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干燥機(jī)設(shè)備--城市污水處理污泥干燥新技術(shù)的研究

    傳統(tǒng)的污泥處理技術(shù)：濃縮、穩(wěn)定化、脫水、干燥。濃縮和脫水只能將污泥含水率由99％降至80%左右。而污泥含水率只有降至40％～50％以下才能應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家正逐步要求污泥的含水率降20％～ 30％，這樣可避免微生物作用而發(fā)霉和發(fā)臭，使污泥處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，開(kāi)發(fā)、研究、應(yīng)用先進(jìn)有效的污泥干燥技術(shù)已是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)許多污水處理廠的要求，我院于2002年開(kāi)始污泥干燥新技術(shù)及裝備的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

2 干燥后的污泥應(yīng)用市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)污泥干燥能與干燥污泥的應(yīng)用同時(shí)進(jìn)行，才有更實(shí)際的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.1干燥污泥的農(nóng)業(yè)應(yīng)用城市污水處理廠污泥一般含重金屬及有毒成分的濃度都較低，且含有N、P等農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須的肥料成分，其中有機(jī)腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑。將污泥直接干燥成顆粒或制成有機(jī)顆粒肥、有機(jī)復(fù)合肥和有機(jī)微生物肥，施用于小麥、玉米、蔬菜、果木，增產(chǎn)效果顯著。

2.2干燥污泥焚灰的應(yīng)用污泥中含有一定的有機(jī)成分，經(jīng)脫水干燥后的污泥可進(jìn)行焚燒處理。在日本該方法占污泥處理總量的60％以上，歐盟也在10％以上。英國(guó)、比利時(shí)等國(guó)家均有應(yīng)用。干燥污泥的焚燒接近劣質(zhì)煤燃燒，為防止焚燒過(guò)程產(chǎn)生二惡英等有毒氣體，焚燒溫度應(yīng)高于850℃。污泥焚燒所產(chǎn)生的焚燒灰具有吸水性、凝固性，可用于改良土壤，可用來(lái)筑路，也可以作為混凝土混料的細(xì)填料使用，具有很好的商業(yè)價(jià)值。

2.3干燥污泥可做燃料在波蘭，genesis公司已將干燥污泥轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒燃料，其熱值和褐煤相當(dāng)。在污泥中加入引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑制成合成燃料，可用于工業(yè)和生活鍋爐，燃燒穩(wěn)定，是污泥有效利用的一種理想途徑。波蘭的Hyder環(huán)保公司，將干燥污泥作為沸騰爐燃料，用以產(chǎn)生高壓蒸汽，推動(dòng)蒸汽機(jī)發(fā)電。 我國(guó)將干燥污泥做成肥料，已有實(shí)驗(yàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)，有待進(jìn)一步研究推廣。另有生產(chǎn)廠將干燥污泥做成陶粒，作為瓷磚原料，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 國(guó)內(nèi)外污泥干燥裝置的基本類(lèi)型

3.1滾筒干燥機(jī)傳統(tǒng)的滾筒干燥機(jī)內(nèi)設(shè)置旋料板、舉式抄料板、阻料圈、蒸汽管等，外置多種震錘，以燃燒爐產(chǎn)生的煙道氣為干燥介質(zhì)。該裝置適應(yīng)性強(qiáng)，易工業(yè)化，但生產(chǎn)設(shè)備龐大，占地面積大，干燥時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)含水率高于60％時(shí)污泥容易粘壁。奧地利、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和國(guó)內(nèi)少數(shù)幾家污水處理廠有滾筒干燥污泥裝置。

3.2立式圓盤(pán)耙式造粒干燥機(jī)基本結(jié)構(gòu)在干燥圓筒內(nèi)設(shè)置多層加熱圓盤(pán)，圓盤(pán)上放置濕污泥并安裝有耙式攪拌機(jī)構(gòu)，圓盤(pán)內(nèi)通熱油或加熱蒸汽，在耙齒的攪動(dòng)下，污泥干燥成粒。本干燥方法要求濕污泥含水率低于50％。該裝置在日本、西班牙、加拿大已獲工業(yè)應(yīng)用。

3.3豎式粉碎氣流干燥機(jī)其基本結(jié)構(gòu)是在干燥機(jī)筒壁裝有定子，攪拌器上裝有轉(zhuǎn)子，粉碎被干燥物料，盡可能變物料內(nèi)部水分為表面水，并使氣流有足夠的流速，以達(dá)到提高傳質(zhì)傳熱效果和提高生產(chǎn)能力。3.4過(guò)熱蒸汽流化床干燥機(jī) 丹麥Niro公司設(shè)計(jì)一種使用過(guò)熱蒸汽的流化床干燥機(jī)。床上部裝有彎形葉片、旋風(fēng)分離器和過(guò)熱蒸汽加熱器，下部設(shè)有干料出口。此種干燥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、無(wú)污染。

3.5旋流噴動(dòng)干燥機(jī)（類(lèi)似閃蒸干燥機(jī)）1998年10月我院用Ф200mm旋流噴動(dòng)干燥機(jī)給天津一家用戶(hù)做污泥實(shí)驗(yàn)，用戶(hù)對(duì)結(jié)果表示滿(mǎn)意。2000年11月同樣在本干燥試驗(yàn)裝置上為吉林輕工設(shè)計(jì)院提供的污泥濕料做實(shí)物干燥試驗(yàn)，也獲得了滿(mǎn)意的結(jié)果。2001年5月用同樣的試驗(yàn)樣機(jī)，在相同的工藝條件下，對(duì)廣州建材集團(tuán)提供的污泥濕料和沈陽(yáng)北方污水處理廠提供的污泥做了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果完全不同；沈陽(yáng)污泥干燥情況理想，廣州提供的污泥不易分散，易粘壁，外觀顏色深黑。后經(jīng)沈陽(yáng)北方污水處理廠及我院環(huán)保研究室有關(guān)人員分析認(rèn)為：所使用的絮凝劑有所差別。由此可見(jiàn)，旋流噴動(dòng)干燥機(jī)并不具有廣泛的適應(yīng)性。

4 污泥干燥新技術(shù)方案的選定由于被干燥物料的種類(lèi)繁多，形態(tài)懸殊，性質(zhì)各異，所以選擇干燥技術(shù)方案必須根據(jù)物料的狀態(tài)（液狀、粉狀或膏糊狀）、物料的物理化學(xué)性質(zhì)（如熱敏性、可燃性、氧化性、酸堿性、吸水性、黏附性、觸變性、毒性、密度、粒度分布等）、物料與水分結(jié)合的性質(zhì)是表面水還是化學(xué)結(jié)合水來(lái)確定。對(duì)于含水率在80％的河水污泥，由于有高分子絮凝劑的存在，使得物料非常黏稠，不易分散；在干燥過(guò)程會(huì)產(chǎn)生結(jié)殼現(xiàn)象，因而會(huì)阻礙水分的蒸發(fā)。針對(duì)這種性質(zhì)，在參考國(guó)內(nèi)外污泥干燥技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我院Ф200mm旋流噴動(dòng)干燥機(jī)對(duì)300多種實(shí)物的干燥實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選定流化攪拌干燥機(jī)作為試驗(yàn)開(kāi)發(fā)裝置。

5 流化攪拌干燥機(jī)

5.1流化攪拌干燥機(jī)的基本特點(diǎn)
⑴在流化床的氣體分布板上裝有一定厚度的干燥底料，可防止高濕污泥在干燥過(guò)程的黏附，有利于流化床內(nèi)流體與固體顆粒的充分混合，強(qiáng)化了兩相間的傳熱和傳質(zhì)，具有很高的熱容系數(shù)，生產(chǎn)能力大。
⑵物料在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間可按工藝要求進(jìn)行調(diào)整，因而可控制產(chǎn)品的水分和粒度。
⑶干燥機(jī)內(nèi)設(shè)置有多孔型分布板，使氣體通過(guò)小孔獲得比較高的初始線速度，有利于減輕或消除濕污泥的黏附。
⑷在干燥機(jī)下部設(shè)置了對(duì)齒形粉碎式攪拌器，可防止大塊物料的聚結(jié)。
⑸在干燥機(jī)的上部設(shè)置有擴(kuò)大段，可以截留住較粗顆粒，減輕后續(xù)捕集系統(tǒng)的負(fù)荷。
⑹可根據(jù)干品水分及粒度的要求，在不同的高度設(shè)置溢流口，使不同粒徑物料分別予以排放。

5.2實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。實(shí)驗(yàn)中所需的空氣由送風(fēng)機(jī)
（1）經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)
（2）計(jì)量后，進(jìn)入電加熱器
（3），加熱到需要的溫度，再進(jìn)入流化攪拌干燥機(jī)
（5）進(jìn)行干燥。濾餅料在加料器
（4）中經(jīng)螺旋擠壓后定量、連續(xù)地加到干燥機(jī)中，干燥后的大顆粒污泥由出料口排出。細(xì)粉隨同熱空氣自干燥機(jī)頂部飛出，通過(guò)旋風(fēng)分離器
（6）和布袋捕集器
（7）分離回收粉粒，尾氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)
（8）放空不銹鋼管。

5.3流化攪拌干燥機(jī) 流化攪拌干燥機(jī)主體為Ф300×1356mm的不銹鋼筒體，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上綜合了流化床型的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)設(shè)多孔型分布板、粉碎攪拌裝置，開(kāi)有干品溢流口，并采用了錐柱型結(jié)構(gòu)。

5.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果在Ф50mm玻璃流化床中進(jìn)行了污染實(shí)物干燥的熱態(tài)觀察試驗(yàn)。
⑴試驗(yàn)條件 在分布板上裝有粒徑為1～5mm、厚為50mm的干污泥，作為干燥底料；進(jìn)口風(fēng)量為15m3/h，熱風(fēng)進(jìn)口溫度為180℃；濕污泥含水率81％。
⑵試驗(yàn)結(jié)果 加入濕污泥沸騰后床高100～110mm，流化情況良好，沒(méi)有黏附、溝流和騰涌現(xiàn)象；不同的干燥時(shí)間從溢流口放出的干品水分分別為：10.3％、7.5％、5.0％、4.0％，可滿(mǎn)足用戶(hù)的不同要求。根據(jù)在Ф50mm玻璃流化床干燥污泥獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)已建成Ф300×1365mm不銹鋼模型試驗(yàn)干燥機(jī)，并為多家用戶(hù)提供的污泥進(jìn)行了干燥試驗(yàn)。在獲得準(zhǔn)確充分的工業(yè)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，準(zhǔn)備進(jìn)行規(guī)范化工業(yè)設(shè)計(jì)。深信，一種廣泛適應(yīng)污泥干燥的有效裝置不久將投入到市場(chǎng)。

6 結(jié)束語(yǔ)
    污泥作為再生資源加以有效利用是世界各國(guó)共同的問(wèn)題。國(guó)外已有利用該技術(shù)和裝置的報(bào)導(dǎo)。但引進(jìn)一套可利用裝置費(fèi)用昂貴。國(guó)內(nèi)近年來(lái)在污泥的干燥與應(yīng)用方面已有進(jìn)展，但能兼顧環(huán)境生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益者實(shí)屬不易。今后隨著環(huán)境保護(hù)的進(jìn)一步受重視，污泥的干燥利用勢(shì)在必行，市場(chǎng)前景廣闊。