1 前言

随着社会的发展和人类的进步，人们对生存环境的保护和改善意识不断加强。加之，国家对环境保护政策实施力度不断加强，使全国范围内污水处理率不断提高，各城市纷纷建设污水处理厂，大、中、小型污水处理厂已达几百座，而且还在迅速增加。

各污水处理厂都面临着如何处置每天产生的大量剩余污泥的问题。在我国目前尚无妥善的处置方法，加之，致病菌的超标，传统上用作农肥，不能完全符合卫生标准。特别是天津市作为老工业城市，污水中工业废水的比例一直较高，污泥中含有一定比例的重金属物质长期使用会在土壤中富集，造成土地板结，因此近年来污水处理厂脱水污泥无适当出路随意堆放造成二次污染，污泥处置问题已经成为多数污水处理厂亟待解决的问题，污泥处置是否妥当已关系到污水处理厂的生存。

纵观欧美一些国家进入80年代末期，由于污泥在农用、填埋、投海上的各种限制条件和不利因素的逐渐突出，也由于污泥热干化技术在欧美等国家一些污水处理厂的成功应用，使污泥干化技术在西方工业发达国家很快推广开来。例如：欧盟在80年代初只有数家污水处理厂采用污泥热干化设备处理污泥，但到1994年底已有100家污泥干化处理厂，并且还在逐年增加。这项技术同时也得到了越来越多发展中国家环境工程界的重视，也为我国污泥处置提供了宝贵的经验。

2 污泥干化设备的类型

2.1 按热介质与污泥接触的方式划分

（1）直接加热式。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，是对流干化技术的应用。

（2）间接加热式。将燃烧炉产生的热气通过蒸汽、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，是传导干化技术的应用。

（3）“直接-间接”联合式干燥；即是“对流-传导技术”的结合。

2.2 按设备的形式划分

转鼓式、转盘式、带式、螺旋式、离心干化机、喷淋式多效蒸发器、流化床、多重盘管式、薄膜式、浆板式等多种形式。

2.3 按干化设备进料方式和产品形态划分

一种是采用干料返混系统，湿污泥在进料前先与一定比例的干泥混合，然后才进入干燥器，产品为球状颗粒，是干化、造粒结合为一体的工艺；另一种是湿污泥直接进料，产品多为粉末状。

3 发达国家污泥干化技术和设备

结合在欧美的实际考察情况，就目前西方国家主要采用的几家公司的污泥干化技术和设备，介绍其工作原理和工艺流程。

3.1 直接加热转鼓干化技术

工作原理是：脱水后的污泥从污泥漏斗进入混合器，按比例充分混合部分已经被干化的污泥，使干湿混合污泥的含固率达50%～60%，然后经螺旋输送机运到三通道转鼓式干燥器中。

在转鼓内与同一端进入的流速为1.2～1.3m/s、温度为700℃左右的热气流接触混合集中加热，经25min左右的处理，烘干后的污泥被带计量装置的螺旋输送机送到分离器，在分离器中干燥器排出的湿热气体被收集进行热力回用，带污染的恶臭气体被送到生物过滤器处理达到符合环保要求的排放标准，从分离器中排出的干污泥其颗粒度可以被控制，再经过筛选器将满足要求的污泥颗粒送到贮藏仓等候处理。

干化的污泥干度达92%以上或更高。干燥的污泥颗粒直径可控制在1～4mm，这主要考虑了用干燥的污泥作为肥料或园林绿化的可能性。细小的干燥污泥被送到混合器中与湿污泥混合送入转鼓式干燥器，用于加热转鼓干燥器的燃烧器可使用沼气、天然气或热油等为燃料。

分离器将干燥的污泥和水汽进行分离，水汽几乎携带了污泥干燥时所耗用的全部热量，这部分热量需要充分回收利用。因此水汽要经过冷凝器，冷凝器冷却水入口温度为20℃，出水温度为55℃，被冷却的气体送到生物过滤器处理完全达到排放标准后排放。

该干化系统特点是：在无氧环境中操作，不产生灰尘，干化污泥呈颗粒状，粒径可以控制，采用气体循环回用设计减少了尾气的处理成本。

3.2 间接加热转鼓干化技术

脱水后的污泥输送至干化机的进料斗，经过螺旋输送器送至干化机内，螺旋输送器可变频控制定量输送。干化机由转鼓和翼片螺杆组成，转鼓通过燃烧炉加热，转鼓转速为1.5r/min。翼片螺杆通过循环热油传热，转速为0.5r/min。

转鼓和翼片螺杆同向或反向旋转，污泥可连续前移进行干化，转鼓沿长度方向分布为三个燃烧炉温度区域，分别为370℃，340℃和85℃。翼片螺杆内的热油温度为315℃。转鼓经抽风，其内部为负压，水汽和尘埃无法外逸。污泥经转鼓和翼片螺杆推移和加热被逐步烘干并磨成粒状，在转鼓后端低温区经过S形空气止回阀由干泥螺杆输送器送至储存仓。污泥蒸发出的水汽通过系统抽风机送至冷凝和洗涤吸附系统。

该干化系统的特点是：流程简单，污泥的干度可控制，干化器终端产物为粉末状。

3.3 离心干化技术（即脱水干化一体机）

稀污泥自浓缩池或消化池进入离心干化机，干化机内的离心机对污泥进行脱水，经机械离心脱水后的污泥呈细粉状从离心机卸料口高速排出，高热空气以适当的方式引入到离心干化机的内部，遇到细粉状的污泥并以极短的时间将其干化到含固率80%左右。干化后的污泥颗粒经气动方式以70℃的温度从干化机排出，并与湿废气一起进入旋流分离器进行分离。一部分湿废气进入洗涤塔，在洗涤塔中湿废气中的大部分水分被冷凝析出，净化后的废气以40℃的温度离开洗涤塔。

该干化系统的特点是：流程简单，省去了污泥脱水机及从脱水机至干化机的存储、输送、运输装置。

3.4 间接式多盘干燥技术（珍珠工艺）

其工作原理是：机械脱水后的污泥（含固率25%～30%）送入污泥缓冲料仓，然后通过污泥泵输送至涂层机，在涂层机中再循环的干污泥颗粒与输入的脱水污泥混合，干颗粒核的外层涂上一层湿污泥后形成颗粒，这个涂覆过程非常重要，内核是干的（含固率＞90%），外层是一层湿污泥，涂覆了湿污泥的颗粒被送入硬颗粒造粒机（多盘干燥器），被倒入造粒机上部，均匀的散在顶层圆盘上。

通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。污泥颗粒从造粒机的上部圆盘由重力作用直至造粒机底部圆盘，颗粒在圆盘上运动时直接和加热表面接触干化。污泥颗粒逐盘增大，类似于蚌中珍珠的形成过程，形成坚实的颗粒，故也叫珍珠工艺。

干燥后的颗粒温度90℃，粒径为14mm，离开干燥机后由斗式提升机向上送至分离料斗，一部分被分离出再循环回涂层机，同时剩余的颗粒进入冷却器冷却至40℃送入颗粒储料仓。污泥干燥过程所需的能量由热油传递，温度介于230～260℃的热油在干燥机内中空的圆盘内循环，从干燥机排出的接近115℃的蒸汽冷凝，经热交换器冷凝后的热水温度为50～60℃。

此间接式多盘干燥器也叫造粒机，立式布置多级分布，间接加热。

特点：干燥和造粒过程氧气浓度＜2%，避免了着火和爆炸的危险性。颗粒呈圆形、坚实、无灰尘且颗粒均匀、具有较高的热值可作为燃料，尾气经冷凝、水洗后送回燃烧炉，将产生臭味的化合物彻底分解，所以其尾气能满足很严格的排放标准。

3.5 流化床污泥干化技术

其工作原理是：脱水污泥送至污泥计量储存仓，然后用污泥泵将污泥送至流化床污泥干燥机中的进料口并将污泥进行分配。流化床污泥干燥机从底部到顶部基本由三部分组成，在干燥机的下面是风箱，用于将循环气体分送到流化床装置的不同区域，其底部装有一块特殊的气体分布板，用来分送惰性流化气体。

在中间段，用于蒸发水的热量将通过加热热油送入流化床内。上部为抽吸罩，用来使流化的干颗粒脱离循环气体，而循环气体带着污泥细粒和蒸发的水分离开干燥机。在干燥机内干燥温度85℃，产生的污泥颗粒被循环气体流化并产生激烈的混合。

由于流化床内依靠其自身的热容量，滞留时间长和产品数量大，因此，即使供料的质量或水分有些波动也能确保干燥均匀，用循环的气体将污泥细粒和灰尘带出流化层，污泥颗粒通过旋转气锁阀送至冷却器，冷凝到小于40℃，通过输送机送至产品料仓。灰尘、污泥细粒与流化气体在旋风分离器分离，灰尘、污泥细粒通过计量螺旋输送机，从灰仓输送到螺旋混合器。

在那里灰尘与脱水污泥混合并通过螺旋输送机再送回到流化床干燥机。干燥机系统和冷却器系统的流化气体均保持在一个封闭气体回路。循环气体将污泥细粒和蒸发的水分带离流化床干燥机。污泥细粒在旋风分离器内分离，而蒸发的水分在一个冷凝洗涤器内采用直接逆流喷水方式进行冷凝。

蒸发的水分以及其它循环气体从85℃左右冷却为60℃，然后冷凝，冷凝下来的水离开循环气体流回到污水处理区，冷凝器中干净而冷却的流化气体又回到干燥机，干化污泥由冷却回路气体冷却到低于40℃。

该干化系统的特点是：无返料系统，间接加热，干燥机本身无动部件，故几乎无需维修，但干化颗粒的粒径无法控制。

3.6 小结

以上是欧美几家公司生产的污泥干化设备的简单介绍。污泥干化设备在西方国家已有相当多的工程业绩，其干化设备的种类也非常之多，除上述外还有闪蒸式干燥器、螺旋式干燥机、薄膜干燥器、喷雾式干化器、多效蒸发器、微波干化器、带式干燥机、多床干燥器等，同一类型的干化设备在不同的生产厂家也各有其特点。

目前我国污泥干化工艺用之甚少。本次天津市咸阳路污水处理厂工程首次将100t/d（含水率75%）的污泥进行干化处理，由于咸阳路污水处理厂的建设同样面临着如何科学处置污泥的重大课题，而且还承担纪庄子、北仓污水处理厂的污泥处置任务。

为此，设计对可能采用的处置方法如：焚烧、干化、填埋、堆肥、弃置等分别进行了研讨，对如何利用污泥的能量进行分析，对如何发挥污泥的效益利用污泥资源化如：制造建筑材料、绿化、肥料等可能的利用途径进行探索，通过各种方案的对比，基于经济、技术条件，根据咸阳路污水处理厂的具体情况，决定采用：“污泥填埋为主”并辅以“污泥干化”的处置方案，与处理厂同步建设市政污泥填埋场和100t/d的污泥干化车间。

污泥干化的规模约为咸阳路污水处理厂污泥量的三分之一，干化的目的是在生产中取得经验为今后彻底解决“市政污泥的处置”寻求一条科学的、因地制宜的途径。

目前国际上污泥干化设备的品种很多，欧美先进国家具有一定的生产、运行、管理经验，各种形式干化机有其不同的优点和适用条件。考虑到可能出现的各种情况，咸阳路污水处理厂决定采用两套干化设备，以便适应污泥量、沼气量大小变化和设备检修、故障时保持一台运行的可能性，同时要求干化设备能够产生不同干度污泥，以满足用于不同资源化原料如：用作填埋场的覆盖土、用于调节填埋污泥干度的混合土、建筑材料的添加剂等各种条件，另外也特别考虑利用沼气作为干化的第一能源以降低成本，尽量不使用增加运行费用的天然气、燃油等，只将其作为第二能源，保持运行中干化设备的较大使用率。这项技术的实施将积累经验为我国污泥后处置探索一条新路。

4 国外污泥干化技术进展

城市污泥的管理是一个世界性的社会和环境问题。污泥干化的优点及其在污泥管理体系中所起的作用正逐步被认同。根据实际考察，并结合污泥干化的一些技术要点简要介绍国外干化技术和设备的进展情况。

4.1 污泥干化技术简介

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。经过几十年的发展，污染干化技术的优点正逐渐显现出来：

（1）污泥显著减容，体积可减少4～5倍。

（2）形成颗粒或粉状稳定产品，污泥性状大大改善。

（3）产品无臭且无病原体，减轻了污泥有关的负面效应，使处理后的污泥更易被接受。

（4）产品具有多种用途，如作肥料、土壤改良剂、替代能源等。

所以无论填埋、焚烧、农业利用还是热能利用，污泥干化都是重要的第一步，这使污泥干化在整个污泥管理体系中扮演越来越重要的角色。20世纪90年代以来，运用污泥干化技术处理城市污泥得到迅速发展。

4.2 污泥干化设备

污泥干化设备有许多不同的种类，其中常见的类型有：

（1）直接加热式。原理为对流加热，代表设备有转鼓、流化床等。

（2）间接加热式。原理为传导或接触加热，代表设备有螺旋、圆盘、薄层、碟片、桨式等。

（3）热辐射加热式。有带式、螺旋式等。

4.3 污泥干化技术的进展

下面结合在美国的实际考察结果，就污泥干化的一些技术要点，简要介绍市场主流干化技术和设备的进展情况。

4.3.1 污泥粘结问题

现有的污泥干化设备从进料方式和产品形态上大致可以分为两类：一种是采用干料返混系统，湿污泥在进料前先与一定比例的干泥混合，含水率降至30%～40%，然后才进入干燥器，产品为球状颗粒，是结合干燥与造粒为一体的工艺；另一种是湿污泥直接进料，产品多为粉末状。干燥不同的污泥，如工业污泥和城市污泥，对设备的要求也不尽相同。起初能成功用于干燥工业污泥的设备直接用于城市污泥，却不一定能成功。

这是因为城市污泥的特性是非常粘，且在干燥过程中有一特殊的胶粘相阶段（含水率为60%左右）。在这一极窄的过渡段内，污泥极易结块，表面坚硬、难以粉碎，而里面却仍是稀泥。这为污泥的进一步干燥和灭菌带来极大困难。为了克服这一困难，达到含固率＞90%的干燥效果，就产生了干料返混工艺。

干燥器进料前先将一定比例含固率＞90%的干泥颗粒返回混合器（或称涂层机）与湿污泥混合，其过程中干粒起到如“珍珠核”的作用，湿污泥只是薄薄地包裹在干粒外面。控制混合的比例，使混合物的含水率降到30%～40%，这样使污泥直接越过胶粘相，大大减轻了污泥在干燥器内的粘结，干燥时只需蒸发颗粒表层的水分，是干燥容易进行，能耗降低。

直接加热系统出于其自身的需要，多采用干料返混。早期的间接加热系统采用湿污泥直接进料，由于湿污泥的粘结造成设备的磨蚀损耗相当严重，并由此引发了一些安全事故，其中部分设备因此停产。后来有的间接加热系统如西格斯的“珍珠工艺”也采用了干料返混，成功生产出球状颗粒，且设备运行良好，能耗也低。

其蒸发每kg水只需3100kJ的热能消耗。也有的间接加热系统，如Fenton的专利间接回转室（IRC系列）仍采用湿污泥直接进料，但其重点解决了污泥粘结的问题；它采用双螺旋推进器，两套螺旋之间互相清洁表面，并且采用不等螺距设计，尽量避免污泥在设备表面的粘结。实践表明也取得了较好的效果，并使整套污泥干化系统的设备数量大为精简。

4.3.2 尾气处理和臭味控制

国外对污泥处理的管理非常严格，它必须是环境安全的，不能产生二次污染。所以国外的污泥干化技术很重视尾气处理和臭味控制。早期的ESP直接加热系统，引入外部空气经加热后通入干燥器，蒸发污泥中的水分并运送污泥。离开干燥器后热风与干污泥颗粒分离，然后经过除尘、热氧化除臭后排放。由于热风的量很大，使得尾气处理成本非常高，这一缺陷使人们一度将兴趣转到了间接加热系统上。

后来，安德里兹的转鼓式直接加热工艺采用了气体循环回用的设计，使这一缺陷得到明显改善。在其干燥工艺中，热风经过除尘、冷凝、水洗后，85%返回转鼓，只有15%需经过热氧化除臭后排放。

这减少了尾气处理的负担，更重要的是大大减少了外部空气的引入量，将转鼓内氧气的含量维持在很低的水平，从而很大程度上提高了系统的安全性能。对于间接加热系统，尾气的量要小得多，相应尾气处理的负担要轻得多。西格斯干燥设备的尾气经冷凝、水洗后送回燃烧炉，将产生臭味的化合物彻底分解，所以其尾气能满足很严格的排放标准。

另外，无论是直接加热或间接加热系统，干燥设备内部都采用适当负压，避免了臭气的外泄，工厂的污泥仓、干燥车间、成品仓等构筑物内的气体都抽走集中处理。

4.3.3 设备安全

在老式干燥器里，起火或爆炸相当频繁，令污泥干燥设备的安全性能倍受质疑。现在，起火或爆炸的大部分原因已经明确，与爆炸有关的三个主要因素是氧气、粉尘和颗粒的温度。不同的工艺报道或许会有些差异，但总的来说必须控制的安全要素是：氧气含量＜12%；粉尘浓度＜60g/m³；颗粒温度＜110℃。现在的污泥干化技术都非常重视设备的安全性，并针对性地采取了措施来完善设计和加强管理。

对于控制氧气的含量，间接加热器如西格斯的干燥设备还附加了氮气保护来确保系统内氧气含量＜2%；直接加热器，如安德里兹的转鼓则如前所述，通过气体循环使用来控制氧气含量＜8%。系统内氧气含量的实时监测是非常重要的，在安德里兹的系统内设置了氧气超标保护，一旦氧气含量超过10%，系统会自动停机。

颗粒温度的控制关键在于控制污泥在干燥器内的停留时间，必须保持干泥中适量的水分，以避免污泥过热而燃烧，所以当污泥达到一定的干度（如90%）就需离开干燥器。这也使解决污泥在设备内的粘结问题显得尤为重要。对于粉尘的控制，采用干料返混的干燥工艺较好，而对于那些产生粉状产品的间接加热设备则需注意这个问题。

另外污泥干化厂还需考虑其它的安全因素：设计有湿污泥仓的工厂，必须考虑甲烷的产生而尽量减少湿泥的贮存时间，在安德里兹的设计中将湿泥仓中甲烷浓度控制在1%以下；干泥仓的安全同样受到重视，为防止自燃，干泥颗粒的温度必须控制在40℃以下。

4.4 小结

在新千年里，污泥干化仍将继续不断地发展、完善和受到欢迎。据预测，在欧洲未来的10年里，采用热处理的污泥量将翻一番。污泥干化设备也在向大型化发展，如安德里兹建成了欧洲较大的污泥干化厂——英国的Bransands，处理能力为蒸发水量7×5000kg/h，西格斯在巴塞罗那建了世界上较大的间接加热污泥干化厂，蒸发水量能力为4×5000kg/h。同时污泥干化设备在安全性能包括环境友好方面不断完善，设备开发商在降低能耗上所作的努力使污泥干化的经济可行性得到显著改善。

5 污泥干化技术讲解

污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质。数据显示，2010～2017年我国工业污水排放量基本维持在200亿吨/年左右，城镇生活污水排放量自354亿吨增长至600亿吨左右。一般情况下，污水处理厂处理1万吨生活污水可产生含水率80%的污泥5～8吨，处理1万吨工业污水产生10～30吨污泥。分别按照6.5吨和20吨单位产出进行推算，则2010～2017年，我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年化增长率4.6%。

污泥烘干工艺，它涉及污泥干化技术领域。其工艺步骤为：将湿污泥经过破碎、挤条成型后进入带式污泥烘干箱，经与热干燥循环空气换热换质后变为干污泥，热的干燥循环空气变为湿的低温循环空气，湿的低温循环空气经循环风机吸入热泵，并从循环风机吹入中间换热器与蒸发出风做热交换进一步降低温度，从中间换热器出风，经过水冷预冷盘管再降低温度，出风后经过蒸发器蒸发，冷凝水析出，蒸发出风经过中间冷却器与热泵回风做热交换，提升出风温度后进入冷凝器，升温后变为热干燥空气进入带式污泥烘箱循环处理。热泵干燥能耗低，无二次污染，烘干温度低，安全性高，自动化程度高，降低污泥干化成本。

6 污泥处理处置与污泥干化的难点

6.1 概述

污泥处理就是对污泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。随着我国经济的发展，城市废水排放量日益增多，污泥产生量也随之大幅度提高。国内外现有的处理处置手段主要包括卫生填埋、水体消纳、焚烧、堆肥处理、土地利用等。针对我国现有的技术来看，我国主要的污泥处置方式是填埋。较适合我国的处置方式是污泥制肥即将污泥土地化利用。随着科技进步，我国必将推出更加有效、合理的处理处置方式，实现城市污泥处理处置的减量化、无害化、稳定化和资源化。

6.2 处置方式

（1）污泥的卫生填埋：这种处置方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。

（2）污泥制肥：污泥制肥直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是极有发展潜力的一种处置方式，将脱水后含水率78%～85%的污泥，经烘干后含水率达30%～40%。经过污泥制肥设备（污泥制肥工艺方法），使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的代谢物为CO₂、H₂O和热量，大量热量使物料堆持续高温60℃，降低含水率，有效去除病原体，寄生虫卵和杂草种子，使泥达到减容化、稳定化、无害化、资源化的目的。

（3）污泥的焚烧：湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍，没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。以焚烧为核心的污泥处理方法是彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可极大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高。

（4）污泥露天的晾晒：这种污泥处理方法为降低污泥中的含水率。采用露天晾晒这种方法，占用的土地面积大，需人工布料和搅拌，工人的劳动强度大；另外，污泥中含有大量的细菌和病毒，还会对周围环境产生不利影响；当遇到下雨天时，污泥由于不能及时收集，随雨水一起流走造成水的污染。因此，露天晾晒这种传统方法有很大的弊端。

6.3 为什么污泥要干化

污泥没干化前含水量很高，剩余污泥含水量达99.2%～99.5%，经过浓缩池后的污泥含水量为95%～97%，压滤后的含水量在80%左右，之所以要降低含水率以及污泥干化，一是污水厂污泥产量都比较大，必须降低污泥体积，以便后续运输、处理方便，二是国内污泥处理很多都是以填埋的方式运往垃圾填埋场，减少体积可以为填埋场节约空间，三是污泥要经过一些处理后，干化才可以作为肥料、建筑材料使用。

6.4 污泥干化的难点

在污泥干化处理中，机械脱水仅能使自由水和存在于污泥颗粒之间的部分间隙水去除；毛细水和污泥颗粒之间的结合力较强需借助较高的机械作用力和能量；内部结合水的含量与污泥中微生物细胞所占的比例有关。从破坏污泥水分结合形态的角度来看，采用热干化技术所提供的能量能够破坏污泥细胞内结合水，实现深度脱水。热干化技术多利用蒸汽、烟通气等，造成处理成本高、尾气量大、冷却水量大，同时，还存在着易产生臭气及粉尘二次污染以及存在粉尘爆炸的风险等问题。污泥的热干化方式投资和运行成本普遍较高，由此导致污泥热干化的项目建设要求和条件较高，能够真正推广应用的地域有限。

从处置途径来看，依靠添加化学盐类和石灰，进入填埋场后，含氯离子以及高COD的渗滤液对填埋场渗滤液系统将产生较大的冲击负荷。如果进行焚烧处置，则由于添加了较多的无机物，造成热值下降，灰分增加，尤其添加了生石灰类的碱性物质后，会对电厂的炉膛产生腐蚀、结垢等影响，难以满足焚烧的要求。

因此，目前污泥深度脱水面临的难题在于，采用热干化技术设备投资及运行成本过高，推广难度大。采取化学调理法由于调理剂选取问题，实际上并未实现污泥的减量化，同时对后端处置产生了一系列的不利影响。目前，国外污泥无害化处置的总体趋势是：污泥消化技术大面积应用，污泥填埋被进一步禁止，污泥焚烧将越来越少，以土地利用为目的的热干化逐渐成为主要手段。依据发达国家的经验来看，污泥处理处置要根据国情科学地制定环境指标和阶段目标，落实污泥处置的相关法规政策和资金，并在实践过程中不断开发新的技术。我国的污泥处理处置政策经过调整之后，也将与发达国家处于同一标准。

7 污泥烘干工艺步骤

7.1 污泥烘干介绍

污泥干化是污泥处理必要的中间过程，从直接施用到直接焚烧，从干化后施用，到干化后焚烧，直到干化后气化，基本上肯定了干化作为一项必要的中间过程的重要性。其原因主要有两个：经济性，无论是运输处置减量，还是能源消耗减量；卫生性，农用的必要条件。污泥干化处置方式是国情的选择，填埋无疑是不可取的，这不仅在于土地价值昂贵，主要还是从能源和生物能资源方面考虑，国家要求减少和限制污泥的填埋。

目前大部分行业污泥脱水仅采用机械挤压式污泥脱水，如带式压滤机、板框式压滤机、叠螺机以及离心式脱水机，其脱水后污泥含水率在70%～90%左右；选择焚烧作为处置手段，该污泥本身的热量不足以维持其热量需求，所以此类污泥对于后续的储存、运输及焚烧来说经济性差，这是造成目前污泥处置成本高的重要原因，对企业污泥的干燥减重、减容的要求日益剧增。

目前国内污泥干燥工艺、技术在不断发展，采用的能源方式主要为直接加热居多，即使用蒸汽、烟气尾气、电加热等形式将污泥加热至100℃以上，使污泥的水分变为水蒸气排出。

7.2 旧烘干装置存在以下问题

（1）能耗高。能量需求为每公斤蒸发量低至620大卡，直接加热式干化设备处理商标称其系统的热能需求是800～850大卡。

（2）带来二次污染。烘干污泥同时带来污染性的尾气需要再做处理装置方能达标排放。

（3）烘干温度高带来烘干安全问题。高温烘干污泥气流中污泥可能挥发出来的物质爆炸、毒性等问题难以避免。基于此，设计一种低温污泥烘干工艺尤为必要。

热泵烘干内容针对现有技术上存在的不足，热泵烘干目的是在于提供一种低温污泥烘干工艺，能耗低，无二次污染，烘干温度低，安全性高，烘干自动化程度高，大大降低污泥干化成本，易于推广使用。

8 解决方案

为了实现上述目的，是通过如下的技术方案来实现：低温污泥烘干工艺，其工艺步骤为：

（1）将含水率60%～80%的湿污泥经过破碎、挤条成型后进入带式污泥烘干箱。

（2）带式污泥烘干箱中的湿污泥经与热的干燥循环空气换热换质后变为含水率30%以下的干污泥，热的干燥循环空气变为湿的低温循环空气。

（3）湿的低温循环空气经循环风机吸入热泵，并从循环风机吹入中间换热器与蒸发出风做热交换进一步降低温度。

（4）降温后的低温循环空气从中间换热器出风，经过水冷预冷盘管再降低温度。

（5）从水冷预冷盘管出风经过蒸发器蒸发，温度降至露点以下，从而冷凝水析出。

（6）蒸发出风经过中间冷却器与热泵回风做热交换，提升出风温度后进入冷凝器。

（7）循环风通过冷凝器进一步升温后变为热的干燥的循环空气进入带式污泥烘箱，实现循环处理。作为优选，所述热的干燥循环空气的温度为60～70℃，湿度在20%以下，经带式污泥烘干箱处理后进入热泵的湿的低温循环空气温度为50～60℃，湿度在50%以上。

9 热泵烘干的有益效果

（1）能耗低。采用低温热泵烘干设备，由于热泵中制冷量和制热量都用于污泥干化，故能耗相较于直接加热式能耗高50%以上。

（2）无二次污染。污泥水分通过冷凝水的形式排放出来，风通过循环使用，无外气排放二次污染问题。

（3）烘干温度低，减小安全问题。由于烘干温度低于70℃，污泥可能挥发出来的物质爆炸、毒性等问题少，污泥适用性广，设备运行稳定、稼动率高。

（4）自动化能力高。该设备设计形式有效将污泥干化实现连续自动化运行，污泥干化过程避免人力的投入，降低工人劳动强度，减少成本。