污泥的產(chǎn)生在人類活動過程中是不可避免的。污水處理產(chǎn)生的大量污泥的任意堆放和投棄對環(huán)境造成了新的污染，如何妥善處置這些污泥已成為全球共同關(guān)注的課題。

1 污泥概述

污泥是由水和污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)。

1.1 污泥的分類

根據(jù)其來源，污泥可以劃分為：

（1）市政污泥，主要指來自污水廠的污泥，這是數(shù)量較大的一類污泥。此外，自來水廠的污泥也來自市政設(shè)施，可以歸入這一類。

（2）管網(wǎng)污泥，來自排水收集系統(tǒng)的污泥。

（3）河湖污泥，來自江河、湖泊的污泥。

（4）工業(yè)污泥，來自各種工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的固體與水、油、化學(xué)污染、有機質(zhì)的混合物。在非特指環(huán)境下，污泥一般指市政排水污泥。

污水處理廠的污泥根據(jù)處理的工藝級別不同，又可以分為以下幾種：

（1）初沉污泥：只經(jīng)過物理-化學(xué)處理。

（2）二沉污泥：生物處理后的污泥。

（3）三沉污泥：脫磷/脫氮后的污泥。

根據(jù)污泥的性質(zhì)，又可以區(qū)分為：

（1）未消化生污泥。

（2）消化污泥。

污泥的消化又有好氧消化與厭氧消化之分。各個級別的污泥的物理化學(xué)性質(zhì)不同，消化和未消化污泥的性質(zhì)差別更大。很多后端處理工藝必須了解前端污泥的性質(zhì)才能確定其處理方式。

1.2 污泥的主要成分

因污泥成分不同，未消化的市政污水污泥的有機物含量可能占到干物質(zhì)的60%～75%，高效消化處理后減半。

有機硝酸鹽是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里，硝酸鹽經(jīng)生物降解可改善土壤。

污水廠污泥具有很強的流動性，這是因為其含水率很高，一樣在95%以上，這是污泥本身的性質(zhì)決定的。根據(jù)分析，污泥與水分子的結(jié)合非常緊密，并具有不同的相態(tài)：

（1）自由態(tài)水：可經(jīng)重力沉淀和機械作用去除。

（2）物理性結(jié)合水：須更多能量去除（如加熱），包括毛細管/間隙水、膠態(tài)/表面吸附水。

（3）化學(xué)性結(jié)合水 ：只有打破化學(xué)鍵才能去除，被稱為“平穩(wěn)水”，包括細胞內(nèi)的水、分子水。

1.3 污泥處理、處置存在的問題

（1）污泥處置：污泥的處置指的是給污泥一個歸宿：要么作為肥料施用到農(nóng)田、綠化等土壤中，成為土壤的一部分；要么加以資源化利用，形成有用的材料，如鋪路的渣土、水泥、制磚等；要么填埋，未加任何利用，且耗費土地資源而棄置。

（2）污泥處理：任何不能達到安置的過程，都可以算作處理。比如污泥堆肥，殺滅細菌和熟化后才能產(chǎn)生安全的肥效；焚燒還會產(chǎn)生灰燼，這部分的數(shù)量要占到原干物質(zhì)質(zhì)量的40%以上，因此還要考慮填埋或利用；干化是為了去掉泥餅中的大部分水分，節(jié)省運輸成本，減少占地，少付填埋費，并為其他的處置方案提供減量、為生化和經(jīng)濟性條件。

污泥處理的主要目的是減少水分，為后續(xù)處理、利用和運輸創(chuàng)造條件；排出污染環(huán)境的有毒有害物質(zhì)；回收能源和資源。污泥的處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水、干化及焚燒等方法以及處理。

由于污泥是一種有潛在危險的物質(zhì)，所以污泥處理面臨以下的問題：

（1）干污泥中一樣含有65%的有機物和35%的無機物。在中國，污泥中的有機物含量較低。

（2）濕污泥中含有各種各樣的細菌、病毒和寄生生物，病菌在其中大量繁育。

（3）污泥中還含有鋅、銅、鉛和鎘等重金屬化合物，殺蟲劑等等，所有這些一旦進入食物鏈將會導(dǎo)致嚴重的健康問題。對于工業(yè)發(fā)達的大中城市，這個問題特別突出。

在歐洲，根據(jù)歐盟規(guī)定：有機物含量超過5%的廢棄物將被禁止填埋；在美國，根據(jù)國家環(huán)保局的503污泥衛(wèi)生法規(guī)定，只有經(jīng)過滅菌處理，達到細菌或病毒無法檢出的A級污泥才可以在市場出售；而B級污泥的使用則必須滿足特別的使用條件，即污泥的細菌或病毒含量不會對公眾和環(huán)境造成影響。而特級污泥，即污泥的細菌或病毒和重金屬的含量都滿足要求，其使用所受到的限制與普通的肥料一樣。由于A級污泥沒有對重金屬的含量有任何限制，因此國家環(huán)保局的503污泥衛(wèi)生法不是很嚴格。目前，在新澤西州，在加利福尼亞，內(nèi)華達和亞利桑那州的部分縣已經(jīng)立法禁止污泥的填埋；弗羅里達州等一些州的立法正在進行。

1.4 污泥的脫水與干化

污水處理所產(chǎn)生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結(jié)合的特性，采用機械方法脫除具有一定的限制，污泥中的有機質(zhì)含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于含固率有著重要影響。一般來說，采用機械脫水可以獲得20%～30%的含固率，所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍舊較高，具有流體性質(zhì)，其處置難度和成本仍舊較高，因此有必要進一步減量。此時，在自然風(fēng)干之外，只有通過輸入熱量形成蒸發(fā)，才能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模減量。采用熱量進行干燥的處理就是熱干化。

污泥干化是水分蒸發(fā)的過程。為了進行干化項目的調(diào)研，以確定減量處理的規(guī)模，必須了解有關(guān)污泥項目的一些經(jīng)濟參數(shù)，這些參數(shù)包括：機械脫水后的濕泥含固率，處置的目的、類型，當(dāng)?shù)啬軌蛘业降牧畠r熱能及其價格指數(shù)。

污泥成分是根據(jù)污水廠的來水水質(zhì)變化的，當(dāng)然在很大程度上也會受到污水處理工藝的影響。會對干化工藝產(chǎn)生重大影響的內(nèi)容則是絮凝劑添加量。對干化工藝來說，以下內(nèi)容值得注意，這些內(nèi)容通常是通過試驗來確認其干化成效的：污泥中絮凝劑含量，污泥的粘度、彈性、有機物在干物質(zhì)中的比例，磨蝕性成分的比例（如沙、石等），腐蝕性成分的濃度（如氯、硫等），油脂類物質(zhì)的百分比。

污水中的污染物和營養(yǎng)成分在大量繁育的細菌作用下，在化學(xué)藥劑的作用下形成集合，逐步增大的團粒結(jié)構(gòu)在水中沉淀下來，形成污泥。進一步添加高分子絮凝劑，采用物理方法濃縮，可以脫去大部分或一部分所謂的自由態(tài)水，形成我們所見到的脫水污泥。

因此，經(jīng)生物處理所得到的污泥，其有機物構(gòu)成主要就是這些微生物細菌。

2 污泥的主要處理、處置途徑

2.1 污泥處理、處置的工藝路線

污水廠污泥的處理和處置主要遵循以下的途徑：

污水廠污泥→濃縮→消化→脫水→干化→焚燒→處置

（1）污泥的濃縮。污泥濃縮的目的是使污泥初步脫水、縮小污泥體積，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。濃縮脫水方法有重力沉降濃縮、上浮濃縮以及其他濃縮方法。

（2）污泥消化。為了減少污泥量，防治污染環(huán)境和提高利用價值，一般需經(jīng)過消化處理。污泥消化即是借助微生物的代謝作用，使污泥中有機物質(zhì)分解成穩(wěn)固的物質(zhì)，去除臭味，殺死寄生蟲卵，減少污泥體積，回收利用消化過程中所產(chǎn)生的沼氣。

（3）污泥脫水與干化。污泥經(jīng)濃縮和消化之后，其含水率仍在96%左右，體積很大，不便于運輸和使用，需要進一步脫水干化處理，其主要方法有自然蒸發(fā)法和機械脫水法兩種。

（4）污泥焚燒。污泥干化后，含水仍達10%～20%，體積仍較大，通過焚燒可將污泥中水分和有機雜質(zhì)完全去除，并殺滅病原微生物。有些污泥含有有毒物質(zhì)而不宜作農(nóng)肥，或因其他原因使污泥難以利用時，為防止污染，也采用焚燒方法。焚燒污泥的裝置為焚燒爐。

（5）污泥的處理。污泥含有重金屬離子等有毒物質(zhì)時，還須做處理，深埋或投棄海洋。

2.2 污泥處置方式

污泥的主要處置方式有：

（1）投海。由于對環(huán)境的負面影響（環(huán)境和生物受到污染的危險），在美國已經(jīng)被法律所禁止。在中國，相信在將來也不能采用污泥海洋投棄法作為處置方式。

（2）填埋。脫水泥餅直接填埋本身是對資源的嚴重浪費，此外，還可能對填埋場形成諸多困難：

①填埋場一般是一層垃圾一層覆土，然后進行碾壓，以確保更好的空間利用。污泥的高含水率、高粘度經(jīng)常使得碾壓機械打滑甚至深陷其中，給填埋操作帶來困難。

②污泥的流變性使得填埋體易變形和滑坡，成為人為的“沼澤地”，給填埋場帶來極大安全隱患。

③污泥的高含水率大大增加了填埋場滲濾液處理量，由于污泥細小，經(jīng)常堵塞滲濾液收集系統(tǒng)和排水管，加重了垃圾壩的承載負荷，給填埋場安全和治理帶來困難。清理收集系統(tǒng)的費用極為昂貴。

④填埋資源有限，必然導(dǎo)致填埋成本的上升。

填埋法將受到越來越嚴格的限制，在今后數(shù)年內(nèi)美國將關(guān)閉大部分的污泥填埋場。直接填埋污泥漿，所占用的土地非常多，而且由于存在病原體連續(xù)繁育、臭味等問題，特別在人口非常稠密的地區(qū)這種方法并不實際。因此，這種處理方式在中國的沿海發(fā)達地區(qū)也將行不通。

（3）堆肥化

堆肥是穩(wěn)固和衛(wèi)生的產(chǎn)品，但是大規(guī)模污泥堆肥存在著許多限制：

①污泥本身不是一個非常好的堆肥物料，降解性差，孔隙率低，含水率高，須添加大量調(diào)理劑來松散污泥，堆肥化處理污泥的量相對很低（經(jīng)堆肥化處理的大部分是大量的調(diào)理劑），不適合多雨的南方地區(qū)。

②堆肥化過程沒有實現(xiàn)體積減量化，而且處理、儲存、緩沖區(qū)占地面積很大。

③臭味處理過程復(fù)雜，系統(tǒng)龐大。對于南方多雨的氣候，儲存和堆肥化的場地和設(shè)施要求高，同樣也增加了投資。

④運行費用較高：供氧、通風(fēng)和氣味處理所需的耗電量大，除蟲所需的化學(xué)劑量大，購買大量蓬松調(diào)理劑，運輸和儲存費用大。

污泥堆肥不適應(yīng)于大型處理項目，而且沒有大型處理項目在成功運行實例。目前世界上成功運行的較大的污泥堆肥場，其處理能力為10000噸/年。

（4）焚燒

焚燒是一個很好的解決方案：

①污染嚴重的污泥（例如重金屬含量或化學(xué)污染物超標(biāo)的工業(yè)污泥）：污泥要實現(xiàn)完全礦化。

②處理規(guī)模大（大于50000噸（泥餅）/年）：規(guī)模大，投資省。

③污泥焚燒的投資和運行費用要高于干燥/造粒，這是因為：焚燒運行溫度高（焚燒850℃，干燥100℃）；工藝復(fù)雜（還未實現(xiàn)完全自動化運行，需要更多人工，嚴格的排放限制，高額的二次廢物填埋費用）。

④在一些國家公眾對焚燒技術(shù)的接受程度較低（負面印象：可能對人們身體健康造成危害的高風(fēng)險的心理負擔(dān)）。

多級焚燒爐由于其本身固有的缺陷，尾氣排放超標(biāo)，需要補充輔助燃料。因此許多多級焚燒爐已經(jīng)被流化床焚燒爐所取代。即使對于流化床焚燒爐，只有當(dāng)水分含量小于為25%，干污泥的有機物含量為75%，即絕干污泥的低位發(fā)熱值為4155Kcal/kg，并且需要將燃燒空氣預(yù)熱到650度以上時，才無需輔助燃料。但對于中國的市政污泥，其有機物含量大約為50到65%，熱值為2400到3600Kcal/kg。很明顯，如果直接采用現(xiàn)有的流化床焚燒爐來焚燒中國的市政污泥，補充輔助燃料是不可避免的，只是補充輔助燃料的多少不同，取決于濕污泥的具體的水分含量和發(fā)熱值。

目前，僅在美國，就有近200家污水處理廠采用焚燒的方式來處理污泥，處理的污泥量占全美的總產(chǎn)量的20%。

（5）干燥

干燥的優(yōu)點是非常明顯的

①大幅度減小體積，從而減小了儲存、處置和運輸費用。

②用途靈活：產(chǎn)品用途廣泛（既可用來做肥料也可用于其它工業(yè)工藝過程中的燃料）。

③產(chǎn)品資源化利用：如果干燥污泥本身的重金屬和有機污染物等指標(biāo)達標(biāo)，污泥顆粒可用于肥料和土壤改良劑，是干燥廠的主要收入來源之一。

④安全、高效、投資和運行成本低。

⑤安全高效的工藝意味著產(chǎn)品完全干燥（含固率＞90%），無塵、無菌、硬度高、密度大的球形顆粒。這樣可以確保安全、衛(wèi)生和低成本的運輸、處置、長時間的儲存和使用。

但干燥也有其問題：

①對于重金屬含量高的污泥，如果用作肥料，會帶來土壤污染的問題。

②污泥作肥料的市場問題。由于污泥的N、P、K的含量比化肥低許多，并且公眾擔(dān)憂其危害，市場需要開發(fā)。即使在美國，經(jīng)過多年的宣傳、推廣，污泥作肥料的市場仍舊困難很大。加拿大的多倫多的干燥污泥要船運到弗羅里達銷售。

③價格問題，由于以上問題，在美國，噸干污泥的出廠價僅為10-20美元。而干燥成本（僅包括能源，未考慮設(shè)備折舊，人員工資等）就達50-70美元，盡管如此，仍有許多城市對市政污泥進行干燥，主要原因是每噸濕污泥的拖運費用為30-50美元，而干燥后，重量減少到原先的1/3-1/4。在中國，這個問題特別突出，因為中國的天然氣和電力價格比美國高35%-40%。在中國，只有用煤做燃料時，才可以考慮用干燥污泥作肥料。而目前，在大中城市，煤被禁止用作燃料。如果污泥干燥設(shè)備采用進口，那么代價將非常高。

（6）垃圾焚燒發(fā)電廠與市政垃圾混燒處理

污泥與市政垃圾混燒是可能的，但是處理量不大。從目前運行的垃圾焚燒廠的體會來看，為保證正常穩(wěn)固的運行，濕污泥的添加量不能超過8%～10%。因此不能處理城市市政污水處理廠產(chǎn)生的全部污泥。

從長遠考慮，污泥的處理方案只有三種：堆制肥料；熱力干燥后用作肥料；能量回收（即焚燒）。

我國的污泥目前絕大部分是棄置或填埋的，只有極小量的進行干化后用于制作混合肥。

由于我國的填埋場標(biāo)準(zhǔn)實施較晚，舊的填埋場接納污泥，可能造成大量的污泥污染物隨滲濾液從地表進入深層，甚至威逼地下水和江河湖海。

無規(guī)則的棄置仍是主要消納途徑，其中一小部分進入了農(nóng)田，這些棄置無論在近期還是遠期都將成為地表水和地下水的潛在污染源。

3 污泥濃縮

污泥濃縮的目的是降低污泥含水率，減少污泥體積，以利于后續(xù)處理與利用。

污泥濃縮的方法通常有五種：重力濃縮，氣浮濃縮，離心濃縮，帶式濃縮機濃縮和轉(zhuǎn)鼓濃縮機濃縮。

3.1 污泥濃縮工藝

（1）重力濃縮

重力濃縮本質(zhì)上是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。在污水處理廠中一般將初沉污泥和二沉污泥混合后采用重力濃縮，這樣可以提高重力濃縮池的濃縮成效，重力濃縮池固體表面負荷取決于二種污泥的比例。

重力濃縮可以分為間歇式和連續(xù)式兩種，間歇式重力濃縮主要用于小型污水處理廠，連續(xù)式重力濃縮主要用于大、中型污水處理廠。

（2）氣浮濃縮

根據(jù)氣泡形成的方式，氣浮可以分為：壓力溶氣氣浮、生物溶氣氣浮、渦凹氣浮、真空氣浮、化學(xué)氣浮、電解氣浮等，在污泥處理中壓力溶氣氣浮工藝已廣泛應(yīng)用于剩余活性污泥濃縮中，生物溶氣氣浮工藝濃縮活性污泥也已有應(yīng)用，渦凹氣浮工藝在污泥濃縮中的應(yīng)用正在摸索中，其它幾種氣浮在污泥濃縮中的應(yīng)用尚未見報道。

（3）離心濃縮

離心濃縮工藝的動力是離心力，離心力是重力的500～3000倍。

離心濃縮工藝始于上世紀20年代初，當(dāng)時采用的是原始的筐式離心機，后經(jīng)過盤嘴式等幾代更換，現(xiàn)在普遍采用的是臥螺式離心機。與離心脫水的區(qū)別在于離心濃縮用于濃縮活性污泥時，一般不需加入絮凝劑調(diào)質(zhì)，只有當(dāng)需要濃縮污泥含固率大于6%時，才加入少量絮凝劑。而離心脫水機要求必須加入絮凝劑進行調(diào)質(zhì)。

離心濃縮占地小，不會產(chǎn)生惡臭，對于富磷污泥可以避免磷的二次開釋，提高污泥處理系統(tǒng)總的除磷率，造價低，但運行費用的機械修理費用高，經(jīng)濟性差，一般很少用于污泥濃縮，但對于難以濃縮的剩余活性污泥可以考慮使用。

（4）帶式濃縮機濃縮

帶式濃縮機主要用于污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段。重力帶式機械濃縮機主要由框架、進泥配料裝置、脫水濾布、可調(diào)泥耙和泥壩組成。其濃縮過程是這樣的：污泥進入濃縮段時被平均攤鋪在濾布上，好似一層薄薄的泥層，在重力作用下泥層中污泥的表面水大量分離并通過濾布間隙迅速排走，而污泥固體顆粒則被截留在濾布上。帶式機械濃縮機通常具備很強的可調(diào)劑性，其進泥量、濾布走速、泥耙夾角和高度均可進行有效地調(diào)劑以達到預(yù)期的濃縮成效。

污泥濃縮脫水一體化設(shè)備濃縮過程是關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，因此水力負荷顯得更為重要。一般，設(shè)備廠家通常會根據(jù)具體的泥質(zhì)情形提供水力負荷或固體負荷的建議值。應(yīng)當(dāng)注意的是，不同廠商設(shè)備之間的水力負荷可以相差很大，質(zhì)量一樣的設(shè)備只有20～30m3/（m帶寬·h），但好的設(shè)備可以做到50～60m3/（m帶寬·h）甚至更高，設(shè)備帶寬為3.0m。在沒有詳細的泥質(zhì)分析資料時，設(shè)計選型的水力負荷可按40～45m3/（m帶寬·h）考慮。

（5）轉(zhuǎn)鼓機械濃縮

轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)篩機械濃縮機或類似的裝置主要用于濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段，轉(zhuǎn)鼓機械濃縮是將經(jīng)化學(xué)混凝的污泥進行螺旋推進脫水和擠壓脫水，是污泥含水率降低的一種簡便高效的機械設(shè)備。

轉(zhuǎn)鼓機械濃縮/帶式脫水或轉(zhuǎn)鼓機械濃縮/轉(zhuǎn)鼓機械脫水一體機的工藝參數(shù)主要是單臺設(shè)備單位時間的水力接受能力及固體處理能力。ROS2.1，ROS2.2，ROS2.3，ROS2.4污泥濃縮機污泥處理量分別為8～15，18～30，35～50，60～100m3/h。

3.2 污泥濃縮工藝的發(fā)展趨勢

（1）重力濃縮工藝逐步被取代

隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，歐洲以單一去除COD為目的的污水處理工藝已不多見，代之以除磷脫氮為主要對象的生物營養(yǎng)物去除工藝，在我國以后的污水處理工藝亦將如此。釋磷條件需要改變。

重力濃縮法，修理治理及動力費用低，但占地面積大，衛(wèi)生條件差，濃縮成效較差，不能有效地去除污泥中的水分，由于污泥在重力濃縮池停留時間長，濃縮池中形成厭氧環(huán)節(jié)，富磷污泥在濃縮中釋磷現(xiàn)象嚴重，使整個系統(tǒng)的除磷成效變差，使用受到了限制，在污水處理廠中會逐步被取代。

（2）濃縮-脫水一體化設(shè)備的發(fā)展

濃縮脫水一體化設(shè)備具有工藝流程簡單、工藝適應(yīng)性強、自動化程度高、運行連續(xù)、控制操作簡單和過程可調(diào)劑性強等一系列優(yōu)點，正得到越來越多的設(shè)計單位和用戶特別是中小污水處理廠用戶的關(guān)注。

在采用污泥濃縮脫水一體化機的工程中，各污水處理廠的污泥進入污泥濃縮脫水一體化設(shè)備前，均有污泥貯泥池或污泥均質(zhì)池（實際上相當(dāng)于濃縮池），其停留時間甚至比重力濃縮池停留時間還長。

污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的目標(biāo)與實際應(yīng)用存在一定的差距，如果把長HRT的貯泥池看成是重力濃縮池的話，甚至可以認為污泥濃縮脫水一體化設(shè)備比傳統(tǒng)污泥處理工藝在工藝流程上更加復(fù)雜，多了濃縮段，污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的應(yīng)用需進一步完善。

根據(jù)各環(huán)保設(shè)備廠樣本介紹，污泥濃縮脫水一體化機適用于進泥含水率在99.5%以下，含水率高于99.5%不宜直接進入一體化污泥濃縮脫水機，需要先經(jīng)過其它濃縮方法濃縮。實際應(yīng)用上一體化設(shè)備對進泥含固率的要求更高，故需進一步研究開發(fā)對低濃度污泥濃縮新技術(shù)。

常用濃縮方法的特性比較：

4 污泥脫水

污水經(jīng)過沉淀處理后會產(chǎn)生大量污泥，即使經(jīng)過濃縮及消化處理，含水率仍高達95%以上，體積很大，難以消納處置，必須經(jīng)過脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積。

一般大中型污水處理廠均采用機械脫水。脫水機的種類很多，按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水及離心脫水三大類。國內(nèi)污水處理廠常見的有壓濾機（包括帶式壓濾機及板框式壓濾機）和離心式脫水機。

4.1 帶式壓濾脫水機

帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水?dāng)D壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。

一般帶式壓濾脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成。作機型選擇時，應(yīng)從以下幾個方面加以考慮：

（1）濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點，同時還應(yīng)考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。

（2）輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng)。一般經(jīng)過氣動裝置完成。

（3）濾帶的張緊系統(tǒng)。一般也由氣動系統(tǒng)來控制。濾帶張力一般控制在0.3～0.7MPa，常見值為0.5MPa。

（4）帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個極佳的帶速控制范圍，在該范圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。

帶式壓濾脫水機受污泥負荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟耗少、管理控制相對簡單、對運轉(zhuǎn)人員的素質(zhì)要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機進入國內(nèi)較早，已有相當(dāng)數(shù)量的廠家能夠生產(chǎn)這種設(shè)備。在污水處理工程建設(shè)決策時，能夠選用帶式壓濾機以降低工程投資。

4.2 離心式脫水機

離心式脫水機主要由轉(zhuǎn)載和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰口溢流排出轉(zhuǎn)鼓，匯集后排出脫水機。

離心脫水機關(guān)鍵的部件是轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行成本都相當(dāng)高，很不經(jīng)濟。轉(zhuǎn)鼓的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉(zhuǎn)鼓過長會使性能價格比下降。使用過程中，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速是一個重要的控制參數(shù)，控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機運行好壞的關(guān)鍵。當(dāng)前，多采用低速離心脫水機。在作離心式脫水機選型時，因轉(zhuǎn)鼓或螺旋的外緣極易磨損，對其材質(zhì)有特殊要求。新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質(zhì)一般為碳化鎢，價格昂貴。

離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。前些年，國內(nèi)只有為數(shù)不多的幾個廠家能夠生產(chǎn)小型離心脫水機，如果選擇大型離心脫水機，就只能依靠進口，會增加工程投資，同時，離心脫水機受污泥負荷的波動影響較大，對運行人員的素質(zhì)要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水工藝。但近幾年來，隨著科技進步，離心式脫水機的脫水技術(shù)在國外有了長足進展，例如瑞典Alfa Laval公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機，其泥餅含固率可達30%以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中運行，脫水機周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，能夠大大改進運行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。近些年，國內(nèi)對離心脫水機的研究和開發(fā)也取得了一定的成果。

當(dāng)前國內(nèi)污泥脫水中帶式壓濾機的應(yīng)用較為廣泛，而離心脫水機是近幾年才日益受到人們的重視，人們對帶式壓濾機和離心脫水機的性能比較和討論也很多。以下為離心脫水機生產(chǎn)廠商提出的離心脫水機相對帶式壓濾機的優(yōu)勢：

（1）臥螺離心機利用離心沉降原理，使固液分離，由于沒有濾網(wǎng)，不會引起堵塞，而帶機利用濾帶使固液分離，為防止濾帶堵塞，需高壓水不斷沖刷。

（2）離心機適用各類污泥的濃縮和脫水，帶機也適用各類污泥，但對剩余活性污泥需投藥量大且脫水困難。

（3）離心機在脫水過程中當(dāng)進料濃度變化時，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)速差和扭矩會自動跟蹤調(diào)整，

因此可不設(shè)專人操作，而帶式壓濾機在脫水過程中當(dāng)進料濃度變化時，帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力軍需調(diào)整，操作要求較高。

（4）在離心機內(nèi)，細小的污泥也能與水分離，因此絮凝劑的投加量較少，一般混合污泥脫水時的加藥量為1.2kg/t（干泥），污泥回收率為95%以上，脫水后泥餅的含水率為65%～75%左右，而帶式壓濾機由于濾帶不能織得太密，為防止細小的污泥漏網(wǎng)，需投加較多的絮凝劑以使污泥形成較大絮團，一般混合污泥脫水時的加藥量大于3kg/t（干泥），污泥回收率為90%左右，脫水后泥餅含水率80%左右。

（5）離心機每立方米污泥脫水耗電為1.2kW/m3，運行時噪音為76～80db，全天24h連續(xù)運行，除停機外，運行中不需清洗水；而帶機每立方米污泥脫水耗電為0.8kW/m3，運行時噪音為70～75db，濾布需松弛保養(yǎng)，一般每天只安排二班操作，運行過程中需不斷用高壓水沖洗濾布。

（6）離心機占用空間小，安裝調(diào)試簡單，配套設(shè)備僅有加藥和進出料輸送機，整機全密封操作，車間環(huán)境好；而帶機占地面積大，配套設(shè)備除加藥和進出料輸送機外，還需沖洗泵，空壓機，污泥調(diào)理器等等，整機密封性差，高壓清洗水霧和臭味污染環(huán)境，如管理不好，會造成泥漿四溢。

不過對以上論點中除了脫水污泥餅含水率低、占用面積小、安裝基建費用低等是公認的離心脫水機相對帶式壓濾機的優(yōu)勢外，對其它方面人們的爭論還比較多。而且，設(shè)備成本高、電耗大、噪音等還是離心脫水機尚需進一步解決的問題。

4.3 板框式壓濾脫水機

板框式壓濾機的結(jié)構(gòu)由三部分組成：

（1）機架：機架是壓濾機的基礎(chǔ)部件，兩端是止推板和壓緊頭，兩側(cè)的大梁將二者連接起來，大梁用以支撐濾板、濾框和壓緊板。

①止推板：它與支座連接將壓濾機的一端坐落在地基上，廂式過濾機的止推板中間是進料孔，四個角還有四個孔，上兩角的孔是洗滌液或壓榨氣進口，下兩角為出口（暗流結(jié)構(gòu)還是濾液出口）。

②壓緊板：用以壓緊濾板濾框，兩側(cè)的滾輪用以支撐壓緊板在大梁的軌道上滾動。

③大梁：是承重構(gòu)件，根據(jù)使用環(huán)境防腐的要求，可選擇硬質(zhì)聚氯乙烯、聚丙烯、不銹鋼包覆或新型防腐涂料等涂覆。

（2）壓緊機構(gòu)：手動壓緊、機械壓緊、液壓壓緊。

①手動壓緊：是以螺旋式機械千斤頂推動壓緊板將濾板壓緊。

②機械壓緊：壓緊機構(gòu)由電動機（配置先進的過載保護器）、減速機、齒輪副、絲桿和固定螺母組成。壓緊時，電動機正轉(zhuǎn)，帶動減速器、齒輪副，使絲桿在固定絲母中轉(zhuǎn)動，推動壓緊板將濾板、濾框壓緊。當(dāng)壓緊力越來越大時，電機負載電流增大，當(dāng)大到保護器設(shè)定的電流值時，達到極大壓緊力，電機切斷電源，停止轉(zhuǎn)動。由于絲桿和固定絲母有可靠的自鎖螺旋角，能可靠地保證工作過程中的壓緊狀態(tài)。退回時，電機反轉(zhuǎn)，當(dāng)壓緊板上的壓塊觸壓到行程開關(guān)時退回停止。

③液壓壓緊：液壓壓緊機構(gòu)的組成由液壓站、油缸、活塞、活塞桿以及活塞桿與壓緊板連接的哈夫法蘭卡片液壓站的結(jié)構(gòu)組成有：電機、油泵、溢流閥（調(diào)節(jié)壓力）、換向閥、壓力表、油路、油箱。液壓壓緊機構(gòu)壓緊時，由液壓站供高壓油，油缸與活塞構(gòu)成的元件腔充滿油液，當(dāng)壓力大于壓緊板運行的摩擦阻力時，壓緊板緩慢地壓緊濾板，當(dāng)壓緊力達到溢流閥設(shè)定的壓力值（由壓力表指針顯示）時，濾板、濾框（板框式）或濾板（廂式）被壓緊，溢流閥開始卸荷。這時，切斷電機電源，壓緊動作完成，退回時，換向閥換向，壓力油進入油缸的有桿腔，當(dāng)油壓能克服壓緊板的摩擦阻力時，壓緊板開始退回。液壓壓緊為自動保壓時，壓緊力是由電接點壓力表控制的，將壓力表的上限指針和下限指針設(shè)定在工藝要求的數(shù)值，當(dāng)壓緊力達到壓力表的上限時，電源切斷，油泵停止供油，由于油路系統(tǒng)可能產(chǎn)生的內(nèi)漏和外漏造成壓緊力下降。當(dāng)降到壓力表下限指針時，電源接通，油泵開始供油，壓力達到上限時，電源切斷，油泵停止供油，這樣循環(huán)以達到過濾物料的過程中保證壓緊力的效果。

（3）過濾機構(gòu)

過濾機構(gòu)由過濾板、濾框、濾布、壓榨隔膜組成，濾板兩側(cè)由濾布包覆，需配置壓榨隔膜時，一組濾板由隔膜板和側(cè)板組成。隔膜板的基板兩側(cè)包覆著橡膠隔膜，隔膜外邊包覆著濾布，側(cè)板即普通的濾板。物料從止推板上的進料孔進入各濾室，固體顆粒因其粒徑大于過濾介質(zhì)（濾布）的孔徑被截留在濾室里，濾液則從濾板下方的出液孔流出。濾餅需要榨干時，除用隔膜壓榨外，還能夠壓縮空氣或蒸汽，從洗滌口通入，氣流沖去濾餅中的水分，以降低濾餅的含水率。

①過濾方式：濾液流出的方式分為明流過濾和暗流過濾。

明流過濾：每個濾板的下方出液孔上裝有水嘴，濾液直觀地從水嘴里流出。暗流過濾：每個濾板的下方設(shè)有出液通道孔，若干塊濾板的出液孔連成一個出液通道，由止推板下方的出液孔相連的管道排出。

②洗滌方式：濾餅需要洗滌時，有明流雙向洗滌和單向洗滌，暗流雙向洗滌和單向洗滌。

明流單向洗滌：洗液從止推板的洗液進孔依次進入，穿過濾布再穿過濾餅，從無孔濾板流出，這時有孔板的出液水嘴處于關(guān)閉狀態(tài)，無孔板的出液水嘴處于開啟狀態(tài)。

明流雙向洗滌：洗液從止推板上方的兩側(cè)洗液進孔先后兩次洗滌，即洗液先從一側(cè)洗滌再從另一側(cè)洗滌，洗液的出口同進口是對角線方向，因此又叫雙向交叉洗滌。

暗流單向洗滌：洗液從止推板的洗液進孔依次進入有孔板，穿過濾布再穿過濾餅，從無孔濾板流出。

暗流雙向洗滌：洗液從止推板上方的兩側(cè)的兩個洗液進孔先后兩次洗滌，即洗滌先從一側(cè)洗滌，再從另一側(cè)洗滌，洗液的出口同進口是對角線方向，因此又叫暗流雙向交叉洗滌。

（3）濾布：濾布是一種主要過濾介質(zhì)，濾布的選用和使用，對過濾效果有決定性的作用，選用時要根據(jù)過濾物料的pH值，固體粒徑等因素選用合適的濾布材質(zhì)和孔徑以保證低的過濾成本和高的過濾效率。使用時，要保證濾布平整不打折，孔徑暢通。板框式壓濾機是經(jīng)過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水經(jīng)過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動-氣動閉合系統(tǒng)側(cè)板懸掛系統(tǒng)、濾板震動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側(cè)光電保護裝置等構(gòu)成。設(shè)備選型時，應(yīng)考慮以下幾個方面：

①對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其它類型脫水機相比，泥餅含固率高，可達35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機應(yīng)該是首選方案。

②框架的材質(zhì)。

③濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強度。

④濾板的移動方式。要求能夠經(jīng)過液壓-氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作人員勞動強度。

⑤濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其它型式脫水機相比，板框式壓濾機的缺點是占地面積較大。

板框式壓濾機因動力消耗大、產(chǎn)量低、操作不連續(xù)等原因，在水廠中已逐漸不采用，在工業(yè)污水處理中使用量仍較大，當(dāng)前已有塑料板框，預(yù)加壓脫水等新技術(shù)推廣使用。

當(dāng)前國際上開發(fā)并推廣應(yīng)用離心式污泥脫水機，因其占地面積小、污泥脫水率高、產(chǎn)率高、自動化程度高，在污水處理廠使用比例逐漸擴大。近年來還發(fā)展了傳統(tǒng)的帶式濾機與機械濃縮設(shè)備相結(jié)合的污泥濃縮脫水一體化裝置，能夠取消重力濃縮池。

5 污泥干化（干燥）
污泥無論來自工業(yè)還是市政，其處理的一個可行目標(biāo)就是使所有來自工業(yè)中的污染物作為原料返回到工藝中去。所有的污染物事實上都是中間過程流失的原料，造成流失的媒介大多數(shù)情況下是水，去除水，將使得大量的潛在污染物能夠重新得到利用。

污泥所含的污染物一般均有很高的熱值，可是由于大量水分的存在，使得這部分熱值無法得到利用。如果焚燒高含水率的污泥，不但得不到熱值，還需要大量補充燃料才能完成燃燒。

如果將污泥的含水率降到一定程度，燃燒就是可能的，而且，燃燒所得到的熱量能夠滿足部分甚至全部進行干化的需要。同樣的道理，無論制造建材還是其它利用，減少含水率是關(guān)鍵。因此，能夠說污泥干化或半干化事實上是污泥資源化利用的第一步。

5.1 污泥干化概述

干燥是為了去除水分，水分的去除要經(jīng)理兩個主要過程：

（1）蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸氣低于介質(zhì)（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入介質(zhì)。

（2）擴散過程：是與汽化密切相關(guān)的傳質(zhì)過程。當(dāng)物料表面水分被蒸發(fā)掉，形成物料表面的濕度低于物料內(nèi)部濕度，此時，需要熱量的推動力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。

上述兩個過程的持續(xù)、交替進行，基本上反映了干燥的機理。干燥是由表面水汽化和內(nèi)部水?dāng)U散這兩個相輔相成、并行不悖的過程來完成的，一般來說，水分的擴散速度隨著污泥顆粒的干燥度增加而不斷降低，而表面水分的汽化速度則隨著干燥度增加而增加。由于擴散速度主要是熱能推動的，對于熱對流系統(tǒng)來說，干燥器一般均采用并流工藝，多數(shù)工藝的熱能供給是逐步下降的，這樣就造成在后半段高干度產(chǎn)品干燥時速度的減低。對熱傳導(dǎo)系統(tǒng)來說，當(dāng)污泥的表面含濕量降低后，其換熱效率急速下降，因此必須有更大的換熱表面積才能完成水分的蒸發(fā)。

污泥干燥中所謂的干化和半干化的區(qū)別在于干燥產(chǎn)品的含水率不同。“全干化”指較高含固率的類型，如含固率85%以上；而半干化則主要指含固率在50～65%之間的類型。

如果說干化的目的是衛(wèi)生化，則必須將污泥干燥到較高的含固率，高達90%以上，此時，污泥所含的水分大大低于環(huán)境溫度下的平均空氣濕度，回到環(huán)境中時會逐漸吸濕。

如果說干化的目的僅僅是減量化，則會產(chǎn)生不同的含固率要求。將含固率20%的濕泥干化到90%或干化到60%，其減量比例分別為78%和67%，相差僅11個百分點。根據(jù)處理目的的不同，事實上要求不同的含固率。比如填埋，填埋場的垃圾含固率平均低于60%，要求污泥達到90%含固率從經(jīng)濟上來講沒有實際意義。

因此，將污泥干燥到該處理環(huán)境下的平衡穩(wěn)定濕度，即周圍空氣中的水蒸氣分壓與物料表面上的水蒸氣壓達到平衡，應(yīng)該是經(jīng)濟合理的要求。

有些污泥干化工藝能夠?qū)裎勰嗵幚碇梁搪?0～65%，而這時的處理量明顯高于全干化時的處理量。其原因有兩個：

首先，對于干燥系統(tǒng)來說，干燥時間決定了干燥器的處理量。當(dāng)物料的含水率較高（所謂半干化）時，蒸發(fā)相同水量的時間要少于含水率高的情況（所謂全干化），單位處理時間內(nèi)能夠有更高的處理量。

其次，污泥在不同的干燥條件下失去水分的速率是不一樣的，當(dāng)含濕量高時，失水速率高，相反則降低。大多數(shù)干化工藝需要20～30分鐘才能將污泥從含固率20%干化至90%。

5.2 污泥干化工藝

干化意味著在單位時間里將一定數(shù)量的熱能傳給物料所含的濕分，這些濕分受熱后汽化，與物料分離，失去濕分的物料與汽化的濕分被分別收集起來，這就是干化的工藝過程。

從設(shè)備角度來描述這一過程，包括上料、干化、氣固分離、粉塵捕集、濕分冷凝、固體輸送和儲存等。

如果因物料的性質(zhì)（粘度、含水率等）可能造成干化工藝的不穩(wěn)固性的（如黏著、結(jié)塊等），則有必要采用部分干化后產(chǎn)品與濕物料混合的工藝（返料、干泥返混）。此時，在上料之前和固體輸送之后應(yīng)相應(yīng)增加輸送、儲存、分離、粉碎、篩分、提升、混合、上料等設(shè)備。

（1）污泥干化的加熱方式：直接干化和間接干化。

干化是依靠熱量來完成的，熱量一樣都是能源燃燒產(chǎn)生的。燃燒產(chǎn)生的熱量存在于煙道氣中，這部分熱量的利用形式有兩類：

①直接利用：將高溫?zé)煹罋庵苯右敫稍锲鳎ㄟ^氣體與濕物料的接觸、對流進行換熱。這種做法的特點是熱量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性質(zhì)，也將帶來排放問題，因高溫?zé)煹罋獾倪M入是連續(xù)的，因此也造成同等流量的、與物料有過直接接觸的廢氣必須經(jīng)特別處理后排放。

（2）間接利用：將高溫?zé)煹罋獾臒崃客ㄟ^熱交換器，傳給某種介質(zhì)，這些介質(zhì)可能是導(dǎo)熱油、蒸汽或者空氣。介質(zhì)在一個封閉的回路中循環(huán)，與被干化的物料沒有接觸。熱量被部分利用后的煙道氣正常排放。間接利用存在一定的熱缺失。

對干化工藝來說，直接或間接加熱具有不同的熱效率缺失，也具有不同的環(huán)境影響，是進行項目環(huán)評和經(jīng)濟性考察的重要內(nèi)容。

直接加熱形式中熱源煙氣直接成為介質(zhì)，其熱效率接近燃燒效率本身。其余加熱形式均是通過換熱設(shè)備將熱傳給某種介質(zhì)的間接加熱。煙氣可以通過熱交換器將熱量傳給空氣，空氣作為換熱介質(zhì)與濕物料進行接觸。煙氣可以提高熱交換器將熱傳遞給導(dǎo)熱油或蒸汽，然后利用導(dǎo)熱油或蒸汽來加熱金屬或工藝氣體，由金屬熱表面或工藝氣體與濕物料進行接觸。這兩類通過熱交換器的換熱均形成一定的熱缺失，一般來說在8～15%之間。

以導(dǎo)熱介質(zhì)為熱油對間接干化工藝加以說明：熱源與污泥無接觸，換熱是通過導(dǎo)熱油進行的，相應(yīng)設(shè)備為導(dǎo)熱油鍋爐。

導(dǎo)熱油鍋爐在我國是一種成熟的化工設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)工作溫度為280°，這是一種有機質(zhì)為主要成分的流體，在一個密閉的回路中循環(huán)，將熱量從燃燒所產(chǎn)生的煙氣轉(zhuǎn)移到導(dǎo)熱油中，再從導(dǎo)熱油傳給介質(zhì)（氣體）或污泥本身。導(dǎo)熱油獲得熱量和將熱量給出的過程形成一定的熱量缺失。一般來說，導(dǎo)熱油鍋爐的熱效率介于80%～90%之間，含廢熱利用。

根據(jù)干燥器的蒸發(fā)量，以及該干燥工藝的實際熱能消耗，可以得到一個每小時熱能凈消耗的需求量，將導(dǎo)熱油鍋爐的熱效率考慮進來，即可得到導(dǎo)熱油鍋爐的選型參照標(biāo)準(zhǔn)。

（3）污泥干化廠的系統(tǒng)組成：

一般來說，干化工藝需要配備以下基礎(chǔ)配套設(shè)施，但根據(jù)工藝可能有較大變化：

①冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：用于干泥產(chǎn)品的冷卻等。

②冷凝水處理系統(tǒng)：工藝氣體及其所含雜質(zhì)的洗滌等。

③工藝水系統(tǒng)：用于安全系統(tǒng)的自來水。

④電力系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的供電。

⑤壓縮空氣系統(tǒng)：啟動閥門的控制。

⑥氮氣儲備系統(tǒng)：干泥料倉以及工藝回路的惰性化。

⑦除臭系統(tǒng)：濕泥料斗、儲倉、工藝回路的不可凝氣體的處理。

⑧制冷系統(tǒng)：導(dǎo)熱油熱量撤除。

⑨消防系統(tǒng)：為整廠配置的滅火系統(tǒng)和安全區(qū)。

（4）干泥返混：

進料含水率的變化對于干化系統(tǒng)來說是非常重要的經(jīng)濟參數(shù)。這個數(shù)值越低，意味著投資更大。此外，它還是一個有關(guān)安全性的重要參數(shù)。

含水率因不同來源的濕泥（可能來自幾個不同的污水處理廠）、脫水機的運行不正常（機械故障、機械效率降低、更換絮凝劑或改變添加量）等原因，可能出現(xiàn)波動。當(dāng)波動幅度超過一定范圍時，就可能對干化的安全性形成威脅。

產(chǎn)生危險的原因在于干燥系統(tǒng)本身的特點。一般干燥系統(tǒng)在調(diào)試的過程中，給熱量及其相關(guān)的工藝氣體量已經(jīng)確定，僅經(jīng)過監(jiān)測干燥器出口的氣體溫度和濕度來控制進料裝置的給料量。

給熱量的確定，意味著單位時間里蒸發(fā)量的確定。當(dāng)進料含水率變化，而進料量不變時，系統(tǒng)內(nèi)部的濕度平衡將被打破，如果濕度增加，可能導(dǎo)致干化不均；如果濕度減少，則意味著粉塵量的增加和顆粒溫度的上升。

全干化系統(tǒng)的含水率變化較為敏感，在直接進料時，理論上只允許2個百分點的波動（如設(shè)定20%，而實際22%），此時由于污泥水分的急劇減少，干燥器內(nèi)產(chǎn)品的溫度會飛升，形成危險環(huán)境。由于這一區(qū)間非常狹小，對調(diào)整濕泥進料量的監(jiān)測反饋系統(tǒng)要求較高。

解決濕泥含水率變化敏感性的好方法是在可能的范圍內(nèi)降低產(chǎn)品的含固率。當(dāng)含固率從90%降為80%時，理論上可允許5個百分點的波動（如設(shè)定20%，則實際25%）。

大多數(shù)全干化工藝都采用了干泥返混。這樣做的目的一般都是為了避免污泥的膠粘相特性使之在干燥器內(nèi)易于黏著、板結(jié)，另外一個好處正是由此擴大了可允許的濕泥波動范圍。

干泥干混一般要求將原含固率20～25%的濕泥，經(jīng)過添加相當(dāng)于濕泥重量1～2倍的已經(jīng)干化到90%以上的干泥細粉，將其混合到平均含固率60～70%。從絕干物質(zhì)量上增加了7～10倍以上。如果將干燥器的濕泥進料含固率設(shè)定為60%，其理論波動范圍能夠達到66%，這對返混工藝來說應(yīng)該是能夠輕松實現(xiàn)的了。

5.3 污泥干化設(shè)備

當(dāng)前，全世界大約有50余家污泥干燥公司，包括：Andritz Group, Baker-rullman, Berlie Technologies Inc, Flo-Dry, 大川原公司，奈良，西格斯，USFilter，Atlas-Stord等。市場上的污泥干燥設(shè)備主要有：

三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機（即轉(zhuǎn)鼓干燥機）、間接加熱式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機、帶粉碎裝置的回轉(zhuǎn)圓筒干燥機、流化床干燥機、碟式干燥機、槳葉式干燥機、盤式干燥機、帶式干燥機、太陽能污泥干燥房等。

（1）三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機

干燥過程介紹：由于普通的回轉(zhuǎn)圓筒干燥機，包括三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機，只能干燥顆粒狀的物料。因此，濕污泥首先要與干污泥進行混合，產(chǎn)生含水為40%左右的半干污泥，然后再進入三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機進行干燥。干濕污泥的比例大約為1.5～2。因此，此系統(tǒng)需要混合機，粉碎機和篩分機，整個系統(tǒng)的投資很大。

其運行參數(shù)為：熱空氣進口溫度為650°，熱空氣出口溫度為100°，蒸發(fā)每磅水需消耗1600BTU的熱量，折合每公斤水需消耗8170KJ的熱量。

（2）普通回轉(zhuǎn)圓筒干燥機

普通回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的工藝流程與三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機相似，只是能耗稍高。

轉(zhuǎn)筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體。濕物料從左端上部加入，經(jīng)過圓筒內(nèi)部時，與經(jīng)過筒內(nèi)的熱風(fēng)或加熱壁面進行有效地接觸而被干燥，干燥后的產(chǎn)品從右端下部收集。在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩慢轉(zhuǎn)動，在重力的作用下從較高一端向較低一端移動。干燥過程中所用的熱載體一般為熱空氣、煙道氣或水蒸氣等。如果熱載體（如熱空氣、煙道氣）直接與物料接觸，則經(jīng)過干燥器后，一般由旋風(fēng)除塵器將氣體中挾帶的細粒物料捕集下來，廢空氣則經(jīng)旋風(fēng)除塵器后放空。

回轉(zhuǎn)圓筒干燥器是一種處理大量物料干燥的干燥器。由于運轉(zhuǎn)可靠、操作彈性大、適應(yīng)性強、處理能力大，廣泛使用于冶金、建材、輕工等部門。回轉(zhuǎn)圓筒干燥器一般適用于顆粒狀物料，也可用部分摻入干物料的辦法干燥粘性膏狀物料或含水量較高的物料，并已成功地用于溶液物料的造粒干燥中。

回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體。濕物料從高端上部加入，與經(jīng)過筒體內(nèi)的熱風(fēng)或加熱壁面進行有效接觸被干燥，干燥后的產(chǎn)品從低端下部收集。在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩慢轉(zhuǎn)動，在重力的作用下從較高一端向較低一端移動。筒體內(nèi)壁上裝有抄板，它不斷地把物料抄起又灑下，使物料的熱接觸表面增大，以提高干燥速率并促使物料向前移動。回轉(zhuǎn)圓筒干燥機是傳統(tǒng)干燥設(shè)備之一，由于有其它干燥設(shè)備不可替代的一些特點，因此人們在不斷地進行優(yōu)化改進后，當(dāng)前仍被廣泛使用于冶金、建材、化工等領(lǐng)域。

（3）間接加熱式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機

間接加熱式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的工藝流程與三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機相似。

（4）帶粉碎裝置的回轉(zhuǎn)圓筒干燥機

由于帶粉碎裝置的回轉(zhuǎn)圓筒干燥機可直接干燥濕污泥，因此不需要混合過程，也就不需要混合機，粉碎機和篩分機。而且回轉(zhuǎn)圓筒干燥機很短，整個系統(tǒng)的投資小。

可是，對于濕污泥的干燥，其終水分只能達到30%～40%，如果干燥到10%以下水分，需要兩級干燥。

如果干燥后的污泥用于焚燒，30%～40%已經(jīng)足夠，關(guān)于這點，在后面再詳細論述。

由于直接干燥濕污泥，而且回轉(zhuǎn)圓筒干燥機很短，因此可采用較高的進口溫度。對于污泥干燥，其進口溫度可達850°以上。因此熱能消耗比上述的所有回轉(zhuǎn)圓筒干燥機都低，每公斤水需消耗7659KJ的熱量（對于兩級干燥）。

（5）帶式干燥機

帶式干燥機由若干個獨立的單元段組成。每個單元段包括循環(huán)風(fēng)機、加熱裝置、單獨或公用的新鮮空氣抽入系統(tǒng)和尾氣排出系統(tǒng)。對干燥介質(zhì)數(shù)量、溫度、濕度和尾氣循環(huán)量操作參數(shù)，可進行獨立控制，從而保證帶干機工作的可靠性和操作條件的優(yōu)化。帶干機操作靈活，濕物進料，干燥過程在完全密封的箱體內(nèi)進行，勞動條件較好，避免了粉塵的外泄。

物料由加料器均勻地鋪在網(wǎng)帶上，網(wǎng)帶采用12～60目不銹鋼絲網(wǎng)，由傳動裝置拖動在干燥機內(nèi)移動。干燥機由若干單元組成，每一單元熱風(fēng)獨立循環(huán)，部分尾氣由專門排濕風(fēng)機排出，廢氣由調(diào)節(jié)閥控制，熱氣由下往上或由上往下穿過鋪在網(wǎng)帶上的物料，加熱干燥并帶走水分。網(wǎng)帶緩慢移動，運行速度可根據(jù)物料溫度自由調(diào)節(jié)，干燥后的成品連續(xù)落入收料器中。上下循環(huán)單元根據(jù)用戶需要可靈活配備，單元數(shù)量可根據(jù)需要選取。

（6）槳葉式干燥機

空心槳葉干燥機主要由帶有夾套的W形殼體和兩根空心槳葉軸及傳動裝置組成。軸上排列著中空葉片，軸端裝有熱介質(zhì)導(dǎo)入的旋轉(zhuǎn)接頭。干燥水分所需的熱量由帶有夾套的W形槽的內(nèi)壁和中空葉片壁傳導(dǎo)給物料。物料在干燥過程中，帶有中空葉片的空心軸在給物料加熱的同時又對物料進行攪拌，從而進行加熱面的更新，是一種連續(xù)傳導(dǎo)加熱干燥機。

加熱介質(zhì)為蒸汽，熱水或?qū)嵊汀＜訜峤橘|(zhì)通入殼體夾套內(nèi)和兩根空心槳葉軸中，以傳導(dǎo)加熱的方式對物料進行加熱干燥，不同的物料空心槳葉軸結(jié)構(gòu)有所不同。

物料由加料口加入，在兩根空心槳葉軸內(nèi)的攪拌作用下，更新介面，同時推進物料至出料口，被干燥的物料由出料口排出。

槳葉式干燥機需要由蒸汽或?qū)嵊吞峁崃浚虼诵枰仩t及鍋爐房。另外其產(chǎn)品是粉狀，對存儲和使用不方便。在干燥后，需要進行造粒。在小型廢水處理廠得到廣泛的應(yīng)用。

（7）盤式干燥機

工藝的能源采用天然氣或沼氣，利用熱油爐加熱導(dǎo)熱油，然后經(jīng)過導(dǎo)熱油在干燥器圓盤和熱油爐之間的循環(huán)，將熱量間接傳遞給污泥顆粒，從而使污泥干化。污泥涂層機為盤式工藝的重要設(shè)備，循環(huán)的干燥污泥顆粒在此被涂覆上一層薄的濕污泥，涂覆過的污泥顆粒被送入污泥顆粒干燥器，均勻的散在頂層圓盤上。經(jīng)過與中央旋轉(zhuǎn)主軸相連的耙臂上的耙子的作用，污泥顆粒在上層圓盤上作圓周運動，從內(nèi)逐漸掃到圓周的外延，然后散落到第二層圓盤上，借助于旋轉(zhuǎn)耙臂的推動作用，污泥顆粒從干燥器的上部圓盤經(jīng)過干燥器直至底部圓盤。

每個污泥顆粒平均循環(huán)5到7次，每次都有新的濕污泥層涂覆到輸入的顆粒表面，形成一個堅硬的圓形顆粒。

干燥后的顆粒進入分離料斗，一部分顆粒被分離出再返回涂層機，另一部分粒徑合格顆粒經(jīng)過進一步冷卻后送入顆粒儲存料倉。

排氣風(fēng)機將污泥干燥器中的氣體抽出，經(jīng)冷凝器去除氣體中的氣態(tài)水后，送入熱油鍋爐中，經(jīng)高溫焚燒，徹底去除氣味后高空排放。

盤式干燥機的結(jié)構(gòu)如下：

與槳葉式干燥機相似，好處是工藝簡單，尾氣量少，容易處理。也需要由蒸汽或?qū)嵊吞峁崃俊Ｒ虼诵枰仩t及鍋爐房。

可是盤式干燥機的傳熱效果是上述所有干燥機中較差的，因此盤式干燥機的體積龐大，造價高。

（8）碟式干燥機

碟式干燥機能夠?qū)ξ勰噙M行半干或全干處理。其產(chǎn)品也是粉狀。

其它設(shè)備，在污泥干燥方面應(yīng)用較少。

（9）太陽能干燥工藝

將脫水后的污泥放置于溫室中，利用太陽能蒸發(fā)污泥中的水分即可獲得百分之60～80的干化污泥，運行中可利用攪拌輪將污泥翻轉(zhuǎn)平鋪在地板上或增加強制通風(fēng)以提高蒸發(fā)效率。這種工藝設(shè)計簡單，投資運行費用低，但需要很大的占地面積，適合于產(chǎn)泥量較低，污泥用作農(nóng)業(yè)應(yīng)用，并需長期儲存的場合。

（10）流化床干燥工藝

工藝的熱能采用蒸汽，經(jīng)過換熱器將熱量間接傳遞給污泥，從而使污泥干化。工藝的主要設(shè)備為流化床干燥器。污泥直接送入流化床干燥器內(nèi)，無需任何前段準(zhǔn)備。在流化床內(nèi)經(jīng)過激烈的流態(tài)化運動形成均勻的污泥顆粒，整個系統(tǒng)在一封閉性的氣體回路中運行，干化系統(tǒng)中的細顆粒在旋風(fēng)除塵器中被收集，然后與少量濕污泥混合后送回污泥干燥器。經(jīng)除塵后的氣體中含有大量的氣態(tài)水，需要經(jīng)過污水廠出水冷卻回收氣態(tài)水后方可進入鼓風(fēng)機，經(jīng)增壓后返回流化床干燥器。

在運行期間，循環(huán)的氣體自稱惰性化，氧氣的含量降低到幾乎為零。流化床干燥機的干化能力由能量的供應(yīng)所決定，即由熱油溫度或蒸汽溫度決定。根據(jù)所能獲得的熱量和床內(nèi)的固定溫度，一個特定的水蒸發(fā)量被確定。進料量的波動或進料水分的波動，在連續(xù)供熱溫度保持恒定的情況，會使蒸發(fā)率發(fā)生變化。一旦溫度變化，自動控制系統(tǒng)分別經(jīng)過每臺泵的變頻調(diào)速控制器調(diào)節(jié)給供料分配器供料泵的供料速率，從而使干燥機的溫度保持恒定。根據(jù)污泥的特定和污泥的含水率，污泥的進料量有所變化。

干化顆粒經(jīng)冷卻后，經(jīng)過被密閉安裝在惰性氣體環(huán)境中的傳送帶送至干顆粒儲存料倉。為保證安全，料倉同時被惰性氣體化。干化系統(tǒng)中產(chǎn)生的少量廢氣被送入生物過濾器，經(jīng)生物除臭處理后排入大氣。

縱觀40年來污泥干化技術(shù)的發(fā)展歷程，能夠看出，污泥干化采用的仍是幾十年前的傳統(tǒng)干燥技術(shù)，只不過經(jīng)過一定的改造，以使之更適應(yīng)污泥這種物料而已。在污泥干化領(lǐng)域，至今仍不斷有新的技術(shù)出現(xiàn)，可是在近期內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種更好的、革命性的技術(shù)來代替一切，其可能性很小。

絕大多數(shù)干化設(shè)備是已經(jīng)存在幾十年甚至上百年的“古老”技術(shù)，這方面的技術(shù)壁壘并不高。干化工藝是一種綜合性、實驗性和經(jīng)驗性很強的生產(chǎn)技術(shù)，其核心在于干燥器本身。

對干化技術(shù)進行不斷的優(yōu)化努力，一直是以安全性為目標(biāo)的，而解決安全性的出路極為有限，它仍然是以干燥器結(jié)構(gòu)為中心，綜合一系列邊緣技術(shù)的持續(xù)不斷的改進過程。

考慮到污泥干化完全是污水處理的延申，而中國污水廠污泥的治理仍處于起步階段，因此其前景非常廣闊，所有的新技術(shù)、新工藝都將有一個廣闊的發(fā)展空間。

6 污泥處理工藝選擇

根據(jù)當(dāng)前世界上污泥處理的可行方案，以及未來的立法趨勢。結(jié)合中國的具體情況，才能提出合理的污泥處理方案。

6.1 污泥干化工藝選擇

污泥干化處理技術(shù)要求先進可靠，污泥干化處理廠要求自動化水平高，因此工藝選擇時需進行全方位的比較。

（1）污泥干化處理技術(shù)呈現(xiàn)出多樣化的格局，各種工藝均有優(yōu)缺點，需結(jié)合不同處理情況綜合考慮。

①投資成本：設(shè)備投資費用高，主要設(shè)備軍需進口，要充分考慮設(shè)備的使用年限、備品備件的更換頻率等。

②運行成本：主要為電耗、藥耗與日常維護等費用。

③系統(tǒng)安全評估：干化系統(tǒng)的含氧率，管道的密封性，廠房的通風(fēng)等。

④日常維護工作：包括易損件的更換，停機維護時的操作。

（2）污泥干化裝置投資費用很高，設(shè)備購置時能夠考慮“引進技術(shù)、國內(nèi)加工”的方式降低投資成本，還能培育國內(nèi)環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)能力。

（3）由于國內(nèi)已建成的污泥干化廠很少，缺少必要的運行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，實踐中可考慮先建設(shè)小規(guī)模試驗性生產(chǎn)線，學(xué)習(xí)并積累建設(shè)與運行管理經(jīng)驗。

污泥處理“資源化”不是目的，而是一個重要原則，不能盲目的分割整個處理過程而強調(diào)實現(xiàn)能量回收和物質(zhì)回用，應(yīng)從處理技術(shù)的發(fā)展程度考慮。

6.2 污泥干化-焚燒工藝選擇

當(dāng)前，污泥的焚燒有兩種情況：采用流化床或多級焚燒爐在處理廠內(nèi)進行焚燒；干燥后運到其它地方進行焚燒，如電廠、水泥廠、磚廠等地方。

在考慮合理的污泥處理方案時，不但要考慮到技術(shù)的可行性，未來的立法趨勢，更為重要的是要結(jié)合中國的國情，否則投資巨大的環(huán)保項目只能是擺設(shè)。

因此，合理的技術(shù)方案應(yīng)該是先將濕污泥干燥到水分為30～40%的顆粒狀污泥，此時污泥熱值為1560～1820kcal/kg（對于絕干污泥熱值為2600kcal/kg）。而且粒度也正是流化床燃燒爐的燃燒粒度。干燥后的污泥再進入流化床燃燒爐焚燒。因此，無論是從熱值，還是其粒度來看，焚燒沒有任何問題。

要選擇合理的污泥處理工藝就需要考慮當(dāng)前的能源價格和能源結(jié)構(gòu)。

在美國，能源主要是天然氣和電能。因此，幾乎所有的污泥干燥都是采用天然氣作為能源的。在絕大數(shù)地方，想采用煤作為能源幾乎不可能。在中國的許多大中城市，煤也被禁止直接作為能源使用。

由于污泥干化和污泥焚燒相結(jié)合比單污泥焚燒一次性投資少，處理成本低，故污泥干化往往是焚燒的前處理。北京市清河污水廠二期工程和天津市咸陽路污水廠，擬先建污泥干化裝置。污泥干化可使污泥含水率控制在10%～40%，減少了污泥的體積和重量，降低了運輸費和填埋費，而且污泥的臭味大為減少。

如脫水污泥與垃圾一并焚燒，國外的經(jīng)驗是每噸垃圾添加15%～20%含水率為30%的污泥。污泥的干化和焚燒，可能將是一些大城市大型污水處理廠的發(fā)展方向。當(dāng)然，由于國外對焚燒爐排塵有嚴格的要求，除了采用電除塵，還要降溫加溫，加酸加堿，達到無煙塵排放。