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1、污泥干化枯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 物可以重新得到利用。污泥所含的污染物一般均有很高的热值，但是由于大量水分的存在，使得 这局部热值无法得到利用。如果燃烧高含水率的污泥，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 的热量可以满足局部甚至全部进行干化的需要。同样的道理，无论制造建材还 是其他利用，减少含水率是关键。因此，可以说污泥干化或半干化事实
2、上是污 泥资源化利用的第一步。1.污泥干化概述枯燥是为了去除水分，水分的去除要经历两个主要过程：1蒸发过程：物料外表的水分汽化，由于物料外表的水蒸气压低于介质气体中的水 蒸气分压，水分从物料外表移入介质。2扩散过程：是与汽化密切相关的传质过程。当物料外表水分被蒸发掉，形成物料外表 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外表上述两个过程的持续、交替进行，根本上反映了枯燥的机理。枯燥是由外 表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枯燥度增加而不断降低，而外表水分的汽化速 度那么随着枯燥度增加而增加。由于扩散速度主要
3、是热能推动的，对于热对流 系统来说，枯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枯燥时速度的减低。对热传导系统来说， 当污泥的外表含湿量降低后，其换热效率急速下降，因此必须有更大的换热外 表积才能完成最后一段水分的蒸发。污泥枯燥中所谓的干化和半干化的区别在于枯燥产品最终的含水率不同， 这一提法是相对的。 “全干化 指较高含固率的类型，如含固率 85% 以上；而半 干化那么主要指含固率在 50-65% 之间的类型。如果说干化的目的是卫生化，那么必须将污泥枯燥到较高的含固率，最高 可能要求到达 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
4、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，那么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。根据最终处置目的的不同，事实上要求不同的含固率。比方填 埋，填埋场的垃圾含固率平均低于 60% ，要求污泥到达 90%含固率从经济上来讲 没有实际意义。所以，将污泥枯燥到该处置环境下的平衡稳定湿度，即周围空气中的水蒸 气分压与物料外表上的水蒸气压到达平衡，应该是最经济合理的要求。有些污泥干化工艺可以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：
5、首先，对于枯燥系统来说，枯燥时间决定了枯燥器的处理量。当物料的最 终含水率较高所谓半干化时，蒸发相同水量的时间要少于最终含水率高的 情况所谓全干化，单位处理时间内可以有更高的处理量。其次，污泥在不同的枯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，相反那么降低。大多数干化工艺需要 2030 分钟才能将污泥从含 固率 20 干化至 90。2.污泥干化工艺干化Dry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，与物料别离，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、气固别离、粉尘捕集、湿分冷
6、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定性的 如黏着、结块等，那么有必要采用局部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、别离、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，热量一般都是能源燃烧产生的。燃烧产生的热 量存在于烟道气中，这局部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枯燥器，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
7、入是持续的，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殊处理后排放。(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 热量被局部利用后的烟道气正常排放。间接利用存在一定的热损失。对干化工艺来说，直接或间接加热具有不同的热效率损失，也具有不同的 环境影响，是进行工程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。
8、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，由金属热外表或工艺气体与湿物料进行接触。这两类换通过热交换器的 换热均形成一定的热损失，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 度，这是 一种有机质为主要成份的流体，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损失。一般来说，导热油锅炉 的热效率介于
9、80 -90 之间，含废热利用。根据枯燥器的最大蒸发量，以及该枯燥工艺的实际热能消耗，可以得到一 个每小时最大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。2污泥干化的热源干化的主要本钱在于热能，降低本钱的关键在于是否能够选择和利用恰当 的热源。干化工艺根据加热方式的不同，其可利用的能源来源有一定区别，一般来 说间接加热方式可以使用所有的能源，其利用的差异仅在温度、压力和效率。 直接加热方式那么因能源种类不同，受到一定限制，其中燃煤炉、燃烧炉的烟 气因量大和腐蚀性污染物存在而难以使用，蒸汽因其特性无法利用。按照能源的本钱，从低到高，分列如下：烟气：来自大
10、型工业、环保根底设施垃圾燃烧炉、电站、窑炉、化工设施的 废热烟气是零本钱能源，如果能够加以利用，是热干化的最正确能源。温度必 须高，地点必须近，否那么难以利用。燃煤：非常廉价的能源，以烟气加热导热油或蒸汽，可以获得较高的经济可行 性。尾气处理方案是可行的。热干气：八、|v 来自化工企业的废能。沼气：可以直接燃烧供热，价格低廉，也较清洁，但供给不稳定。蒸汽：清洁，较经济，可以直接全部利用，但是将降低系统效率，提高折旧比 例。可以考虑局部利用的方案。燃油：较为经济，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。天然气：清洁能源，但是价格最高，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。所有的干化系统都可以利
11、用废热烟气来进行。其中，间接干化系统通过导 热油进行换热，对烟气无限制性要求；而直接干化系统由于烟气与污泥直接接 触，虽然换热效率高，但对烟气的质量具有一定要求，这些要求包括：含硫量、含尘量、流速和气量等。只有间接加热工艺才能利用蒸汽进行干化，但并非所有的间接工艺都能获 得较好的干化效率。一般来说，蒸汽由于温度相对较低，必然在一定程度上影 响枯燥器的处理能力。蒸汽的利用一般是首先对过热蒸汽进行饱和，只有饱和蒸汽才能有效地加 以利用。饱和蒸汽通过换热外表加热工艺气体空气、氮气或物料时，蒸汽 冷凝为水，释放出全部汽化热，这局部能量就是蒸汽利用的主要能量。3污泥干化厂的系统组成：一般来说，干化工艺需
12、要配备以下根底配套设施，但根据工艺可能有较大 变化：( 1 xx 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：用于平安系统的自来水( 4 电力系统：整个系统的供电(5 压缩空 气系统：气动阀门的控制( 6氮气储藏系统：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平安区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，它还是一个有关平安性的重要参数。含水率因不同来源的湿泥可能来自几
13、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、更换蓄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，就可能对干化的平安性形成威胁。产生危险的原因在于枯燥系统本身的特点。一般枯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，仅通过监测枯燥器出口的气体温 度和湿度来控制进料装置的给料量。给热量确实定，意味着单位时间里蒸发量确实定。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，那么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，理论上最多只允许 2 个
14、百分点的波动 如设定 20 ，而实际 22 ，此时由于污泥水分的急遽减少，枯燥器内产品的 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 应系统要求较高。解决湿泥含水率变化敏感性的最好方法是在可能的范围内降低最终产品的含 固率。当最终含固率从 90降为 80 时，理论上可允许 5 个百分点的波动如 设定 20 ，而实际 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防止污 泥的胶粘相特性使之在枯燥器内易于黏着、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。干泥返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 12 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 6070 从绝干物质量上增加了 710 倍以上。如果将枯燥器的湿泥进料含固率设定为 60 ，其最高理论波动范围可以到达 66 ，这对返混工艺来说应该是可以轻松 实现的了。
污泥干化去除水分蒸发和扩散过程及干燥工艺
