太阳能干化污泥技术及案例分析

钱　兵　肖　燕　李　军　韩　丹

（中国天楹股份有限公司江苏南通226600）

太阳能干化污泥技术及案例分析

钱兵肖燕李军韩丹

（中国天楹股份有限公司江苏南通226600）

介绍了国内外污泥干化技术现状，并对现有污泥干化技术进行了比较。结合各污泥干化技术的特点、污泥干化特性作了详细分析。最后以某市太阳能干化污泥项目为例，讲述太阳能干化室对污泥干化过程，叙述了项目的建设规模、工艺流程、运行结果等方面内容。

污泥干化；污泥干化特性；太阳能干化室

目前，对于污泥的处理，最理想的目标就是使尽量多的污泥作为原料得到重复利用。任何工业过程都没有真正的污染物和废弃物，只有放错地方的资源，对于污泥，影响其资源化利用的主要物质就是其中的水分，因此，污泥去除水后，可以使其得到最大限度的利用[1]。污泥干化后，减量化明显，同时污泥中的细菌和病原体能够得到有效的去除，使其符合污泥处理和利用的相关标准。因此污泥干化具有一定的经济效益，可改善污泥产品的运输，储存性能，使其更容易被社会接纳[2]。

1　国内外污泥干化技术现状

1.1国外污泥干化技术的发展动态

上世纪40年代，日本和欧美发达国家就开始研发专用的污泥干化器[3]，取得一定成果。进入80年代末期，污泥干化技术得到很快推广。上世纪80年代初，欧盟国家只有个别的污水处理厂进行污泥干化，但到1994年底已有上百家专业的污泥干化处理厂。在接下来的10年里，欧洲干化的污泥量将翻番。英国在2001年7月，颁布了《HSE847/9污泥干燥厂的健康和安全控制》，这是第一个与污泥热干化处理厂设计、运行、管理密切相关的标准，目前英国全国污泥干化处理量占污泥总产量的30%。在北美，污泥热干化也有很大的市场，平均年增长率高达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、波士顿等地都有大型污泥加热干化工厂[4]。

1.2国内污泥干化技术的研究进展

和国外相比，国内污泥处理处置技术起步较晚。随着环境工程学科进步和人们认识的提高，国内开始对污泥干化引起重视。中国的污泥处置必须寻求适合国情的科学途径[5]。国内很多大型经济发达城市，例如深圳、上海、北京、天津、广州等，土地资源紧缺，污泥的产量很大，污泥干化技术有一定的推广价值。一些发达城市建立的大型污水处理厂开始引进国外的污泥干化和焚烧技术及设备[6]。

2　污泥干化技术方法

目前主要的干化工艺有：太阳能干化技术、离心干化技术、间接式多盘式干化技术、流化床污泥干化技术及相关干化设备（间接加热转鼓干化技术、直接加热转鼓干化技术、闪蒸式干燥器等技术）。其特点见表1。

表1　各污泥干化技术特点

（1）太阳能干化污泥技术种污泥进料含水率较广最大80%，而且太阳能干化技术较为环保，但受占地面积、光照等因素的限制，需要设置备用热源，比如热泵、地热、热片等其它附属热源。

（2）循环流化床与干化设备干化污泥会产生的热气，不仅会造成能源的浪费，而且环境的二次污染。因此需要设置废气净化装置。

3　污泥干化特性

污泥在干化过程中，污泥的性状得到很大程度上的改变，并且利用价值也大大提高，表2显示污泥含水率与流动性、植物养分含量、热值之间的关系[7]。

表2　污泥含水率特性

可以看出，随着污泥含水率的降低，污泥的体积与重量大幅度的降低，而且污泥中的营养成分还能得以保持，污泥最终形成相对热值较高的颗粒物质，从而循环利用。当污泥含水率在50%以下时，已形成颗粒物质，便于后续的贮存及运输。

4　案例分析

4.1项目情况

现以某市太阳能干化污泥项目为例作介绍。本项目污泥日处理规模125t/d（含水率60%），主要面向该市的生活污水处理厂污泥。设备投资约2000万，工程投资约750万元，总投资2750万元。该项目总占地面积共1200m2(其中污泥堆积厚度为20mm)。项目建成后可完全实现对服务区域内的城市污泥进行无害化处理和资源化再利用。

4.2工艺图解

项目主要内容为含水率60%的污泥，在太阳能干化室中，经太阳能干化至含水率30%左右，每天有50t的蒸发水汽产生。污泥体积可以缩小50%以上，减容后的污泥可以直接作为热电厂的燃料，或者作为垃圾处理厂的覆盖土，还可以制成有机肥或陶粒，实现污泥减量化、无害化、资源化。

干化室的热源来自三方面，一是太阳能提供的热水系统，二是热泵回收循环水中热量后提供的90℃～95℃热水，输送至地暖，三是暖风机提供的高温射流热风。建筑面积主体的四周都安装中空钢化玻璃外墙，阳光可通过玻璃对干化室加热（太阳能温室技术），干化室主体内安装污泥干化床，干化室主体的顶部安装太阳能集热装置。太阳能集热装置上安装太阳能供液管和太阳能回液管，太阳能供液管和太阳能回液管分别热盘管连接。盘管通过以下排列，形成地热对污泥底部进行加热。

4.3工况介绍

进泥段：污泥（含水率）通过带式输送机输送到太阳能干化室中的污泥摊晒机上。其中进入干化室的污泥需要经破碎机破碎，而且污泥含水率控制在60%以下，保证污泥一定的可塑性，更易于污泥的干化。再通过污泥摊晒装置将污泥均匀摊晒在干化室内。

干化段：干化室场地内需设置成密闭、微负压、透光的太阳能干化室，场内湿空气由抽湿风机排出。太阳能干化室是利用太阳能等其他热源确保干化室室内温度维持在40℃～50℃，干化室内设置多个热源是确保污泥干化过程中不受光照的影响（预防非晴天气）。整个干化系统中主要设备包括全自动污泥摊晒机、溴化锂热泵、风幕墙、暖气片、除湿风机机等。其中污泥摊晒装置起到至关重要的作用，该套装置可实现污泥的翻晒与收集一体化，同时操作简单、自动化程度较高、使用寿命长。

图1　某市污泥处理工艺流程图

图2　污泥摊晒装置（俯视图）

如图2污泥摊晒装置设置在污泥干化场地左右两侧的行走轨道上，将污泥摊晒机置于行走轨道始端，并将污泥加入污泥摊晒装置上的料斗内，然后，控制摊晒机沿行走轨道运行，在运行的同时，料斗中的螺旋输送机将污泥输送至料斗的出料口，并且沿着摊晒机运行的方向铺撒污泥，摊晒机下方的翻板在电机的作用下转动，使翻板与水平面呈钝角的一侧端面朝向沿摊晒机行走方向的右前方，在摊晒机行走过程中翻板逐渐将铺撒的污泥向右侧摊开。

待摊晒机运行到轨道终端时，摊晒机下方的翻板在电机的作用转动，使翻板与水平面呈钝角的一侧端面朝向沿摊晒机行走方向的左前方，控制摊晒机向行走轨道始端运行，继续将铺撒的污泥向右侧摊开，如此循环往复，最终将污泥均匀铺设在污泥铺设场地上。在污泥摊晒的同时，根据污泥的干化情况，调整翻板至合适角度，自动均匀翻动污泥，在此过程中污泥的含水量逐渐降低，待污泥均匀铺设在污泥铺设场地上，装置停止运行一段时间，只需3天左右即可将污泥含水率降至30%。

出泥段：在干化室的另一侧（图2下侧）设置凹槽，在凹槽中装有皮带输送机，干化合格的污泥在摊晒机的作用下会落入凹槽中。干化的污泥可在凹槽简单存放，当达到一定量时，开启输送机，将污泥贮存或者直接外输处理。

4.4运行结果

进泥含水率：60%，出泥含水率：30%，处理量：125t/d。具体运行参数见表3。

表3　太阳能干化运行参数

5　结语

（1）与其他太阳能干化技术项目，本系统不受天气的影响，同时整套系统处于封闭状态，不会对环境造成二次污染。（2）太阳能干化室中，污泥摊晒装置可实现污泥的摊晒与收运，完全实现自动化，同时操作简单、自动化程度较高、使用寿命长。（3）整套系统将污泥含水率降至30%，减量化明显，利于后期的运输与利用，具有较高的环境效益和经济效益。

[1]European Commission,DG Environment.Disposal and Recycling Routes for Sewage Sludge[M],Office for official Publications ofthe European Communities,Luxembourg,2001.

[2]Chen.G.,Yue.P.L.,Mujumdar,A.S..Sludge dewatering and drying [J].DryingTechnol,2002,20(4-5):883-916.

[3]王雁河,张书廷.剩余污泥干化技术的研究进展与发展方向[J].污染防治技术,2007,20(3):51-53.

[4]王钊.北京污水处理厂污泥干化处理工艺选择的探讨[J].市政技术,2004,22(6):20-25.

[5]杨小文,杜英豪．国外污泥干化技术进展[J].给水排水,2002, 28(2):35-36.

[6]Trevor Bridle.污泥的热处理技术:迈向新世纪的有机废弃物管理与利用策略[C].南京：有机废弃物管理与利用国际学术研讨会论文集,2000.

[7]张辰,王国华,孙晓.污泥处理处置技术与工程实例[M].北京:化学工业出版社,2006,15(3):209-210.