清华污泥处理技术

A.S.Mujumdar：干燥是科学、技术和艺术的一种混和 物，至少在可以预见的将来，干燥大概仍然如此。
因此大多数干燥装备的设计仍然依赖于小规模试验及实 际操作经验。
加热方式
加热方式
直接加热
（利用燃烧烟气）
间接加热
（燃烧烟气加热热介质）
污泥干燥设备及其工作原理
干燥设备分类
根据热介质与污泥的接触方式,可分为三种类型:
污泥缓慢转运过程中，热空
气从钢丝网下方经网眼向上
通过，使污泥与热气发生接
构造
触传热，从而将污泥中水气
蒸发带出。
流程
在具体操作过程中，污泥往
往由污泥积压机挤压成条状
（蠕虫状），这样将有利于
气－泥接触面积，提高污泥
水分的蒸发效率。
污泥干燥设备及其工作原理
间接热干燥技术和设备
间接热干燥技术又称热传导干燥技术。 – 在操作过程中, 热介质并不直接与污泥相触, 而是通过热交换器 将热传递给湿污泥, 使污泥中的水分得以蒸发。 – 加热介质不仅仅限于气体, 也可用热油等液体, 同时热介质也不 会受到污泥的污染, 省却了后续的热介质与干污泥分离的过程。 过程中蒸发的水分到冷凝器中加以冷凝。热介质的一部分回到原 系统中再用, 以节约能源。 – 该技术的热效率及蒸发速率均不如直接热干燥技术
污水污泥的特点 及传统处理处置处置方式
特点
特性
处置
含水率高
体积庞大
污
有机物高
干基热值高
泥
N、P、K高
可作肥料
易腐败、恶臭
环境污染严重
农业用途 花园用途
堆肥 填埋 焚烧 建材化
含水率高、体积庞大、性质复杂、难以处理
存在问题
农用：
– 浓缩污泥含水率太高(一般为92%～ 96% ) , 造成运输困难、运输量大
特点：
1. 不需要介质气体或载气量小，因此气体产量少，冷凝水量少，后 续处理费用低。
2. 气体流动性小，干燥过程氧气浓度很低，安全性高。 3. 不需要污泥反混，减少热损失。对污泥初始含水率适应性较高。 4. 可同时实现半干化和全干化。 5. 热传导传热方式，对 污泥干燥工艺
于含水率低于50%的 干燥过程干燥效率 低，热损失大。 6. 存在运动部件，维修 费用较高。
随含水率降低, 污泥性状朝有 利于处理方向转化
污泥经热干燥处理后, 处理特性得到改善, 利 用价值提高, 为其后续处理创造了良好条件。
污泥含水率与污泥性状变化的关系(1)
含水率(% )
95
90 75
50
10
热值(M J/kg)
—
— 1. 78 6. 06
12. 9
植物养分(% ) 0. 25 0. 5 1. 25 2. 5
– 直接加热干化设备
直接干化的实质是对流干燥技术的运用,即将燃烧室产生的 热气与污泥直接进行接触混合,使污泥得以加热,水分得以 蒸发并最终得到干污泥产品。
– 间接加热干化设备
间接干燥实质上就是传导干燥,即将燃烧炉产生的热气通过 蒸气、热油介质传递,加热器壁,从而使器壁另一侧的湿污 泥受热、水分蒸发而加以去除。
污泥干化常用设备： – 闪蒸式干燥器 – 转筒式干燥器 – 带式干燥器
直接热干燥技术和设备
旋转闪蒸干燥机
闪蒸式干燥器的工作原理是: – 将湿污泥与干燥后回流的部分干污泥 混合后形成的混合物(含固率达50 %～ 60 %) 与受热气体(来自燃烧炉,温度高 达704 ℃) 同时输入闪蒸式干燥器, – 污泥在干燥器中高速转动的笼式研磨 机搅动下与流速为20～30 m/s 的高热 气体进行数秒钟的接触传热,污泥中的 水气迅速得到蒸发,使其含水率降至8 %～10 %。然后再经旋风式分离机作 用将气固分离开来,得到干污泥产品。 – 干污泥一部分回流并与湿污泥混合,其 余部分则输出作后续处理和处置。
堆肥）不经济
• 焚烧太贵
出路
综合分析上述污泥处理与处置技术系统在实际应用中所 遇到的困难, 不难看出污泥的含水率是关键的影响因素。
因此, 降低污泥含水率是解决目前在污泥处理所遇到问 题的关键。
国内外应用实践表明, 经传统的浓缩和脱水工艺处理之 后, – 污泥的含水率不可能达到60% 以下； – 经济的机械脱水泥饼含水率为75% 左右； – 要达到对污泥的深度脱水,比较经济的方法是引入化 工操作中常用的热干燥技技术。
直接—间接联合式干燥
流化床干燥器
脱水后的湿态污泥,通过传送器被输入流化干燥床内;气流进入流化 床内污泥层,引起污泥在受热下的固体颗粒运动,状似流体沸腾。
控制气体流速,使污泥保持悬浮状态 (而不是输运状态) ,干燥所需的热 量由蒸汽通过安装在流化床内的热 交换器提供；
在流化床内，气体与污泥处于交叉 逆流中，气体作为高效热量交换介 质，而污泥中的水分则在流体运动 中得以蒸发；
旋转闪蒸干燥机
污泥干燥工艺及特点
特点：
1. 热对流传热方式，热效率高。 2. 机械破碎破坏污泥颗粒，提高
热效率。 3. 气路的闭路循环以降低干燥介
质的氧气含量，安全性较高。 4. 对污泥初始含水率适应性广。
不需要污泥反混。 5. 不能进行半干化。气体量大，
热载气的反复洗涤、加热导致 热损失。
污泥干燥工艺
焚烧： – 脱水泥饼直接焚烧, 因其含固率低 不能维持过程的自燃进行, 需加入 辅助燃料, 使处理成本明显增加, 难以承受。
制建材：
– 脱水污泥制建材掺入量小，热耗 高，不经济。
中国污泥出路？
中国
.
• 垃圾填埋场拒绝接纳
污泥；
• 国家标准将规定污泥 含水率降到50％方能
进填埋场；
• 污泥的利用（制建材、
4. 5
流动特性
黏性流体 浆状 膏体 弹性颗粒 脆性颗粒
(1) 植物养分以N + P+ K 的含量表示
污泥转干燥后变为有价值产品
从污泥
脱水污泥
转换过程
通过 污泥干燥
Sludge Drying
到产品
干化颗粒
• 20 - 35% DS
• 粘性 • 热值 < 4 MJ/kg
• 生物学特性活泼 ( 消化过程 )
主要设备类型： – 薄膜热干燥器, – 圆盘式热干燥器。
间接加热干燥
转盘式干燥器
湿污泥(脱水泥饼) 以薄层状,顺序流 经加热壁方式干 燥的圆盘式干燥 器应用较广泛。
脱水污泥在预升 温至指定壁温的 电加热板上成型 (厚度控制,平 铺) ,关闭干燥室, 开始向干燥室供 风。
间接加热干燥
转盘式干燥机工艺及特点
直接干燥技术和设备
转筒式干燥器
传统的滚筒干燥机内设置旋料板、举式抄料板、阻料圈、蒸汽管 等，外置多种震锤，以燃烧炉产生的烟道气为干燥介质。
该装置适应性强，易工业化，但生产设备庞大，占地面积大，干燥 时间长。
当含水率高于60％时污泥容易粘壁
直接干燥技术和设备
带式干燥机
原理
干燥过程是在不锈钢丝运载
污泥干燥技术
金宜英 清华大学环境科学与工程系
内容
概述 干燥原理及过程 污泥干燥设备及工作原理 污泥干燥的技术要点及要求 典型污泥热干燥工艺技术
概述
污泥处理与处置的问题
– 目前我国生活污水处理厂每年排放的污泥 量（干重）约为130万吨，而且年增长率大 于10％。
– 伴随我国城市污水处理率迅速提高，污泥 产生量将不可避免地相应增长，消纳问题 日益突出，急待解决。
扩散过程：当物料表面水分被蒸发掉，形成物料表面的湿度低于 物料内部湿度，此时，需要热量的推动力将水分从内部转移到表 面。水分的扩散速度随着污泥颗粒的干燥度增加而不断降低。
不同阶段去除的水分
自由水分：蒸发速率恒定时去除的水分。 间隙水分：蒸发速率第一次下降时期所去除的水
分。 通常指存在于泥饼颗粒间的毛 细管中的水分。 表面水分：蒸发速率第二次下降时期所去除的水 分。通常指吸附或黏附于固体表面的 水分。 结合水分：在该干燥过程中不能被去除的水分。 这部分水一般以化学力与固体颗粒相 结合。
流化干燥床位高一端,可连续进入湿 泥，而位低的另一端则可连续排出 颗粒状干泥；
被蒸发的水分通过冷凝器加以回收, 并被排回到污水处理系统;
4. 过涂层机涂层后的污泥颗粒 内部干燥，外层潮湿，因此 可提高含水率低于50%干燥 过程的干燥效率，只能用于 全干化。
直接—间接联合式干燥系统
技术特点：
– 是对流—传导技术的整合
主要代表干燥设备：
– Vomm 高速薄膜干燥器 , – Sulze 流化床干燥器 – Envirex 带式干燥器。
要求湿污泥含水率低于 50％。
该装置在日本、西班牙、 加拿大获工业应用。
污泥定量给料
加热区
自由水分蒸 发
毛细水分蒸 发
工艺及其特点
特点：
1. 不需要介质气体或载气量小，因此气体产量少，冷凝水量小，后 续处理费用低。
2. 气体流动性小，干燥过程氧气浓度很低，安全性高。
3. 需要污泥反混，因此对污泥 初始含水率适应性较高。不 过反混的干污泥经过反复加 热、冷却，热损失大。
污泥干燥可有效减少其体积
1000 m³ 污泥/d DS= 3.0%
总的体积减少:
150 m³/d DS=20%
脱水
50m³/d DS=92%
95%
干燥
体积减少：85%
体积减少： 60%
污泥干燥对填埋处置的好处
污泥浓缩
机械脱水
部分干燥
完全干燥
节约占用土地面积 减少土地填埋费用 减少运输费用 减少处置费用
间接加热干燥
Andritz 水平圆盘干燥系统