的物理化学性质不同，消化和未消化污泥的性质差别更大。很多后端处理工艺必须了解前端污泥的性质才能确定其处理方式。

1.2 污泥的主要成分

因污泥成分不同，未消化的市政污水污泥的有机物含量可能占到干物质的60%～75%，高效消化处理后减半。

有机硝酸盐是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里，硝酸盐经生物降解可改善土壤。

污水厂污泥具有很强的流动性，这是因为其含水率很高，一样在95%以上，这是污泥本身的性质决定的。根据分析，污泥与水分子的结合非常紧密，并具有不同的相态：

（1）自由态水：可经重力沉淀和机械作用去除。

（2）物理性结合水：须更多能量去除（如加热），包括毛细管/间隙水、胶态/表面吸附水。

（3）化学性结合水 ：只有打破化学键才能去除，被称为“平稳水”，包括细胞内的水、分子水。

1.3 污泥处理、处置存在的问题

（1）污泥处置：污泥的处置指的是给污泥一个归宿：要么作为肥料施用到农田、绿化等土壤中，成为土壤的一部分；要么加以资源化利用，形成有用的材料，如铺路的渣土、水泥、制砖等；要么填埋，未加任何利用，且耗费土地资源而弃置。

（2）污泥处理：任何不能达到安置的过程，都可以算作处理。比如污泥堆肥，杀灭细菌和熟化后才能产生安全的肥效；焚烧还会产生灰烬，这部分的数量要占到原干物质质量的40%以上，因此还要考虑填埋或利用；干化是为了去掉泥饼中的大部分水分，节省运输成本，减少占地，少付填埋费，并为其他的处置方案提供减量、为生化和经济性条件。

污泥处理的主要目的是减少水分，为后续处理、利用和运输创造条件；排出污染环境的有毒有害物质；回收能源和资源。污泥的处理工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等方法以及处理。

由于污泥是一种有潜在危险的物质，所以污泥处理面临以下的问题：

（1）干污泥中一样含有65%的有机物和35%的无机物。在中国，污泥中的有机物含量较低。

（2）湿污泥中含有各种各样的细菌、病毒和寄生生物，病菌在其中大量繁育。

（3）污泥中还含有锌、铜、铅和镉等重金属化合物，杀虫剂等等，所有这些一旦进入食物链将会导致严重的健康问题。对于工业发达的大中城市，这个问题特别突出。

在欧洲，根据欧盟规定：有机物含量超过5%的废弃物将被禁止填埋；在美国，根据国家环保局的503污泥卫生法规定，只有经过灭菌处理，达到细菌或病毒无法检出的A级污泥才可以在市场出售；而B级污泥的使用则必须满足特别的使用条件，即污泥的细菌或病毒含量不会对公众和环境造成影响。而特级污泥，即污泥的细菌或病毒和重金属的含量都满足要求，其使用所受到的限制与普通的肥料一样。由于A级污泥没有对重金属的含量有任何限制，因此国家环保局的503污泥卫生法不是很严格。目前，在新泽西州，在加利福尼亚，内华达和亚利桑那州的部分县已经立法禁止污泥的填埋；弗罗里达州等一些州的立法正在进行。

1.4 污泥的脱水与干化

污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添加量对于含固率有着重要影响。一般来说，采用机械脱水可以获得20%～30%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍旧较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍旧较高，因此有必要进一步减量。此时，在自然风干之外，只有通过输入热量形成蒸发，才能够实现大规模减量。采用热量进行干燥的处理就是热干化。

污泥干化是水分蒸发的过程。为了进行干化项目的调研，以确定减量处理的规模，必须了解有关污泥项目的一些经济参数，这些参数包括：机械脱水后的湿泥含固率，处置的目的、类型，当地能够找到的廉价热能及其价格指数。

污泥成分是根据污水厂的来水水质变化的，当然在很大程度上也会受到污水处理工艺的影响。会对干化工艺产生重大影响的内容则是絮凝剂添加量。对干化工艺来说，以下内容值得注意，这些内容通常是通过试验来确认其干化成效的：污泥中絮凝剂含量，污泥的粘度、弹性、有机物在干物质中的比例，磨蚀性成分的比例（如沙、石等），腐蚀性成分的浓度（如氯、硫等），油脂类物质的百分比。

污水中的污染物和营养成分在大量繁育的细菌作用下，在化学药剂的作用下形成集合，逐步增大的团粒结构在水中沉淀下来，形成污泥。进一步添加高分子絮凝剂，采用物理方法浓缩，可以脱去大部分或一部分所谓的自由态水，形成我们所见到的脱水污泥。

因此，经生物处理所得到的污泥，其有机物构成主要就是这些微生物细菌。

2 污泥的主要处理、处置途径

2.1 污泥处理、处置的工艺路线

污水厂污泥的处理和处置主要遵循以下的途径：

污水厂污泥→浓缩→消化→脱水→干化→焚烧→处置

（1）污泥的浓缩。污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积，为后续处理创造条件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其他浓缩方法。

（2）污泥消化。为了减少污泥量，防治污染环境和提高利用价值，一般需经过消化处理。污泥消化即是借助微生物的代谢作用，使污泥中有机物质分解成稳固的物质，去除臭味，杀死寄生虫卵，减少污泥体积，回收利用消化过程中所产生的沼气。

（3）污泥脱水与干化。污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在96%左右，体积很大，不便于运输和使用，需要进一步脱水干化处理，其主要方法有自然蒸发法和机械脱水法两种。

（4）污泥焚烧。污泥干化后，含水仍达10%～20%，体积仍较大，通过焚烧可将污泥中水分和有机杂质完全去除，并杀灭病原微生物。有些污泥含有有毒物质而不宜作农肥，或因其他原因使污泥难以利用时，为防止污染，也采用焚烧方法。焚烧污泥的装置为焚烧炉。

（5）污泥的处理。污泥含有重金属离子等有毒物质时，还须做处理，深埋或投弃海洋。

2.2 污泥处置方式

污泥的主要处置方式有：

（1）投海。由于对环境的负面影响（环境和生物受到污染的危险），在美国已经被法律所禁止。在中国，相信在将来也不能采用污泥海洋投弃法作为处置方式。

（2）填埋。脱水泥饼直接填埋本身是对资源的严重浪费，此外，还可能对填埋场形成诸多困难：

①填埋场一般是一层垃圾一层覆土，然后进行碾压，以确保更好的空间利用。污泥的高含水率、高粘度经常使得碾压机械打滑甚至深陷其中，给填埋操作带来困难。

②污泥的流变性使得填埋体易变形和滑坡，成为人为的“沼泽地”，给填埋场带来极大安全隐患。

③污泥的高含水率大大增加了填埋场渗滤液处理量，由于污泥细小，经常堵塞渗滤液收集系统和排水管，加重了垃圾坝的承载负荷，给填埋场安全和治理带来困难。清理收集系统的费用极为昂贵。

④填埋资源有限，必然导致填埋成本的上升。

填埋法将受到越来越严格的限制，在今后数年内美国将关闭大部分的污泥填埋场。直接填埋污泥浆，所占用的土地非常多，而且由于存在病原体连续繁育、臭味等问题，特别在人口非常稠密的地区这种方法并不实际。因此，这种处理方式在中国的沿海发达地区也将行不通。

（3）堆肥化

堆肥是稳固和卫生的产品，但是大规模污泥堆肥存在着许多限制：

①污泥本身不是一个非常好的堆肥物料，降解性差，孔隙率低，含水率高，须添加大量调理剂来松散污泥，堆肥化处理污泥的量相对很低（经堆肥化处理的大部分是大量的调理剂），不适合多雨的南方地区。

②堆肥化过程没有实现体积减量化，而且处理、储存、缓冲区占地面积很大。

③臭味处理过程复杂，系统庞大。对于南方多雨的气候，储存和堆肥化的场地和设施要求高，同样也增加了投资。

④运行费用较高：供氧、通风和气味处理所需的耗电量大，除虫所需的化学剂量大，购买大量蓬松调理剂，运输和储存费用大。

污泥堆肥不适应于大型处理项目，而且没有大型处理项目在成功运行实例。目前世界上成功运行的较大的污泥堆肥场，其处理能力为10000吨/年。

（4）焚烧

焚烧是一个很好的解决方案：

①污染严重的污泥（例如重金属含量或化学污染物超标的工业污泥）：污泥要实现完全矿化。

②处理规模大（大于50000吨（泥饼）/年）：规模大，投资省。

③污泥焚烧的投资和运行费用要高于干燥/造粒，这是因为：焚烧运行温度高（焚烧850℃，干燥100℃）；工艺复杂（还未实现完全自动化运行，需要更多人工，严格的排放限制，高额的二次废物填埋费用）。

④在一些国家公众对焚烧技术的接受程度较低（负面印象：可能对人们身体健康造成危害的高风险的心理负担）。

多级焚烧炉由于其本身固有的缺陷，尾气排放超标，需要补充辅助燃料。因此许多多级焚烧炉已经被流化床焚烧炉所取代。即使对于流化床焚烧炉，只有当水分含量小于为25%，干污泥的有机物含量为75%，即绝干污泥的低位发热值为4155Kcal/kg，并且需要将燃烧空气预热到650度以上时，才无需辅助燃料。但对于中国的市政污泥，其有机物含量大约为50到65%，热值为2400到3600Kcal/kg。很明显，如果直接采用现有的流化床焚烧炉来焚烧中国的市政污泥，补充辅助燃料是不可避免的，只是补充辅助燃料的多少不同，取决于湿污泥的具体的水分含量和发热值。

目前，仅在美国，就有近200家污水处理厂采用焚烧的方式来处理污泥，处理的污泥量占全美的总产量的20%。

（5）干燥

干燥的优点是非常明显的

①大幅度减小体积，从而减小了储存、处置和运输费用。

②用途灵活：产品用途广泛（既可用来做肥料也可用于其它工业工艺过程中的燃料）。

③产品资源化利用：如果干燥污泥本身的重金属和有机污染物等指标达标，污泥颗粒可用于肥料和土壤改良剂，是干燥厂的主要收入来源之一。

④安全、高效、投资和运行成本低。

⑤安全高效的工艺意味着产品完全干燥（含固率＞90%），无尘、无菌、硬度高、密度大的球形颗粒。这样可以确保安全、卫生和低成本的运输、处置、长时间的储存和使用。

但干燥也有其问题：

①对于重金属含量高的污泥，如果用作肥料，会带来土壤污染的问题。

②污泥作肥料的市场问题。由于污泥的N、P、K的含量比化肥低许多，并且公众担忧其危害，市场需要开发。即使在美国，经过多年的宣传、推广，污泥作肥料的市场仍旧困难很大。加拿大的多伦多的干燥污泥要船运到弗罗里达销售。

③价格问题，由于以上问题，在美国，吨干污泥的出厂价仅为10-20美元。而干燥成本（仅包括能源，未考虑设备折旧，人员工资等）就达50-70美元，尽管如此，仍有许多城市对市政污泥进行干燥，主要原因是每吨湿污泥的拖运费用为30-50美元，而干燥后，重量减少到原先的1/3-1/4。在中国，这个问题特别突出，因为中国的天然气和电力价格比美国高35%-40%。在中国，只有用煤做燃料时，才可以考虑用干燥污泥作肥料。而目前，在大中城市，煤被禁止用作燃料。如果污泥干燥设备采用进口，那么代价将非常高。

（6）垃圾焚烧发电厂与市政垃圾混烧处理

污泥与市政垃圾混烧是可能的，但是处理量不大。从目前运行的垃圾焚烧厂的体会来看，为保证正常稳固的运行，湿污泥的添加量不能超过8%～10%。因此不能处理城市市政污水处理厂产生的全部污泥。

从长远考虑，污泥的处理方案只有三种：堆制肥料；热力干燥后用作肥料；能量回收（即焚烧）。

我国的污泥目前绝大部分是弃置或填埋的，只有极小量的进行干化后用于制作混合肥。

由于我国的填埋场标准实施较晚，旧的填埋场接纳污泥，可能造成大量的污泥污染物随渗滤液从地表进入深层，甚至威逼地下水和江河湖海。

无规则的弃置仍是主要消纳途径，其中一小部分进入了农田，这些弃置无论在近期还是远期都将成为地表水和地下水的潜在污染源。

3 污泥浓缩

污泥浓缩的目的是降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理与利用。

污泥浓缩的方法通常有五种：重力浓缩，气浮浓缩，离心浓缩，带式浓缩机浓缩和转鼓浓缩机浓缩。

3.1 污泥浓缩工艺

（1）重力浓缩

重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。在污水处理厂中一般将初沉污泥和二沉污泥混合后采用重力浓缩，这样可以提高重力浓缩池的浓缩成效，重力浓缩池固体表面负荷取决于二种污泥的比例。

重力浓缩可以分为间歇式和连续式两种，间歇式重力浓缩主要用于小型污水处理厂，连续式重力浓缩主要用于大、中型污水处理厂。

（2）气浮浓缩

根据气泡形成的方式，气浮可以分为：压力溶气气浮、生物溶气气浮、涡凹气浮、真空气浮、化学气浮、电解气浮等，在污泥处理中压力溶气气浮工艺已广泛应用于剩余活性污泥浓缩中，生物溶气气浮工艺浓缩活性污泥也已有应用，涡凹气浮工艺在污泥浓缩中的应用正在摸索中，其它几种气浮在污泥浓缩中的应用尚未见报道。

（3）离心浓缩

离心浓缩工艺的动力是离心力，离心力是重力的500～3000倍。

离心浓缩工艺始于上世纪20年代初，当时采用的是原始的筐式离心机，后经过盘嘴式等几代更换，现在普遍采用的是卧螺式离心机。与离心脱水的区别在于离心浓缩用于浓缩活性污泥时，一般不需加入絮凝剂调质，只有当需要浓缩污泥含固率大于6%时，才加入少量絮凝剂。而离心脱水机要求必须加入絮凝剂进行调质。

离心浓缩占地小，不会产生恶臭，对于富磷污泥可以避免磷的二次开释，提高污泥处理系统总的除磷率，造价低，但运行费用的机械修理费用高，经济性差，一般很少用于污泥浓缩，但对于难以浓缩的剩余活性污泥可以考虑使用。

（4）带式浓缩机浓缩

带式浓缩机主要用于污泥浓缩脱水一体化设备的浓缩段。重力带式机械浓缩机主要由框架、进泥配料装置、脱水滤布、可调泥耙和泥坝组成。其浓缩过程是这样的：污泥进入浓缩段时被平均摊铺在滤布上，好似一层薄薄的泥层，在重力作用下泥层中污泥的表面水大量分离并通过滤布间隙迅速排走，而污泥固体颗粒则被截留在滤布上。带式机械浓缩机通常具备很强的可调剂性，其进泥量、滤布走速、泥耙夹角和高度均可进行有效地调剂以达到预期的浓缩成效。

污泥浓缩脱水一体化设备浓缩过程是关键控制环节，因此水力负荷显得更为重要。一般，设备厂家通常会根据具体的泥质情形提供水力负荷或固体负荷的建议值。应当注意的是，不同厂商设备之间的水力负荷可以相差很大，质量一样的设备只有20～30m³/（m带宽·h），但好的设备可以做到50～60m³/（m带宽·h）甚至更高，设备带宽为3.0m。在没有详细的泥质分析资料时，设计选型的水力负荷可按40～45m³/（m带宽·h）考虑。

（5）转鼓机械浓缩

转鼓转筛机械浓缩机或类似的装置主要用于浓缩脱水一体化设备的浓缩段，转鼓机械浓缩是将经化学混凝的污泥进行螺旋推进脱水和挤压脱水，是污泥含水率降低的一种简便高效的机械设备。

转鼓机械浓缩/带式脱水或转鼓机械浓缩/转鼓机械脱水一体机的工艺参数主要是单台设备单位时间的水力接受能力及固体处理能力。ROS2.1，ROS2.2，ROS2.3，ROS2.4污泥浓缩机污泥处理量分别为8～15，18～30，35～50，60～100m³/h。

3.2 污泥浓缩工艺的发展趋势

（1）重力浓缩工艺逐步被取代

随着污水排放标准不断提高，欧洲以单一去除COD为目的的污水处理工艺已不多见，代之以除磷脱氮为主要对象的生物营养物去除工艺，在我国以后的污水处理工艺亦将如此。释磷条件需要改变。

重力浓缩法，修理治理及动力费用低，但占地面积大，卫生条件差，浓缩成效较差，不能有效地去除污泥中的水分，由于污泥在重力浓缩池停留时间长，浓缩池中形成厌氧环节，富磷污泥在浓缩中释磷现象严重，使整个系统的除磷成效变差，使用受到了限制，在污水处理厂中会逐步被取代。

（2）浓缩-脱水一体化设备的发展

浓缩脱水一体化设备具有工艺流程简单、工艺适应性强、自动化程度高、运行连续、控制操作简单和过程可调剂性强等一系列优点，正得到越来越多的设计单位和用户特别是中小污水处理厂用户的关注。

在采用污泥浓缩脱水一体化机的工程中，各污水处理厂的污泥进入污泥浓缩脱水一体化设备前，均有污泥贮泥池或污泥均质池（实际上相当于浓缩池），其停留时间甚至比重力浓缩池停留时间还长。

污泥浓缩脱水一体化设备的目标与实际应用存在一定的差距，如果把长HRT的贮泥池看成是重力浓缩池的话，甚至可以认为污泥浓缩脱水一体化设备比传统污泥处理工艺在工艺流程上更加复杂，多了浓缩段，污泥浓缩脱水一体化设备的应用需进一步完善。

根据各环保设备厂样本介绍，污泥浓缩脱水一体化机适用于进泥含水率在99.5%以下，含水率高于99.5%不宜直接进入一体化污泥浓缩脱水机，需要先经过其它浓缩方法浓缩。实际应用上一体化设备对进泥含固率的要求更高，故需进一步研究开发对低浓度污泥浓缩新技术。

常用浓缩方法的特性比较：

4 污泥脱水

污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，即使经过浓缩及消化处理，含水率仍高达95%以上，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。

一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。国内污水处理厂常见的有压滤机（包括带式压滤机及板框式压滤机）和离心式脱水机。

4.1 带式压滤脱水机

带式压滤脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。

一般带式压滤脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统构成。作机型选择时，应从以下几个方面加以考虑：

（1）滤带。要求其具有较高的抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点，同时还应考虑污泥的具体性质，选择适合的编织纹理，使滤带具有良好的透气性能及对污泥颗粒的拦截性能。

（2）辊压筒的调偏系统。一般经过气动装置完成。

（3）滤带的张紧系统。一般也由气动系统来控制。滤带张力一般控制在0.3～0.7MPa，常见值为0.5MPa。

（4）带速控制。不同性质的污泥对带速的要求各不相同，即对任何一种特定的污泥都存在一个极佳的带速控制范围，在该范围内，脱水系统既能保证一定的处理能力，又能得到高质量的泥饼。

带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时，由于带式压滤脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家能够生产这种设备。在污水处理工程建设决策时，能够选用带式压滤机以降低工程投资。

4.2 离心式脱水机

离心式脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转鼓腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转鼓内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转鼓的锥端，经转鼓周围的出口连续排出，液体则由堰口溢流排出转鼓，汇集后排出脱水机。

离心脱水机关键的部件是转鼓，转鼓的直径越大，脱水处理能力越大，但制造及运行成本都相当高，很不经济。转鼓的长度越长，污泥的含固率就越高，但转鼓过长会使性能价格比下降。使用过程中，转鼓的转速是一个重要的控制参数，控制转鼓的转速，使其既能获得较高的含固率又能降低能耗，是离心脱水机运行好坏的关键。当前，多采用低速离心脱水机。在作离心式脱水机选型时，因转鼓或螺旋的外缘极易磨损，对其材质有特殊要求。新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块，以便更换。装配块的材质一般为碳化钨，价格昂贵。

离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。前些年，国内只有为数不多的几个厂家能够生产小型离心脱水机，如果选择大型离心脱水机，就只能依靠进口，会增加工程投资，同时，离心脱水机受污泥负荷的波动影响较大，对运行人员的素质要求较高，因此一般污水处理厂均不采用离心脱水工艺。但近几年来，随着科技进步，离心式脱水机的脱水技术在国外有了长足进展，例如瑞典Alfa Laval公司生产的螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达30%以上，而且操作是在全封闭的环境中运行，脱水机周围没有任何污泥及污水存在，也没有恶臭气味，能够大大改进运行人员的工作环境，因而受到业界人士的青睐。近些年，国内对离心脱水机的研究和开发也取得了一定的成果。

当前国内污泥脱水中带式压滤机的应用较为广泛，而离心脱水机是近几年才日益受到人们的重视，人们对带式压滤机和离心脱水机的性能比较和讨论也很多。以下为离心脱水机生产厂商提出的离心脱水机相对带式压滤机的优势：

（1）卧螺离心机利用离心沉降原理，使固液分离，由于没有滤网，不会引起堵塞，而带机利用滤带使固液分离，为防止滤带堵塞，需高压水不断冲刷。

（2）离心机适用各类污泥的浓缩和脱水，带机也适用各类污泥，但对剩余活性污泥需投药量大且脱水困难。

（3）离心机在脱水过程中当进料浓度变化时，转鼓和螺旋的转速差和扭矩会自动跟踪调整，

因此可不设专人操作，而带式压滤机在脱水过程中当进料浓度变化时，带速、带的张紧度、加药量、冲洗水压力军需调整，操作要求较高。

（4）在离心机内，细小的污泥也能与水分离，因此絮凝剂的投加量较少，一般混合污泥脱水时的加药量为1.2kg/t（干泥），污泥回收率为95%以上，脱水后泥饼的含水率为65%～75%左右，而带式压滤机由于滤带不能织得太密，为防止细小的污泥漏网，需投加较多的絮凝剂以使污泥形成较大絮团，一般混合污泥脱水时的加药量大于3kg/t（干泥），污泥回收率为90%左右，脱水后泥饼含水率80%左右。

（5）离心机每立方米污泥脱水耗电为1.2kW/m³，运行时噪音为76～80db，全天24h连续运行，除停机外，运行中不需清洗水；而带机每立方米污泥脱水耗电为0.8kW/m³，运行时噪音为70～75db，滤布需松弛保养，一般每天只安排二班操作，运行过程中需不断用高压水冲洗滤布。

（6）离心机占用空间小，安装调试简单，配套设备仅有加药和进出料输送机，整机全密封操作，车间环境好；而带机占地面积大，配套设备除加药和进出料输送机外，还需冲洗泵，空压机，污泥调理器等等，整机密封性差，高压清洗水雾和臭味污染环境，如管理不好，会造成泥浆四溢。

不过对以上论点中除了脱水污泥饼含水率低、占用面积小、安装基建费用低等是公认的离心脱水机相对带式压滤机的优势外，对其它方面人们的争论还比较多。而且，设备成本高、电耗大、噪音等还是离心脱水机尚需进一步解决的问题。

4.3 板框式压滤脱水机

板框式压滤机的结构由三部分组成：

（1）机架：机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧头，两侧的大梁将二者连接起来，大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。

①止推板：它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上，厢式过滤机的止推板中间是进料孔，四个角还有四个孔，上两角的孔是洗涤液或压榨气进口，下两角为出口（暗流结构还是滤液出口）。

②压紧板：用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。

③大梁：是承重构件，根据使用环境防腐的要求，可选择硬质聚氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料等涂覆。

（2）压紧机构：手动压紧、机械压紧、液压压紧。

①手动压紧：是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将滤板压紧。

②机械压紧：压紧机构由电动机（配置先进的过载保护器）、减速机、齿轮副、丝杆和固定螺母组成。压紧时，电动机正转，带动减速器、齿轮副，使丝杆在固定丝母中转动，推动压紧板将滤板、滤框压紧。当压紧力越来越大时，电机负载电流增大，当大到保护器设定的电流值时，达到极大压紧力，电机切断电源，停止转动。由于丝杆和固定丝母有可靠的自锁螺旋角，能可靠地保证工作过程中的压紧状态。退回时，电机反转，当压紧板上的压块触压到行程开关时退回停止。

③液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫法兰卡片液压站的结构组成有：电机、油泵、溢流阀（调节压力）、换向阀、压力表、油路、油箱。液压压紧机构压紧时，由液压站供高压油，油缸与活塞构成的元件腔充满油液，当压力大于压紧板运行的摩擦阻力时，压紧板缓慢地压紧滤板，当压紧力达到溢流阀设定的压力值（由压力表指针显示）时，滤板、滤框（板框式）或滤板（厢式）被压紧，溢流阀开始卸荷。这时，切断电机电源，压紧动作完成，退回时，换向阀换向，压力油进入油缸的有杆腔，当油压能克服压紧板的摩擦阻力时，压紧板开始退回。液压压紧为自动保压时，压紧力是由电接点压力表控制的，将压力表的上限指针和下限指针设定在工艺要求的数值，当压紧力达到压力表的上限时，电源切断，油泵停止供油，由于油路系统可能产生的内漏和外漏造成压紧力下降。当降到压力表下限指针时，电源接通，油泵开始供油，压力达到上限时，电源切断，油泵停止供油，这样循环以达到过滤物料的过程中保证压紧力的效果。

（3）过滤机构

过滤机构由过滤板、滤框、滤布、压榨隔膜组成，滤板两侧由滤布包覆，需配置压榨隔膜时，一组滤板由隔膜板和侧板组成。隔膜板的基板两侧包覆着橡胶隔膜，隔膜外边包覆着滤布，侧板即普通的滤板。物料从止推板上的进料孔进入各滤室，固体颗粒因其粒径大于过滤介质（滤布）的孔径被截留在滤室里，滤液则从滤板下方的出液孔流出。滤饼需要榨干时，除用隔膜压榨外，还能够压缩空气或蒸汽，从洗涤口通入，气流冲去滤饼中的水分，以降低滤饼的含水率。

①过滤方式：滤液流出的方式分为明流过滤和暗流过滤。

明流过滤：每个滤板的下方出液孔上装有水嘴，滤液直观地从水嘴里流出。暗流过滤：每个滤板的下方设有出液通道孔，若干块滤板的出液孔连成一个出液通道，由止推板下方的出液孔相连的管道排出。

②洗涤方式：滤饼需要洗涤时，有明流双向洗涤和单向洗涤，暗流双向洗涤和单向洗涤。

明流单向洗涤：洗液从止推板的洗液进孔依次进入，穿过滤布再穿过滤饼，从无孔滤板流出，这时有孔板的出液水嘴处于关闭状态，无孔板的出液水嘴处于开启状态。

明流双向洗涤：洗液从止推板上方的两侧洗液进孔先后两次洗涤，即洗液先从一侧洗涤再从另一侧洗涤，洗液的出口同进口是对角线方向，因此又叫双向交叉洗涤。

暗流单向洗涤：洗液从止推板的洗液进孔依次进入有孔板，穿过滤布再穿过滤饼，从无孔滤板流出。

暗流双向洗涤：洗液从止推板上方的两侧的两个洗液进孔先后两次洗涤，即洗涤先从一侧洗涤，再从另一侧洗涤，洗液的出口同进口是对角线方向，因此又叫暗流双向交叉洗涤。

（3）滤布：滤布是一种主要过滤介质，滤布的选用和使用，对过滤效果有决定性的作用，选用时要根据过滤物料的pH值，固体粒径等因素选用合适的滤布材质和孔径以保证低的过滤成本和高的过滤效率。使用时，要保证滤布平整不打折，孔径畅通。板框式压滤机是经过板框的挤压，使污泥内的水经过滤布排出，达到脱水目的。它主要由凹入式滤板、框架、自动-气动闭合系统侧板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。设备选型时，应考虑以下几个方面：

①对泥饼含固率的要求。一般板框式压滤机与其它类型脱水机相比，泥饼含固率高，可达35%，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。

②框架的材质。

③滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀，滤布要具有一定的抗拉强度。

④滤板的移动方式。要求能够经过液压-气动装置全自动或半自动完成，以减轻操作人员劳动强度。

⑤滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。与其它型式脱水机相比，板框式压滤机的缺点是占地面积较大。

板框式压滤机因动力消耗大、产量低、操作不连续等原因，在水厂中已逐渐不采用，在工业污水处理中使用量仍较大，当前已有塑料板框，预加压脱水等新技术推广使用。

当前国际上开发并推广应用离心式污泥脱水机，因其占地面积小、污泥脱水率高、产率高、自动化程度高，在污水处理厂使用比例逐渐扩大。近年来还发展了传统的带式滤机与机械浓缩设备相结合的污泥浓缩脱水一体化装置，能够取消重力浓缩池。

5 污泥干化（干燥）
污泥无论来自工业还是市政，其处理的一个可行目标就是使所有来自工业中的污染物作为原料返回到工艺中去。所有的污染物事实上都是中间过程流失的原料，造成流失的媒介大多数情况下是水，去除水，将使得大量的潜在污染物能够重新得到利用。

污泥所含的污染物一般均有很高的热值，可是由于大量水分的存在，使得这部分热值无法得到利用。如果焚烧高含水率的污泥，不但得不到热值，还需要大量补充燃料才能完成燃烧。

如果将污泥的含水率降到一定程度，燃烧就是可能的，而且，燃烧所得到的热量能够满足部分甚至全部进行干化的需要。同样的道理，无论制造建材还是其它利用，减少含水率是关键。因此，能够说污泥干化或半干化事实上是污泥资源化利用的第一步。

5.1 污泥干化概述

干燥是为了去除水分，水分的去除要经理两个主要过程：

（1）蒸发过程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸气低于介质（气体）中的水蒸气分压，水分从物料表面移入介质。

（2）扩散过程：是与汽化密切相关的传质过程。当物料表面水分被蒸发掉，形成物料表面的湿度低于物料内部湿度，此时，需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。

上述两个过程的持续、交替进行，基本上反映了干燥的机理。干燥是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成、并行不悖的过程来完成的，一般来说，水分的扩散速度随着污泥颗粒的干燥度增加而不断降低，而表面水分的汽化速度则随着干燥度增加而增加。由于扩散速度主要是热能推动的，对于热对流系统来说，干燥器一般均采用并流工艺，多数工艺的热能供给是逐步下降的，这样就造成在后半段高干度产品干燥时速度的减低。对热传导系统来说，当污泥的表面含湿量降低后，其换热效率急速下降，因此必须有更大的换热表面积才能完成水分的蒸发。

污泥干燥中所谓的干化和半干化的区别在于干燥产品的含水率不同。“全干化”指较高含固率的类型，如含固率85%以上；而半干化则主要指含固率在50～65%之间的类型。

如果说干化的目的是卫生化，则必须将污泥干燥到较高的含固率，高达90%以上，此时，污泥所含的水分大大低于环境温度下的平均空气湿度，回到环境中时会逐渐吸湿。

如果说干化的目的仅仅是减量化，则会产生不同的含固率要求。将含固率20%的湿泥干化到90%或干化到60%，其减量比例分别为78%和67%，相差仅11个百分点。根据处理目的的不同，事实上要求不同的含固率。比如填埋，填埋场的垃圾含固率平均低于60%，要求污泥达到90%含固率从经济上来讲没有实际意义。

因此，将污泥干燥到该处理环境下的平衡稳定湿度，即周围空气中的水蒸气分压与物料表面上的水蒸气压达到平衡，应该是经济合理的要求。

有些污泥干化工艺能够将湿污泥处理至含固率50～65%，而这时的处理量明显高于全干化时的处理量。其原因有两个：

首先，对于干燥系统来说，干燥时间决定了干燥器的处理量。当物料的含水率较高（所谓半干化）时，蒸发相同水量的时间要少于含水率高的情况（所谓全干化），单位处理时间内能够有更高的处理量。

其次，污泥在不同的干燥条件下失去水分的速率是不一样的，当含湿量高时，失水速率高，相反则降低。大多数干化工艺需要20～30分钟才能将污泥从含固率20%干化至90%。

5.2 污泥干化工艺

干化意味着在单位时间里将一定数量的热能传给物料所含的湿分，这些湿分受热后汽化，与物料分离，失去湿分的物料与汽化的湿分被分别收集起来，这就是干化的工艺过程。

从设备角度来描述这一过程，包括上料、干化、气固分离、粉尘捕集、湿分冷凝、固体输送和储存等。

如果因物料的性质（粘度、含水率等）可能造成干化工艺的不稳固性的（如黏着、结块等），则有必要采用部分干化后产品与湿物料混合的工艺（返料、干泥返混）。此时，在上料之前和固体输送之后应相应增加输送、储存、分离、粉碎、筛分、提升、混合、上料等设备。

（1）污泥干化的加热方式：直接干化和间接干化。

干化是依靠热量来完成的，热量一样都是能源燃烧产生的。燃烧产生的热量存在于烟道气中，这部分热量的利用形式有两类：

①直接利用：将高温烟道气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是热量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性质，也将带来排放问题，因高温烟道气的进入是连续的，因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特别处理后排放。

（2）间接利用：将高温烟道气的热量通过热交换器，传给某种介质，这些介质可能是导热油、蒸汽或者空气。介质在一个封闭的回路中循环，与被干化的物料没有接触。热量被部分利用后的烟道气正常排放。间接利用存在一定的热缺失。

对干化工艺来说，直接或间接加热具有不同的热效率缺失，也具有不同的环境影响，是进行项目环评和经济性考察的重要内容。

直接加热形式中热源烟气直接成为介质，其热效率接近燃烧效率本身。其余加热形式均是通过换热设备将热传给某种介质的间接加热。烟气可以通过热交换器将热量传给空气，空气作为换热介质与湿物料进行接触。烟气可以提高热交换器将热传递给导热油或蒸汽，然后利用导热油或蒸汽来加热金属或工艺气体，由金属热表面或工艺气体与湿物料进行接触。这两类通过热交换器的换热均形成一定的热缺失，一般来说在8～15%之间。

以导热介质为热油对间接干化工艺加以说明：热源与污泥无接触，换热是通过导热油进行的，相应设备为导热油锅炉。

导热油锅炉在我国是一种成熟的化工设备，其标准工作温度为280°，这是一种有机质为主要成分的流体，在一个密闭的回路中循环，将热量从燃烧所产生的烟气转移到导热油中，再从导热油传给介质（气体）或污泥本身。导热油获得热量和将热量给出的过程形成一定的热量缺失。一般来说，导热油锅炉的热效率介于80%～90%之间，含废热利用。

根据干燥器的蒸发量，以及该干燥工艺的实际热能消耗，可以得到一个每小时热能净消耗的需求量，将导热油锅炉的热效率考虑进来，即可得到导热油锅炉的选型参照标准。

（3）污泥干化厂的系统组成：

一般来说，干化工艺需要配备以下基础配套设施，但根据工艺可能有较大变化：

①冷却水循环系统：用于干泥产品的冷却等。

②冷凝水处理系统：工艺气体及其所含杂质的洗涤等。

③工艺水系统：用于安全系统的自来水。

④电力系统：整个系统的供电。

⑤压缩空气系统：启动阀门的控制。

⑥氮气储备系统：干泥料仓以及工艺回路的惰性化。

⑦除臭系统：湿泥料斗、储仓、工艺回路的不可凝气体的处理。

⑧制冷系统：导热油热量撤除。

⑨消防系统：为整厂配置的灭火系统和安全区。

（4）干泥返混：

进料含水率的变化对于干化系统来说是非常重要的经济参数。这个数值越低，意味着投资更大。此外，它还是一个有关安全性的重要参数。

含水率因不同来源的湿泥（可能来自几个不同的污水处理厂）、脱水机的运行不正常（机械故障、机械效率降低、更换絮凝剂或改变添加量）等原因，可能出现波动。当波动幅度超过一定范围时，就可能对干化的安全性形成威胁。

产生危险的原因在于干燥系统本身的特点。一般干燥系统在调试的过程中，给热量及其相关的工艺气体量已经确定，仅经过监测干燥器出口的气体温度和湿度来控制进料装置的给料量。

给热量的确定，意味着单位时间里蒸发量的确定。当进料含水率变化，而进料量不变时，系统内部的湿度平衡将被打破，如果湿度增加，可能导致干化不均；如果湿度减少，则意味着粉尘量的增加和颗粒温度的上升。

全干化系统的含水率变化较为敏感，在直接进料时，理论上只允许2个百分点的波动（如设定20%，而实际22%），此时由于污泥水分的急剧减少，干燥器内产品的温度会飞升，形成危险环境。由于这一区间非常狭小，对调整湿泥进料量的监测反馈系统要求较高。

解决湿泥含水率变化敏感性的好方法是在可能的范围内降低产品的含固率。当含固率从90%降为80%时，理论上可允许5个百分点的波动（如设定20%，则实际25%）。

大多数全干化工艺都采用了干泥返混。这样做的目的一般都是为了避免污泥的胶粘相特性使之在干燥器内易于黏着、板结，另外一个好处正是由此扩大了可允许的湿泥波动范围。

干泥干混一般要求将原含固率20～25%的湿泥，经过添加相当于湿泥重量1～2倍的已经干化到90%以上的干泥细粉，将其混合到平均含固率60～70%。从绝干物质量上增加了7～10倍以上。如果将干燥器的湿泥进料含固率设定为60%，其理论波动范围能够达到66%，这对返混工艺来说应该是能够轻松实现的了。

5.3 污泥干化设备

当前，全世界大约有50余家污泥干燥公司，包括：Andritz Group, Baker-rullman, Berlie Technologies Inc, Flo-Dry, 大川原公司，奈良，西格斯，USFilter，Atlas-Stord等。市场上的污泥干燥设备主要有：

三通式回转圆筒干燥机（即转鼓干燥机）、间接加热式回转圆筒干燥机、带粉碎装置的回转圆筒干燥机、流化床干燥机、碟式干燥机、桨叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机、太阳能污泥干燥房等。

（1）三通式回转圆筒干燥机

干燥过程介绍：由于普通的回转圆筒干燥机，包括三通式回转圆筒干燥机，只能干燥颗粒状的物料。因此，湿污泥首先要与干污泥进行混合，产生含水为40%左右的半干污泥，然后再进入三通式回转圆筒干燥机进行干燥。干湿污泥的比例大约为1.5～2。因此，此系统需要混合机，粉碎机和筛分机，整个系统的投资很大。

其运行参数为：热空气进口温度为650°，热空气出口温度为100°，蒸发每磅水需消耗1600BTU的热量，折合每公斤水需消耗8170KJ的热量。

（2）普通回转圆筒干燥机

普通回转圆筒干燥机的工艺流程与三通式回转圆筒干燥机相似，只是能耗稍高。

转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。湿物料从左端上部加入，经过圆筒内部时，与经过筒内的热风或加热壁面进行有效地接触而被干燥，干燥后的产品从右端下部收集。在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。干燥过程中所用的热载体一般为热空气、烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过干燥器后，一般由旋风除尘器将气体中挟带的细粒物料捕集下来，废空气则经旋风除尘器后放空。

回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠、操作弹性大、适应性强、处理能力大，广泛使用于冶金、建材、轻工等部门。回转圆筒干燥器一般适用于颗粒状物料，也可用部分掺入干物料的办法干燥粘性膏状物料或含水量较高的物料，并已成功地用于溶液物料的造粒干燥中。

回转圆筒干燥机的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。湿物料从高端上部加入，与经过筒体内的热风或加热壁面进行有效接触被干燥，干燥后的产品从低端下部收集。在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。筒体内壁上装有抄板，它不断地把物料抄起又洒下，使物料的热接触表面增大，以提高干燥速率并促使物料向前移动。回转圆筒干燥机是传统干燥设备之一，由于有其它干燥设备不可替代的一些特点，因此人们在不断地进行优化改进后，当前仍被广泛使用于冶金、建材、化工等领域。

（3）间接加热式回转圆筒干燥机

间接加热式回转圆筒干燥机的工艺流程与三通式回转圆筒干燥机相似。

（4）带粉碎装置的回转圆筒干燥机

由于带粉碎装置的回转圆筒干燥机可直接干燥湿污泥，因此不需要混合过程，也就不需要混合机，粉碎机和筛分机。而且回转圆筒干燥机很短，整个系统的投资小。

可是，对于湿污泥的干燥，其终水分只能达到30%～40%，如果干燥到10%以下水分，需要两级干燥。

如果干燥后的污泥用于焚烧，30%～40%已经足够，关于这点，在后面再详细论述。

由于直接干燥湿污泥，而且回转圆筒干燥机很短，因此可采用较高的进口温度。对于污泥干燥，其进口温度可达850°以上。因此热能消耗比上述的所有回转圆筒干燥机都低，每公斤水需消耗7659KJ的热量（对于两级干燥）。

（5）带式干燥机

带式干燥机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥介质数量、温度、湿度和尾气循环量操作参数，可进行独立控制，从而保证带干机工作的可靠性和操作条件的优化。带干机操作灵活，湿物进料，干燥过程在完全密封的箱体内进行，劳动条件较好，避免了粉尘的外泄。

物料由加料器均匀地铺在网带上，网带采用12～60目不锈钢丝网，由传动装置拖动在干燥机内移动。干燥机由若干单元组成，每一单元热风独立循环，部分尾气由专门排湿风机排出，废气由调节阀控制，热气由下往上或由上往下穿过铺在网带上的物料，加热干燥并带走水分。网带缓慢移动，运行速度可根据物料温度自由调节，干燥后的成品连续落入收料器中。上下循环单元根据用户需要可灵活配备，单元数量可根据需要选取。

（6）桨叶式干燥机

空心桨叶干燥机主要由带有夹套的W形壳体和两根空心桨叶轴及传动装置组成。轴上排列着中空叶片，轴端装有热介质导入的旋转接头。干燥水分所需的热量由带有夹套的W形槽的内壁和中空叶片壁传导给物料。物料在干燥过程中，带有中空叶片的空心轴在给物料加热的同时又对物料进行搅拌，从而进行加热面的更新，是一种连续传导加热干燥机。

加热介质为蒸汽，热水或导热油。加热介质通入壳体夹套内和两根空心桨叶轴中，以传导加热的方式对物料进行加热干燥，不同的物料空心桨叶轴结构有所不同。

物料由加料口加入，在两根空心桨叶轴内的搅拌作用下，更新介面，同时推进物料至出料口，被干燥的物料由出料口排出。

桨叶式干燥机需要由蒸汽或导热油提供热量，因此需要锅炉及锅炉房。另外其产品是粉状，对存储和使用不方便。在干燥后，需要进行造粒。在小型废水处理厂得到广泛的应用。

（7）盘式干燥机

工艺的能源采用天然气或沼气，利用热油炉加热导热油，然后经过导热油在干燥器圆盘和热油炉之间的循环，将热量间接传递给污泥颗粒，从而使污泥干化。污泥涂层机为盘式工艺的重要设备，循环的干燥污泥颗粒在此被涂覆上一层薄的湿污泥，涂覆过的污泥颗粒被送入污泥颗粒干燥器，均匀的散在顶层圆盘上。经过与中央旋转主轴相连的耙臂上的耙子的作用，污泥颗粒在上层圆盘上作圆周运动，从内逐渐扫到圆周的外延，然后散落到第二层圆盘上，借助于旋转耙臂的推动作用，污泥颗粒从干燥器的上部圆盘经过干燥器直至底部圆盘。

每个污泥颗粒平均循环5到7次，每次都有新的湿污泥层涂覆到输入的颗粒表面，形成一个坚硬的圆形颗粒。

干燥后的颗粒进入分离料斗，一部分颗粒被分离出再返回涂层机，另一部分粒径合格颗粒经过进一步冷却后送入颗粒储存料仓。

排气风机将污泥干燥器中的气体抽出，经冷凝器去除气体中的气态水后，送入热油锅炉中，经高温焚烧，彻底去除气味后高空排放。

盘式干燥机的结构如下：

与桨叶式干燥机相似，好处是工艺简单，尾气量少，容易处理。也需要由蒸汽或导热油提供热量。因此需要锅炉及锅炉房。

可是盘式干燥机的传热效果是上述所有干燥机中较差的，因此盘式干燥机的体积庞大，造价高。

（8）碟式干燥机

碟式干燥机能够对污泥进行半干或全干处理。其产品也是粉状。

其它设备，在污泥干燥方面应用较少。

（9）太阳能干燥工艺

将脱水后的污泥放置于温室中，利用太阳能蒸发污泥中的水分即可获得百分之60～80的干化污泥，运行中可利用搅拌轮将污泥翻转平铺在地板上或增加强制通风以提高蒸发效率。这种工艺设计简单，投资运行费用低，但需要很大的占地面积，适合于产泥量较低，污泥用作农业应用，并需长期储存的场合。

（10）流化床干燥工艺

工艺的热能采用蒸汽，经过换热器将热量间接传递给污泥，从而使污泥干化。工艺的主要设备为流化床干燥器。污泥直接送入流化床干燥器内，无需任何前段准备。在流化床内经过激烈的流态化运动形成均匀的污泥颗粒，整个系统在一封闭性的气体回路中运行，干化系统中的细颗粒在旋风除尘器中被收集，然后与少量湿污泥混合后送回污泥干燥器。经除尘后的气体中含有大量的气态水，需要经过污水厂出水冷却回收气态水后方可进入鼓风机，经增压后返回流化床干燥器。

在运行期间，循环的气体自称惰性化，氧气的含量降低到几乎为零。流化床干燥机的干化能力由能量的供应所决定，即由热油温度或蒸汽温度决定。根据所能获得的热量和床内的固定温度，一个特定的水蒸发量被确定。进料量的波动或进料水分的波动，在连续供热温度保持恒定的情况，会使蒸发率发生变化。一旦温度变化，自动控制系统分别经过每台泵的变频调速控制器调节给供料分配器供料泵的供料速率，从而使干燥机的温度保持恒定。根据污泥的特定和污泥的含水率，污泥的进料量有所变化。

干化颗粒经冷却后，经过被密闭安装在惰性气体环境中的传送带送至干颗粒储存料仓。为保证安全，料仓同时被惰性气体化。干化系统中产生的少量废气被送入生物过滤器，经生物除臭处理后排入大气。

纵观40年来污泥干化技术的发展历程，能够看出，污泥干化采用的仍是几十年前的传统干燥技术，只不过经过一定的改造，以使之更适应污泥这种物料而已。在污泥干化领域，至今仍不断有新的技术出现，可是在近期内发现一种更好的、革命性的技术来代替一切，其可能性很小。

绝大多数干化设备是已经存在几十年甚至上百年的“古老”技术，这方面的技术壁垒并不高。干化工艺是一种综合性、实验性和经验性很强的生产技术，其核心在于干燥器本身。

对干化技术进行不断的优化努力，一直是以安全性为目标的，而解决安全性的出路极为有限，它仍然是以干燥器结构为中心，综合一系列边缘技术的持续不断的改进过程。

考虑到污泥干化完全是污水处理的延申，而中国污水厂污泥的治理仍处于起步阶段，因此其前景非常广阔，所有的新技术、新工艺都将有一个广阔的发展空间。

6 污泥处理工艺选择

根据当前世界上污泥处理的可行方案，以及未来的立法趋势。结合中国的具体情况，才能提出合理的污泥处理方案。

6.1 污泥干化工艺选择

污泥干化处理技术要求先进可靠，污泥干化处理厂要求自动化水平高，因此工艺选择时需进行全方位的比较。

（1）污泥干化处理技术呈现出多样化的格局，各种工艺均有优缺点，需结合不同处理情况综合考虑。

①投资成本：设备投资费用高，主要设备军需进口，要充分考虑设备的使用年限、备品备件的更换频率等。

②运行成本：主要为电耗、药耗与日常维护等费用。

③系统安全评估：干化系统的含氧率，管道的密封性，厂房的通风等。

④日常维护工作：包括易损件的更换，停机维护时的操作。

（2）污泥干化装置投资费用很高，设备购置时能够考虑“引进技术、国内加工”的方式降低投资成本，还能培育国内环保设备生产能力。

（3）由于国内已建成的污泥干化厂很少，缺少必要的运行数据和经验，实践中可考虑先建设小规模试验性生产线，学习并积累建设与运行管理经验。

污泥处理“资源化”不是目的，而是一个重要原则，不能盲目的分割整个处理过程而强调实现能量回收和物质回用，应从处理技术的发展程度考虑。

6.2 污泥干化-焚烧工艺选择

当前，污泥的焚烧有两种情况：采用流化床或多级焚烧炉在处理厂内进行焚烧；干燥后运到其它地方进行焚烧，如电厂、水泥厂、砖厂等地方。

在考虑合理的污泥处理方案时，不但要考虑到技术的可行性，未来的立法趋势，更为重要的是要结合中国的国情，否则投资巨大的环保项目只能是摆设。

因此，合理的技术方案应该是先将湿污泥干燥到水分为30～40%的颗粒状污泥，此时污泥热值为1560～1820kcal/kg（对于绝干污泥热值为2600kcal/kg）。而且粒度也正是流化床燃烧炉的燃烧粒度。干燥后的污泥再进入流化床燃烧炉焚烧。因此，无论是从热值，还是其粒度来看，焚烧没有任何问题。

要选择合理的污泥处理工艺就需要考虑当前的能源价格和能源结构。

在美国，能源主要是天然气和电能。因此，几乎所有的污泥干燥都是采用天然气作为能源的。在绝大数地方，想采用煤作为能源几乎不可能。在中国的许多大中城市，煤也被禁止直接作为能源使用。

由于污泥干化和污泥焚烧相结合比单污泥焚烧一次性投资少，处理成本低，故污泥干化往往是焚烧的前处理。北京市清河污水厂二期工程和天津市咸阳路污水厂，拟先建污泥干化装置。污泥干化可使污泥含水率控制在10%～40%，减少了污泥的体积和重量，降低了运输费和填埋费，而且污泥的臭味大为减少。

如脱水污泥与垃圾一并焚烧，国外的经验是每吨垃圾添加15%～20%含水率为30%的污泥。污泥的干化和焚烧，可能将是一些大城市大型污水处理厂的发展方向。当然，由于国外对焚烧炉排尘有严格的要求，除了采用电除尘，还要降温加温，加酸加碱，达到无烟尘排放。