污泥的成分較為復雜，若任意堆放將會(huì )對人類(lèi)及動(dòng)植物的健康造成較大影響。減量化、穩定化和無(wú)害化是污泥處理的基本原則。污泥焚燒技術(shù)具有處理速度快、減量化程度高、能源可再利用等優(yōu)點(diǎn)，在國內外被廣泛應用。該技術(shù)是污泥處置最徹底的方式，當污泥中有毒有害物質(zhì)含量很高且短期不可降低時(shí)尤為實(shí)用。

　　傳統污泥處置工藝是使用污泥干燥設備將污泥含水率(質(zhì)量分數，下同)從80%降低到20%~40%，然后投入焚燒爐內進(jìn)行焚燒處理，該工藝存在系統結構復雜、占地面積大、熱利用率低等缺點(diǎn)。污泥干化焚燒一體化是將污泥干化系統與焚燒系統相結合，利用污泥焚燒產(chǎn)生的煙氣對污泥進(jìn)行干化處理，并充分利用余熱，這是污泥處置的一個(gè)重要方向。

　　1、間接干燥設備

　　污泥干化可去除污泥中的間隙水、毛細水以及絕大部分的內部附著(zhù)水。根據污泥與熱介質(zhì)的接觸方式，污泥干化可以分為間接干化和直接干化。

　　間接干化因具有安全性高、粉塵產(chǎn)生量少、熱介質(zhì)無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應用。目前，應用最多的間接干燥設備主要有旋轉圓盤(pán)干燥機和槳葉式干燥機。

　　1.1 旋轉圓盤(pán)干燥機

　　旋轉圓盤(pán)干燥機主要由轉子系統、傳動(dòng)系統、熱介質(zhì)、管路及排風(fēng)除塵系統組成，如圖1所示。

　　蒸汽或導熱油作為介質(zhì)從轉子空心軸的一端進(jìn)入，通過(guò)旋轉金屬圓盤(pán)將熱量傳遞給污泥，污泥在金屬圓盤(pán)外吸熱增焓不斷蒸發(fā)濕份，凝結的冷凝水從轉子的另一端排出。轉子周邊通過(guò)固定角鋼架裝有帶一定傾角的刮板，隨著(zhù)旋轉不斷將被干燥的物料刮起和攪拌，同時(shí)將物料從入口一側推向出口一側。

　　陳劍峰應用圓盤(pán)干燥機對含水率為74.5%的印染污泥進(jìn)行了熱干化，并對干化后的污泥進(jìn)行焚燒處置。結果表明，干化后的污泥焚燒處置效果較好。

　　張衛利等基于圓盤(pán)干燥機對城市污泥干燥過(guò)程中的操作參數進(jìn)行了分析，包括進(jìn)料濕含量、產(chǎn)品濕含量及蒸汽壓力。結果表明，干化后的污泥自身熱值較高，可以自持燃燒，不需要添加輔助燃料。

　　孫奇等采用嘉興市市政污泥，對圓盤(pán)干燥機干燥過(guò)程中的相關(guān)參數進(jìn)行了分析。研究結果表明，干燥機轉速對干燥機傳熱影響最大，其次是加料機轉速，影響最小參數的是蒸汽壓力。

　　靖丹楓等應用造粒干化一體機對石化污泥進(jìn)行了干化處置，干化設備為圓盤(pán)干燥機，干化后的污泥含水率由85%降低至40%，并計算出了污泥處理的成本為250.31元/噸。

　　1.2 槳葉式干燥機

　　槳葉式干燥機主要由夾套、雙軸(或四軸)?中我鍍?和傳動(dòng)裝置組成，其結構如圖2所示。

　　污泥通過(guò)夾套、空心軸和軸上焊接的空心葉片的熱傳導被間接加熱干化。楔形葉片對污泥切割攪拌，并不斷更新干燥面，從而達到干燥的目的。楔形槳葉傳熱面與物料顆粒的相對運動(dòng)產(chǎn)生洗刷作用，能夠自動(dòng)清理掉楔形面上附著(zhù)的物料。由于楔形槳葉不是等截面結構，也沒(méi)有刮泥刀，因此只適用于黏性不大的污泥，盤(pán)表面易磨損，維修不便利。熱介質(zhì)可采用水蒸氣或者導熱油。

　　張立宏等應用槳葉式干燥機對含油污泥進(jìn)行了實(shí)驗研究。結果表明，干燥機在最佳運行參數(即干化溫度為180℃，干化時(shí)間為25min,污泥供給量為60kg/h)時(shí)，油污泥含水率可由77.6%降低到30%，熱值達到4250K/kg。陳海波等對廣東某印染公司的印染污泥干燥工藝進(jìn)行了分析。運行結果表明，經(jīng)過(guò)槳葉式污泥干燥機處理后，污泥含水率可由85%降低至30%以下，體積縮小75%。申維真等應用槳葉式干燥機，對北京市市政污泥進(jìn)行了實(shí)驗研究。研究結果表明，干燥機最佳運行條件為蒸汽壓力為0.5~0.8MPa。當蒸發(fā)速率達到14~21.8kg/(m2?h)時(shí)，污泥含水率小于40%。

　　2、焚燒設備

　　2.1 流化床

　　流化床焚燒爐的燃燒室可分為下部的密相區和上部的稀相區兩部分，如圖3所示。固態(tài)或半固態(tài)廢物中的大部分有機物一般在密相區中完成分解，空氣從爐底吹入并通過(guò)床料的空洞進(jìn)入爐膛，物料在爐膛內翻騰燃燒。

　　盧閃等對污泥流化床焚燒特性進(jìn)行了數值模擬與分析。研究結果表明，在相同配風(fēng)條件下，含水率為50%的污泥燃燒不充分，含水率為60%的污泥燃燒時(shí)，煙氣溫度較高，CO2、SO2、NO含量也較高，而SO3含量較低。

　　曹通等基于Fluent軟件，對1036t/h的循環(huán)流化床鍋爐內不同污泥及不同摻混比例下的煤粉、城市污泥、工業(yè)污泥燃燒過(guò)程進(jìn)行了數值模擬。結果表明，小比例的摻燒對鍋爐運行影響不大。

　　2.2 回轉窯

　　回轉窯主要由筒體、轉動(dòng)裝置、支撐裝置、擋輪裝置、窯頭密封裝置組成。筒體在轉動(dòng)裝置的帶動(dòng)下轉動(dòng)，物料從進(jìn)料口進(jìn)入筒體，在回轉窯筒體的轉動(dòng)和傾斜裝置作用下，物料作圓周運動(dòng)與由高到低的復合運動(dòng)。

　　按照窯內煙氣與物料流動(dòng)的相對方向，回轉窯可以分為順流回轉窯和逆流回轉窯，如圖4所示。

　　順流回轉窯外形結構上呈現“長(cháng)細”特點(diǎn)，逆流回轉窯呈現“短粗”特點(diǎn)。順流回轉窯窯內工作溫度約為1000℃，逆流回轉窯工作溫度約為850℃。兩種窯型在使用時(shí)各有優(yōu)劣。

　　俞剛等對江蘇某順流回轉窯處置市政污泥的技術(shù)工藝進(jìn)行了探究。研究結果表明，投加市政污泥后，回轉窯工作參數正常，排放的煙氣對環(huán)境無(wú)影響。

　　汪喜生等通過(guò)工程實(shí)例介紹了回轉窯在處理污泥方面的優(yōu)勢?；剞D窯對物料的適應性較廣，設備運行平穩程度高，焚燒污泥時(shí)固相停留時(shí)間長(cháng)，窯尾的二燃室可保證廢物燃盡率達到99.99%。

　　2.3 爐排爐

　　物料通過(guò)進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排，爐排之間的交錯運動(dòng)將物料向下方推動(dòng)，使物料依次通過(guò)爐排上的各個(gè)區域，直至燃盡排出爐膛。

　　鄭雪艷等及劉海等對基于爐排式焚燒爐的生活垃圾與污泥混燒技術(shù)進(jìn)行了研究。結果表明：含水率超過(guò)80%和重金屬含量過(guò)高的污泥不適合直接焚燒，污泥摻燒比例最佳范圍為10%~15%。

　　3、干化焚燒一體化

　　國內企業(yè)對污泥干化焚燒處理更多的是將污泥干化與污泥焚燒分成兩個(gè)相互獨立的系統，但是這種模式下的系統干化能耗高，工藝控制也很復雜。

　　污泥干化焚燒一體化是利用焚燒爐內產(chǎn)生的煙氣余熱對污泥進(jìn)行干化，實(shí)現熱量利用的最大化，同時(shí)簡(jiǎn)化了焚燒工藝，應用前景廣闊。

　　3.1 干化+循環(huán)流化床

　　東南大學(xué)與某公司合作研發(fā)的250t/d污泥干化焚燒系統主要由污泥深度脫水、熱干化、流化床焚燒、汽機組成，采用“旋轉圓盤(pán)干燥機+循環(huán)流化床”的組合工藝，其簡(jiǎn)要流程如圖5所示。

　　深度脫水包括加藥工藝與壓濾脫水工藝。脫水污泥被送入旋轉導熱干化機與汽輪機中間抽汽進(jìn)行換熱，干化后的污泥由螺旋給料器送入流化床中焚燒處理。低溫煙氣經(jīng)過(guò)除塵后，部分通過(guò)循環(huán)風(fēng)機以一次再循環(huán)煙氣和二次再循環(huán)煙氣的形式進(jìn)入爐膛以實(shí)現低NOx燃燒。

　　侯鳳云等以0.15MW循環(huán)流化床為焚燒爐，利用循環(huán)流化床焚燒產(chǎn)生的熱煙氣在外置流化床干化器內對濕污泥進(jìn)行干化處理，干化后的污泥被送回爐膛進(jìn)行焚燒。通過(guò)調節濕污泥給料速率、輔助給煤量、循環(huán)熱灰分配閥的開(kāi)度實(shí)現爐內溫度的平穩運行。試驗中干化污泥顆粒粒徑分布均勻，含水率約為20%，煙氣排放在允許范圍內，其流程如圖6所示。

　　3.2 干化+回轉窯

　　王超玉等用“槳葉式干燥機+回轉窯”的工藝組合，對污泥進(jìn)行了干化焚燒處理，主要流程如圖7所示。

　　系統中用于干燥污泥的熱媒介質(zhì)來(lái)自于導熱油爐，經(jīng)過(guò)槳葉干燥機干化后的污泥被送到順流回轉窯內燃燒，窯內產(chǎn)生的煙氣一部分由二燃室進(jìn)入導熱油爐加熱導熱油，另一部分直接進(jìn)入急冷塔和尾氣處理系統。

　　王平等對紹興市“噴霧干燥+回轉窯”焚燒城市污泥處理工程進(jìn)行了研究。系統采用下向流并流干燥，即將噴嘴安裝在塔的頂部，污泥和熱空氣均從塔頂進(jìn)入，焚燒設備采用順流式回轉窯，其主要工藝流程如圖8所示。

　　北京水泥廠(chǎng)利用干化設備和回轉窯結合的工藝對污泥進(jìn)行處理，回轉窯內溫度為1350~1650℃。利用回轉窯作為熱源鍋爐、焚燒爐和尾氣凈化裝置，與單獨建設污泥干化+焚燒裝置相比節省了投資。圖9為該裝置的工藝流程簡(jiǎn)圖。

　　4、結論

　　(1)圓盤(pán)干燥機與槳葉式干燥機工作原理相似，但由于圓盤(pán)干燥機操作安全性高，設備磨損小，污泥處理量大，因此其應用越來(lái)越廣泛。

　　(2)循環(huán)流化床是污泥焚燒的主要爐型，但其具有對物料尺寸要求高、物料流化耗電大等缺點(diǎn)。而相較于順流回轉窯，逆流回轉窯系統具有占地小，污泥燃燒不需添加輔助燃料等優(yōu)點(diǎn)。

　　(3)污泥熱干化與焚燒相結合是污泥處置的新方法，其具有占地少、熱利用率高等特點(diǎn)。(來(lái)源：光大環(huán)保技術(shù)研究院有限公司，東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院)