1 開發與應用歷史

上較早將熱干燥技術用于污泥處理的是英國的Bradford公司。1910年，該公司 開發了轉窯式污泥干化機并將其應用于污泥干化實踐；1915年，這套技術得到了Huddersfield的采用；幾年后，美國也開發出類似的污泥干化機械。到了30年代，閃蒸式干燥機、帶式干燥機分別在美、英兩國污水處理行業出現。到六七十年代，污泥熱干燥技術逐步得到了完善。然而，由于污泥干化的設想是將干污泥作為肥源用于農作、園藝及森林給養，但污泥熱干燥處理與其它處理技術相比，其要求和成本相對較高，管理也較復雜，因此該技術一直沒有得到較好的推廣。

進入80年代末期，由于污泥在填埋、投海、農用上的各種限制條件和不利因素的突顯，也由于該項技術在瑞典等 一些污水廠的成功應用，使污泥干化技術在西方工業發達 很快推廣開來。例如歐盟在80年代初只有數家污水處理廠采用污泥熱干燥設備處理污泥，但到了1994年底已有110家污泥熱干燥處理廠，并且有人預計在此后的短短數年中，污泥熱干燥處理廠將增加至目前的10倍以上。

由于污泥熱干燥技術的改進、應用和推廣，大大加速了工業發達 污泥處理處置手段的改變，這種改變主要體現在：污泥填埋處置前，要將污泥進行干燥處理；污泥焚燒處置比例得到了較大提高；干污泥產品作為土地回用的肥源出售，產業規模不斷擴大等。

如今，污泥干化處理也得到了越來越多包括發展中 環境工程界的重視。

2 污泥干燥機械的類型及其工作原理

2.1 類型

污泥干化根據熱介質與污泥的接觸方式，可分為直接干化、間接干化和直接-間接聯合式干化等工藝類型。

直接干化的實質是對流干燥技術的運用，即將燃燒室產生的熱氣與污泥直接進行接觸混合，使污泥得以加熱，水分得以蒸發并得到干污泥產品；閃蒸式干燥器（flash dryer）、轉筒式干燥器（rotary dryer）、帶式干燥器（belt dryer）、噴淋式干燥器（spray dryer）、螺環式干燥器（toroidal dryer）和多效蒸發器（multiple-effect evaporation）等都屬于這種類型；而間接干燥實質上就是傳導干燥，即將燃燒爐產生的熱氣通過蒸氣、熱油介質傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側的濕污泥受熱、水分蒸發而加以去除，薄膜干燥器（thin-film dryer）以及各種各樣的轉盤/漿板（disc/paddle）干燥器即屬于這種類型；直接-間接聯合式干燥系統則是對流-傳導技術的整合，如Vomm設計的高速薄膜干燥器，Sulzer開發的新型流化床干燥器以及Envirex推出的帶式干燥器就屬于這種類型。在所有提及的這些干燥器中，閃蒸式干燥器是目前應用較廣的一種。

2.2 工作原理

2.2.1 閃蒸式干燥器

閃蒸式干燥器的工作原理是：將濕污泥與干燥后回流的部分干污泥混合后形成的混合物（含固率達50%～60%）與受熱氣體（來自燃燒爐，溫度高達704C同時輸入閃蒸式干燥器，污泥在干燥器中高速轉動的籠式研磨機攪動下與流速為20～30m/s的高熱氣體進行數秒鐘的接觸傳熱，污泥中的水氣迅速得到蒸發，使其含水率降至8%～10%。然后再經旋風式分離機作用將氣固分離開來，得到干污泥產品。干污泥一部分回流并與濕污泥混合，其余部分則輸出作后續處理和處置。

2.2.2 轉筒式干燥器

直接轉筒式干燥器的主體部分為與水平線略呈傾斜的旋轉圓筒，混合污泥（濕污泥與干污泥混合物）從轉筒的上端送入，在5～8r/min轉筒（內裝抄板）翻動下與同一端進入的流速為1.2～1.3m/s，溫度為649℃的熱氣流接觸混合，經20～60min的處理，干污泥從下端徐徐輸出，得到含水率低于10%的干污泥產品。

目前美國佛羅里達州的Largo污水處理廠、瑞士的Basel污水處理廠、加拿大魁北克污泥干燥廠所采用的就是這種干燥方法，而法國Dieppe污水廠目前所采用的則是間接轉筒式干燥器。間接轉筒式干燥器工作原理是：污泥從上端進入，經攪拌漿攪拌下行，而熱蒸氣或熱油則在中空的套壁（jacketed vessel）和粉碎桿（中空）內流動并同時將熱量通過受熱器壁傳至污泥，使污泥受熱干燥，并從污泥排放口輸出。

2.2.3 螺環式干燥機

螺環式干燥機是開發相對較晚的一種干燥器，這種干燥器目前已在華盛頓的Blue Plains，賓夕法尼亞的UOP West Chester等污水廠得到應用。螺環式干燥器是一個三歧管內部繞轉式圓形裝置。它是采用噴射粉碎原理，利用高速熱氣流驅動污泥的輸送、干燥及碰撞粉碎而完成污泥干化處理的技術。

其運轉過程是：含水率為50%～60%的干濕混合污泥在溫度為260～760C，流速為30m/s的高速熱氣流的沖擊下進入污泥干化區，再經另一管引入的高速熱氣流強力沖擊攪動下迫使污泥在機器內產生螺環式繞轉。當污泥干化到一定程度時，污泥顆粒間相互沖撞，污泥顆粒變小，質量變輕，干污泥即由高速風力從氣流出管帶出，后經旋風分離器分離得到干污泥產品。

2.2.4 帶式干燥器

帶式干燥器有直接干燥式和直接-間接聯合干燥式兩種。直接干燥式的干燥過程是在不銹鋼絲網運載污泥緩緩轉運過程中，熱空氣從鋼絲網下方經網眼向上通過，使污泥與熱氣發生接觸傳熱，從而將污泥中水汽蒸發帶出；在具體操作中，污泥往往由污泥擠壓機擠壓成條狀（蠕蟲狀），這樣將有利于氣-泥接觸面積，以提高污泥水分的蒸發效率。聯合干燥式的設計特點則是：不銹鋼帶在一不銹鋼盤上走動，一方面熱空氣從污泥表面流過并在封閉的爐膛內回轉對流傳熱（污泥進口和出口端在同一方向），另一方面通過加熱不銹鋼盤傳導熱能到不銹鋼帶上的污泥，使污泥受熱，水分蒸發，經15～30min環形運轉后，在出口處輸出干污泥產品。

2.2.5 薄膜干燥器

薄膜干燥器也有兩種形式，即間接干燥式和直接-間接聯合干燥式。間接干燥式薄膜干燥器是利用中間高速轉動的螺桿向前運動并在壁上形成薄層，污泥薄層與受熱壁接觸，水分得以蒸發去除。在實際運用上，薄膜干燥往往作為兩階段干燥處理的 級（后接轉筒式或其它形式的干燥器），而較少地作為 處理器來運用（此時需干污泥返混）。如Buss開發的兩階段污泥處理系統，Chabier和Haywood描述的兩階段污泥處理系統，英國西南水務公司所采用的干化系統都是將薄膜干燥器作為 級干燥階段來加以運用的干燥類型。聯合式薄膜干燥實質是間接式薄膜干燥器的改進類型。它是在器壁傳熱的同時將氣流直接輸入半封閉狀態的圓筒，從而使污泥得以迅速干燥。

2.2.6 噴霧式干燥器

噴霧式干燥器是將污泥通過噴霧成霧狀細滴分散于熱氣流中，使水分迅速氣化而達干燥的污泥干化裝置。該裝置所采用的霧化器通常是一個高壓力的噴頭或高速離心轉盤（或轉筒），霧化的液滴從塔頂噴下，而溫度高達705℃的熱氣流從塔底往上逆流，經氣-液數秒鐘的接觸傳熱。水分氣化，干污泥產品從塔底引出，尾氣則經旋風分離器分離后，或回用熱能，或直接送出作脫臭處理。

2.2.7 多效蒸發器

以多效蒸發器為主體的多效蒸發系統其操作要點是泥-油混合、多效蒸發、油-固分離以及冷凝水與油的分離等幾個步驟。油-泥混合物在操作中易于泵流，與器壁磨擦小，能方便通過蒸發器中的換熱管管壁與污泥發生熱交換，使污泥水分蒸發，蒸發的污泥水汽所含的潛能供下一級蒸發所利用，而蒸汽冷凝液則供鍋爐回用。由于在多效蒸發過程中，所采用的油是沸點高于水的2號燃油，因此在水分蒸發過程中，大多仍與污泥結合，直至離心處理使油-泥分離，并通過后續蒸餾等處理使殘留于污泥中的油進一步得到分離回收。

2.2.8 其它類型干燥器

除上述介紹的幾種干燥器類型外，流化床干燥器，流化-傳導聯合式流化干燥器，堿式抽提污泥處理器，微波干燥器等都得到了開發應用；多床干燥器在污泥焚燒廠應用廣泛，但由于這項技術實際上屬于污泥焚燒技術，故本文不作進一步介紹。

3 結語

污泥熱干燥技術的改進，尤其是80年代末的完善和發展，已使污泥進行干化后農用、作為燃料使用、焚燒乃至為減少填埋場地進行干化預處理成為可能。污泥干燥技術的完善與革新，直接推動了污泥處置手段的發展，拓展了污泥處置手段的選擇范圍，使之在安全性、可靠性、可持續性等方面得到越來越可靠的保證。