【摘 要】在城市化的进程中，我国的城市污水处理率也在不断提高，城市污水处理厂中要对更多的城市污泥进行处理。传统污泥处理方式相对易造成二次污染，为使其得到更高效利用必须对城市污泥进行干化处理。本文探讨了城市污水厂污泥干化的机理，并对工程应用中的一些要点问题进行了探讨。
【关键词】城市污水厂；污泥干化机理；工程应用
污泥具有吸湿性的特点，这与污泥的结构形式有关。城市污水厂必须采取有效的技术措施来对污泥进行干化处理，避免重金属含量过高的污泥直接排放入农田。随着技术的发展，干化污泥终端处理方式向着能源化利用和土地化利用的方向发展。
1.城市污泥的特性
可以通过化学动力学性质、脱水性能、有毒有害物质、营养物质、挥发性固体、含固率和含水率几个指标来对污泥的特性进行表征。城市污泥具有很低的含固率和很高的含水率，较小的固体颗粒会增加污泥的含水率和有机物含量。污泥的挥发分中含有各种有机化合物以及芳香族碳氢化合物，污泥中的挥发性固体数量和其稳定性成反比。污泥中含有丰富的营养物质，包括钾、磷、氮等，但也存在很多有毒有害物质，主要是重金属、致病微生物和有毒有机物，其中危害最大的是重金属元素[1]。
2.城市污水厂污泥干化的机理
2.1污泥干化方式
当前常用的污泥干化方式主要有3种：间接干化法、直接干化法以及直接-间接联合干化法。
①直接干化法。通过燃烧装置将烟气和热风提供给干化设备，使烟气、热风与污泥进行接触。通过高温来蒸发污泥中的水分。这种方法具有较高的蒸发速率和热传输效率，干化后的污泥含固率能够达到85%-95%。但是这种方法会污染热介质，必须对水蒸气和废水进行无害化处理，而且具有一定的操作困难。
②间接干化法。加热设备向加热容器提供热油或蒸汽，先对加热容器进行加热，然后再将热传递给污泥，蒸发污泥中的水分。这种工艺能够对污泥的塑性阶段进行规避，不容易破坏污泥中的有机物，而且操作便利、自动化程度高、占地面积小。
③直接与间接联合式干燥技术，该技术综合了对流技术和传导技术，主要包括，带式干燥器、新型流化床干燥器、二级干化系统、涡轮薄层干燥器等[2]。
2.2污泥返混系统的返料比
通过机械脱水之后的污泥能够达到20%-35%的含固率，具有较高的粘度。此时的污泥往往呈现出粘稠状、浆膏状，带来了一定的输送问题。为了避免干化过程中的粘滞阶段，应该先将脱水污泥和完全干化的污泥在相应的装置中混合，然后再进入干化设备。污泥返混的优势在于使干化系统能够对脱水污泥的含水率波动进行适应，同时通过返混能够形成具有较大的外表面积和耐磨性的颗粒，使干化产物的质量得到提高，同时避免干化过程中的粉尘问题[3]。
2.3干化过程中的物料和热的转移
运用热辐射干化工艺进行污泥干化无需载热介质，可以直接使用红外线或者电磁波来干化污泥，避免了载热介质中的热量传递。热传导干化工艺是间接污泥干化工艺，主要是通过载热介质来对热交换器的表面进行加热，然后再将介质空气和蒸发的水分排除出去，载热介质与待干化污泥之间并不直接接触。利用热对流干化工艺进行污泥干化，干化气体要流经或者环绕污泥，并向污泥传递热量，传热介质和待干化污泥之间要进行直接接触。
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3.城市污水厂污泥干化的工程应用要点
3.1污泥干化对污水厂的影响
①污水厂会受到污泥干化中的冷凝水的影响，冷凝水干化过程中污泥的系统压力和颗粒弯度都会影响冷凝水，在干燥的过程中，随着污泥的逐渐加热，冷凝水中的氨浓度也在提高。如果使用热传导干化，冷凝水中的氨浓度会更高。使用热对流干化产生的冷凝水的最高氨负荷是每升500毫克，而由热传导干化冷凝水中的最高氨负荷能够达到每升2500毫克。干化系统的类型也会影响到冷凝水中COD、BOD5的含量。如果使用流化床干花系统的同时没有设置相应的除尘系统，那么每升冷凝水中的COD 负荷能够达到7000毫克。因此城市污水厂必须设置相应的除尘器。如果使用完全干化系统能够减少冷凝水量，约为污泥脱水滤液的10%，不会对污水厂产生过大的影响[4]。
②城市污水厂会受到污泥干化中的尾气排放的影响，在污泥干化的过程中，冷凝液会被直接排入污水厂的进水口，冷凝器出气和不可冷凝部分则主要排放至臭气处理设施。城市污水厂可以应用吸收/吸附装置、生物洗涤器、生物组合滤池来对污泥干化中产生的尾气进行除臭，或者直接使用焚烧炉进行焚烧。对于不可冷凝的尾气，可以送入燃煤电厂、污泥单独焚烧厂、附近热电厂、污泥干化热媒加热用锅炉进行焚烧。如果污水处理厂使用的是对热流干化系统，会产生较多的尾气，使锅炉燃烧器的负荷增加，而且尾气中含有较高浓度的二氧化碳和氮氧化物。
3.2污水厂对干化污泥的处置路线
应该根据机械脱水污泥的处置出路来设置干化污泥的最终处置路线。常见的干化污泥处置路线主要包括高温热解或气化（包括填埋和能量回收利用）、农业利用（包括堆肥和养分回收利用）、焚烧（经热处理后填埋或者能量回收利用）、填埋（不进行热处理），占优势地位的是能量回收或利用。污水处理厂在进行污泥干化的过程中也可以优化当前的污泥处理处置。在选择污泥干化技术时，应该考虑到在干化过程、能量利用、存储、运输等环节中的安全性，根据干化污泥的特性来选择相应的技术安全预防措施，主要考虑到粉尘量的问题。因此回用路线的污泥干化应该遵循减少干化粉尘量的原则。
污水处理厂还要考虑到土地利用的问题。颗粒粒径小的污泥能够使磷的可利用率提高，但是又可能流化为粉尘，因此污泥粒径2-6毫米为宜，而且应该提高污泥粒径的均匀性。颗粒均匀的污泥便于堆积、运输和存储，而且具有更好的耐磨性和松散性。污水处理厂应该根据污染物的类型来选择焚烧的类型，如果需要使用炉排炉上焚烧，应该先对污泥进行简单的处理，将其压制成一定尺寸的团块状。如果需要将污泥与垃圾共同焚烧，还要对污泥进行提前造粒。污水处理厂也可以考虑利用干化污泥进行制砖，或者制造熔融产品，或者将污泥送入水泥工业中作为原料。
3.3污泥干化过程中的技术安全问题
污泥经过完全干化之后会成为燃料，具有较高的有机物含量，而且还可能会出现粉尘。因此污水处理厂应该采取相应的粉尘爆炸和火灾的预防措施，以保障整个污泥干化过程的安全性。空气和易爆炸的粉尘混合容易形成灼热点，如果污泥的温度过高或者发生尘化现象都可能引起爆炸，必须予以注意。污水处理厂应该对火灾进行预警，对污泥干化系统中的粉尘浓度、二氧化碳浓度、污泥温度进行实时监测。在料仓中如果同时堆放部分干化污泥和脱水污泥，可能会产生沼气，必须对沼气进行监测，并采取相应的通风措施。
4.结语
未经处理的污泥含有大量的有毒有机物、重金属和病源体，直接排放会造成环境污染，这就需要城市污水厂对其进行干化处理。污泥中含有较高的挥发份含量以及一定的营养成分，通过干化处理后的污泥可以进行综合利用、能源化利用、填埋、农用或者土地利用。经济化、安全化和多元化是当前污水处理厂污泥的终端处理方法的主要发展方向。
参考文献：
[1] 孔祥娟,魏亮亮,薛重华,任海静. 城镇污泥水泥窑协同处置现状与政策需求分析[J]. 给水排水. 2012(06)
[2] 邱松华,郭宏伟,张黎明,宋金凤. 污泥干燥与焚烧过程分析[J]. 能源研究与利用. 2012(05)
[3] 林奕明,周少奇,周德钧,吴彦瑜. 利用城市污水处理厂污泥生产生态水泥[J]. 环境科学. 2011(02)
[4] 张小雄,陈文和,邓明佳,林益晓,曾钜建,刘志强,谢任芝,杨明中. 利用水泥窑协同处置城市污水处理厂污泥[J]. 中国水泥. 2011(02)
论文作者:张海丽
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/10
标签：污泥论文; 污水论文; 污水处理论文; 城市论文; 粉尘论文; 干燥器论文; 介质论文; 《低碳地产》2016年13期论文;