1 熱干化原理與作用

為滿足污泥后續處置要求，需要進一步降低常規機械脫水污泥的含水率。污泥的熱干化是指通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，蒸發脫除污泥中水分的工藝過程。

2 應用原則

根據處置的需要和實際條件選擇干化的類型和工藝技術。熱干化工藝應與余熱利用相結合，不宜單獨設置熱干化工藝，可充分利用污泥厭氧消化處理過程中產生的沼氣熱能、垃圾和污泥焚燒余熱、熱電廠余熱或其他余熱干化污泥。

3 污泥熱干化工藝與設備

3.1一般工藝流程

污泥熱干化系統主要包括儲運系統、干化系統、尾氣凈化與處理、電氣自控儀表系統及其輔助系統等。

儲運系統主要包括料倉、污泥泵、污泥輸送機等，干化系統以各種類型的干化工藝設備為核心，尾氣凈化與處理包括干化后尾氣的冷凝和處理系統，電氣自控儀表系統包括滿足系統測量控制要求的電氣和控制設備，輔助系統包括壓縮空氣系統、給排水系統、通風采暖、消防系統等。

3.2工藝與設備

1）傳統工藝設備類型

根據熱量傳遞方式的不同，污泥干化設備分為直接加熱和間接加熱兩種方式。考慮到系統的安全性和防止二次污染，推薦采用間接加熱的方式。

2）傳統干化工藝設備

目前應用較多的污泥干化工藝設備包括流化床干化、帶式干化、槳葉式干化、臥式轉盤式干化、立式圓盤式干化和噴霧干化等六種工藝設備。干化工藝和設備應綜合考慮技術成熟性和投資運行成本，并結合不同污泥處理處置項目的要求進行選擇。

① 流化床干化

流化床干化系統中污泥顆粒溫度一般為40℃~85℃，系統氧含量<3%，熱媒溫度180℃~220℃。推薦采用間接加熱方式，熱媒常采用導熱油，可利用天然氣、燃油、蒸汽等各種熱源。流化床干化工藝既可對污泥進行全干化處理，也可半干化，最終產品的污泥顆粒分布較均勻，直徑1~5 mm。

流化床干化工藝設備單機蒸發水量1000~20000 kg/h，單機污泥處理能力30~600 t/d（含水率以80%計）。可用于各種規模的污水處理廠，尤其適用于大型和特大型污水處理廠。干化效果好，處理量大；國內有成功工程經驗可以借鑒。但投資和維修成本較高；當污泥含沙量高時應注意采用防磨措施。

②帶式干化

帶式干化的工作溫度從環境溫度到65℃，系統氧含量<10%；直接加料，無需干泥返混。帶式干化工藝設備既可適應于污泥全干化，也適用于污泥半干化。出泥含水率可以自由設置，使用靈活。在部分干化時，出泥顆粒的含水率一般可在15%~40%之間，出泥顆粒中灰塵含量很少；當全干化時，含水率小于15%，粉碎后顆粒粒徑范圍在3~5 mm。帶式干化工藝設備可采用直接或間接加熱方式，可利用各種熱源，如天然氣、燃油、蒸汽、熱水、導熱油、來自于氣體發動機的冷卻水及排放氣體等。

帶式干化有低溫和中溫兩種方式。低溫干化裝置單機蒸發水量一般小于1000 kg/h，單機污泥處理能力一般小于30 t/d（含水率以80%計），只適用于小型污水處理廠；中溫干化裝置單機蒸發水量可達5000kg/h，全干化時，單機污泥處理能力最高可達約150 t/d（含水率以80%計），可用于大中型污水處理廠。由于主體設備為低速運行，磨損部件少，設備維護成本很低；運行過程中不產生高溫和高濃度粉塵，安全性好；使用比較靈活，可利用多種熱源。但單位蒸發量下設備體積比較大；采用循環風量大，熱能消耗較大。

③槳葉式干化

槳葉式干化通過采用中空槳葉和帶中空夾層的外殼，具有較高的熱傳遞面積和物料體積比。污泥顆粒溫度<80℃，系統氧含量<10%，熱媒溫度150℃~220℃。一般采用間接加熱，熱媒首選蒸汽，也可采用導熱油（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等加熱）。干污泥不需返混，出口污泥的含水率可以通過軸的轉動速度進行調節，既可全干化，也可半干化。全干化污泥的顆粒粒徑小于10 mm，半干化污泥為疏松團狀。

槳葉式干化工藝設備單機蒸發水量最高可達8000 kg/h，單機污泥處理能力達約240 t/d（含水率以80%計），適用于各種規模的污水處理廠。結構簡單、緊湊；運行過程中不產生高溫和高濃度粉塵，安全性高；國內有成功的工程經驗可以借鑒。但污泥易黏結在槳葉上影響傳熱，導致熱效率下降，需對漿葉進行針對性設計。

④臥式轉盤式干化

臥式轉盤式干化既可全干化，也可半干化。全干化工藝顆粒溫度105℃，半干化工藝顆粒溫度100℃；系統氧含量<10%；熱媒溫度200℃~300℃。采用間接加熱，熱媒首選飽和蒸汽，其次為導熱油（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等加熱），也可以采用高壓熱水。污泥需返混，返混污泥含水率一般需低于30％。全干化污泥為粒徑分布不均勻的顆粒，半干化污泥為疏松團狀。

臥式轉盤式干化工藝設備單機蒸發水量為1000~7500 kg/h，單機污泥處理能力為30~225t/d（含水率以80%計），適用于各種規模的污水處理廠。結構緊湊，傳熱面積大，設備占地面積較省。但可能存在污泥附著現象，干化后成疏松團狀，需造粒后方可作肥料銷售；在國內暫沒有工程應用。

⑤立式圓盤式干化

立式圓盤式干化又被稱為珍珠造粒工藝，僅適用于污泥全干化處理，顆粒溫度100℃~40℃，系統氧含量<5%，熱媒溫度250℃~300℃。采用間接加熱，熱媒一般只采用導熱油（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等加熱）。返混的干污泥顆粒與機械脫水污泥混合，并將干顆粒涂覆上一層薄的濕污泥，使含水率降至30%~40%。干化污泥顆粒粒徑分布均勻，平均直徑在1~5 mm之間，無須特殊的粒度分配設備。

立式圓盤式干化工藝設備的單機蒸發水量一般為3000~10000 kg/h，單機污泥處理能力從90~300 t/d（含水率以80%計），適用于大中型污水處理廠。結構緊湊，傳熱面積大，設備占地面積較省；污泥干化顆粒均勻，可適應的消納途徑較多。僅適用于全干化，對導熱油的要求較高；在國內暫沒有應用。

⑥ 噴霧干化

噴霧干化系統是利用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體（空氣、氮氣、過熱蒸汽或煙氣）干燥霧滴。原料液可以是溶液、乳濁液、懸浮液或膏糊液。干燥產品根據需要可制成粉狀、顆粒狀、空心球或團粒狀。

噴霧干化采用并流式直接加熱，既可用于污泥半干化，也可用于全干化，且無須污泥返混。脫水污泥經霧化器霧化后，霧化液滴粒徑在30~150μm之間。熱媒首選污泥焚燒高溫煙氣，其次為熱空氣（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等產生），也可采用高壓過熱蒸汽。采用污泥焚燒高溫煙氣時，進塔溫度為400℃~500℃，排氣溫度為70℃~90℃，污泥顆粒溫度小于70℃，干化污泥顆粒粒徑分布均勻，平均粒徑在20~120μm之間。

噴霧干化工藝設備的單機蒸發能力一般為5~12000 kg/h，單機處理能力最高可達360 t/d（含水率以80%計），適用于各種規模的污水處理廠。干燥時間短（以s計），傳熱效率高，干燥強度大采用污泥焚燒高溫煙氣時，干燥強度可達12~15 kg/（m3?h），干化污泥顆粒溫度低，結構簡單，操作靈活，安全性高，易實現機械化和自動化，占地面積小。但干燥系統排出的尾氣中粉塵含量高，有惡臭，需經兩級除塵和脫臭處理。

3.3尾氣凈化與處理

污泥干化后的尾氣包括水蒸汽和不可凝氣體（臭氣），需首先進行分離。水蒸汽通過冷凝裝置冷凝后處理，不可凝氣體（臭氣）外排。干化尾氣冷凝裝置可采用噴淋塔或冷凝器。

4 設計與工藝控制

4.1 設計和運行控制要點

1）污泥熱干化程度的選擇應遵循下列原則：利用干化工藝自身的技術特點；整個干化通過污泥與熱媒之間的傳熱作用和后續處置系統投資和運行成本應最低；考慮污泥形態（松散度和粒度）對污泥輸送、給料系統和后續處置設備的適應性。

2）按照干化熱源的成本，從低到高依次如下：①煙氣；②燃煤；③蒸汽；④燃油；⑤沼氣；⑥天然氣。一般來說間接加熱方式可以使用所有的能源，其利用的差別僅在溫度、壓力和效率。直接加熱方式，則因能源種類不同，受到一定限制。其中燃煤爐、焚燒爐的煙氣量大，又存在腐蝕性污染物，較難使用。

3）與干化設備爆炸有關的三個主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝會有些差異，但總的來說必須控制的安全要素是：流化床式和立式圓盤式的氧氣含量小于5%，帶式、槳葉式和臥式轉盤式的氧氣含量小于10%，粉塵濃度小于60 g/m3，顆粒溫度小于110℃。

4）濕污泥倉中甲烷濃度控制在1％以下，干泥倉中干泥顆粒的溫度控制在50℃以下。

5）為避免濕污泥敞開式輸送對環境造成影響，應采用污泥泵和管道將濕污泥密封輸送入干化機。干化機出料口須設置事故儲存倉或緊急排放口，供污泥干化機停運或非正常運行時，暫存或外排。

6）沙石混入污泥對干化設備的安全性存在著負面影響。對于含沙量較大的污泥，可通過增加耐磨裕量、降低轉動部件轉速等措施降低換熱面的磨損。特別是采用導熱油作為熱媒介質時，須十分注意。

4.2 二次污染控制要求

污泥干化后蒸發出的水蒸汽和不可凝氣體（臭氣）需進行分離。水蒸汽通過冷凝裝置冷凝后處理。焚燒廠的廢水經過處理后應優先回用。當廢水需直接排入水體時，其水質應符合《污水綜合排放標準》GB 8978的規定。

為防止污泥干化過程中臭氣外泄，干化裝置必須全封閉，污泥干化機內部和污泥干化間需保持微負壓。干化后污泥應密封儲存，以防止由于污泥溫度過高而導致臭氣揮發。干化廠惡臭污染物控制與防治應符合《惡臭污染物排放標準》GB 14554的規定。

干化廠的噪聲應符合《城市區域環境噪聲標準》GB 3096和《工業企業廠界噪聲標準》GB12348的規定，對建筑物內直接噪聲源控制應符合《工業企業噪聲控制設計規范》GBJ 87的規定。干化廠噪聲控制應優先采取噪聲源控制措施。廠區內各類地點的噪聲控制宜采取以隔音為主，輔以消聲、隔振、吸音的綜合治理措施。

5 投資和運行成本的評價及分析

投資成本是由系統復雜程度、設備國產化率等因素決定的。一般情況下，若有可利用的余熱能源，熱干化采用國產設備時，單位投資成本在10~20萬元/t污泥（含水率80%），若干化設備采用進口設備，單位投資成本在30~40萬元/t污泥（含水率80%）。

污泥熱干化的運行成本是由眾多因素所決定的，例如干化熱源的價格、最終干化污泥的含水率、是否需單獨建設尾氣凈化系統等，難以轉化到具體金額。

附：各種干化技術設備的具體對比，如表所示。

 

各種干化技術設備的具體對比