1 國外污泥干化技術的發展狀況

1.1 國外污泥干化技術的發展動態

早在20世紀40年代，日本和歐美就已經用直接加熱鼓式干燥器來干燥污泥。進入80年代末期，由于污泥在農用、填埋、投海的各種限制條件和不利因素逐漸突出。同時，由于污泥干化技術的不斷改進，設備性能日趨完善，使污泥干化技術在西方工業發達國家得到很快推廣。例如，在20世紀80年代初，歐盟只有數家污水處理廠采用污泥熱干化設備處理污泥，但到1994年底已有110家污泥干化處理廠，并且還在逐年增加。據估計，在未來10年內，歐洲采用熱處理的污泥量將翻番，英國在2001年7月，頒布了第一個與污泥熱處理廠設計、運行、管理密切相關的標準《HSE847/9 污泥干燥廠的健康和安全控制》，隨著近幾年大型污泥干燥廠的投產運行，目前英國污泥干化處理量已達到污泥總量的30%。而在北美，污泥熱干化的市場增速很快，平均年增長率為7%～10%（同期污泥產量的增加率約為1.5%）。目前在紐約、密爾沃基、波士頓等地都有年設計生產能力在350000t干質量以上的大型污泥加熱干燥工廠。

1.2 歐美常見的污泥干化方法比較

熱干化按加熱方式可分為直接加熱和間接加熱。其中直接加熱污泥干化廠具有代表性的是歐洲的污泥干化廠——英國的Bransands（可蒸發水量為7×5000kg/h）；間接加熱干化廠具代表性的是西班牙的巴塞羅那（可蒸發水量為4×5000kg/h）。歐美常見的干化工藝一般以轉鼓干化、流化床干化、盤式干化為主。

（1）轉鼓干化工藝。以天然氣或沼氣為能源，以空氣為傳熱介質，濕污泥和部分干化污泥顆粒在混合器中混合，由氣流把它帶入轉鼓干燥器，污泥在轉鼓干燥器中隨氣流以穩定的速度旋轉前進，由內筒向外筒轉移，污泥逐漸被干化成顆粒。該工藝分為直接加熱式和間接加熱式。直接加熱的轉鼓式干燥器要依靠非常復雜的監控系統來保持。間接加熱式轉鼓干燥器要在嚴格的惰性環境下操作，由于內部的溫度和熱量分配不均衡，易導致小環境中的粉塵積聚、過熱，會造成很大的危險隱患。

（2）流化床干化工藝。污泥不需要預處理，直接送入流化床干燥器。在流化床干燥器的整個底部斷面均勻地吹進流化氣體，使其內部形成流化層。隨著污泥逐漸干化，密度減小，升到上部，再隨上部抽走的氣體而抽出流化床。

因污泥的成分決定其流化特性，該處理系統對污泥的成分變化非常敏感，常導致流化床內的熱交換不能順利進行，流化床及管道的磨損很嚴重，系統的能耗也較高。

（3）盤式干化工藝。先用外部熱源加熱一個油爐，再通過油體將熱能傳到干燥盤。盤式干燥器分為臥式圓盤干燥器和立式多盤干燥器。臥式圓盤干燥器只能采用蒸汽這種標準加熱介質。塔吊構造為一個固定體，形成一個水平外殼，其內部旋轉部分由一個管狀空心軸，軸上固定一些空盤，盤中充滿蒸汽等，還有一些攪拌葉片用于輸送物料。熱媒介通過中心軸進入圓盤，同時被分配到旋轉體中。該方法的缺點是干化產品的含塵量極大，須另加單獨的造粒系統，并且設備極易磨損。立式多盤干燥器利用污泥特殊的蒸發曲線，制備成污泥的硬質顆粒，使污水處理廠在實現污水達標排放的同時，能安全無二次污染，并且節約能源。

此外，還有碟片式、帶式、日光式、閃蒸式等干化工藝，但目前大型工程用得很少。歐美的干化裝置在技術上已非常成熟，安全性高，設備布置緊湊，占地面積小，并且自動控制水平高，操作運行簡單，符合工業化的流行趨勢。

1.3 污泥干化工藝存在的問題

干化雖是污泥處置的一個比較理想的途徑，但投資和運行費用高，主要表現為：干燥設備的能耗高。在工業發達國家，其能耗超過能耗總量的10%，因此降低干燥設備能耗是設計面臨的長遠課題。此外，污泥干化對管理和操作技術的要求也較高，若干化過程中含氧量控制不當，就會引起粉塵爆炸，造成重大事故。為此，早在1994年，歐共體就頒布了有關潛在爆炸危險的安全標準：ATEX95（94/9/EC）和ATEX137（1999/92/EC），并從2003年7月1日起，這兩個標準強制在歐共體各成員國執行。美國也頒布了適用于干污泥處理的NFPA654標準和EPA503標準。這些標準不僅涉及到安全設計，并對運行人員也提出了要求，以確保工作環境和設備符合安全規范，包括工作程序的規范、例行的系統改造升級以及足夠的培訓等。國外污泥干化技術一直處在發展之中，并有部分開始采用二級干化工藝。二級干化工藝由于防止了粉塵的產生，減少了運行的風險性。自1996年至今，國外二級干化工藝已有較多的工程實例。由于太陽能污泥干化占地大、效果不穩定，所以從目前來看還無法取代傳統的熱干化技術，其發展方向是進一步提高溫室的集熱效率或利用一些輔助能源，如熱力泵等。類似的太陽能干化系統在國內還未見應用實例，相關報道也較少。雖然，國內的一般城市污水處理廠規模都較大，太陽能污泥干化的低效率問題限制了該工藝在國內的應用。但該工藝對于一些工業區域或者小城鎮中的中小型污水處理廠，在場地條件允許條件下，對于節能減排有實用價值，可有效降低污泥處置成本。

2 國內污泥干化技術的研究進展

2.1 研究新進展

馬德剛和張書廷對電場協同污泥熱干燥技術進行了研究，發現加入電場后，可防止污泥干化過程中粘壁現象的發生，減少了污泥內部的傳熱阻力，以及污泥與加熱面之間的傳熱阻力。同時，由于在電場作用下，帶負電荷的微生物向陽極運動，而水分由于陽離子的驅動和污泥的擠壓向陰極運動，從而使泥水分離，改善了污泥的干化效果。朱南文等對燃氣紅外干化污泥進行了研究，紅外線具有較強的穿透力，不易被大氣吸收，可使較薄的污泥層從內到外加熱。經紅外處理污泥的氮、磷、鉀、有機物和重金屬都沒有變化，而大腸桿菌、蛔蟲卵完全被殺死，污泥產品衛生無害。當污泥中重金屬含量較低時，干化后的污泥可用于農田和綠化。

2.2 發展趨勢

國內污泥處理處置技術起步較晚，以污泥農用和簡單填埋為主。隨著經濟的發展和環境意識的加強，這兩種方法的局限性逐步凸現，并且從國內今后的發展趨勢看，城市污水處理將形成以國家投資的大型污水處理廠為主，各個地區根據經濟發展狀況，而投資興建不同規模的污水處理廠的局面并存。因此，中國的污泥處置必須尋求適合國情的新途徑。污泥干化是比較理想的方法，基本上滿足了污泥處置“四化”的要求，而且進一步，能夠向資源化開發；退一步，干化污泥仍然可以再去填埋、農用、焚燒。

國內很多大型城市土地資源緊缺而社會經濟水平又較發達，污泥干化技術有一定的推廣價值。深圳、上海、北京、天津、廣州等一些城市建立了大型污水處理廠，迫于污泥處置的壓力，正在嘗試引進國外的污泥干化和焚燒技術及設備，以提高污泥處理和處置水平。如在2004年底，國內第一個采用干化焚燒處理工藝的污水處理廠：上海市石洞口城市污水處理廠建成運行；北京每年有70萬t的污泥要消納，現在已經采用了污泥干化技術；深圳市也已完成專項規劃，擬采取熱干化加焚燒工藝。目前，國內也有較為成功的工程案例，如南京采用太陽能與煙氣結合工藝干化污泥，年可生產環保磚6000萬塊；濟南、襄陽采用太陽能溫室干化污泥，制成有機肥和復混肥等，都取得了可喜的成果。

3 結論與建議

污水處理廠污泥的干化處置工藝在國內已經提上議事日程，應針對國內現階段的經濟發展水平，以較低的成本、有效的方式進行污泥的減量化、資源化、無害化處置。本文認為，在進行污水處理廠污泥干化處理工藝選擇時，應遵循以下原則：

（1）盡量降低能耗和節約運行成本。如采用太陽能等清潔能源作為干化熱源，以降低干化能耗和運行成本。此外，污泥干化具體工藝的選擇要和干化后的污泥利用結合，做好干化污泥應用規劃，尤其是污泥的工業化利用，如干化制肥、制磚、燒制水泥等，可以補償污泥處理處置的成本。

（2）盡量降低干化設備投資費用。由于進口污泥干化裝置投資費用高，要積極開拓國內干化技術，培育國內干化設備的制造能力，以降低投資成本。同時考慮利用太陽能作為干化的第一能源以降低成本，盡量少用高成本的燃煤、天然氣、燃油等。保持運行中干化設備的使用率。

（3）結合本國污水處理廠的現狀，逐步改進。要形成以干化為主，綜合利用為輔的污泥處置思路和分散處理方案，借鑒國外現行污泥處理處置標準，盡快建立和健全國家污泥處理處置的有關標準，以指導實際生產。