2.3 NARATHERM?槳式加熱干燥工藝

　　干燥工藝中應(yīng)用更廣泛的還是加熱干燥系，所有的加熱干燥均需要熱源。結(jié)構(gòu)上，除了干燥器以外，還應(yīng)包括污泥進料器，輔助熱源、送氣系統(tǒng)，熱量回收裝置，灰塵 控制、灰燼排出、控制系統(tǒng)等。

　　目前的熱干燥系中已使用的有轉(zhuǎn)鼓式、圓盤式、螺旋槳式、薄膜式、管式等多種干化系統(tǒng)。干化系統(tǒng)的選擇與最終產(chǎn)品的要求、處置方式、污泥類型等密切相關(guān)如下圖所示。
　　2.3.1 工藝流程

　　NARATHERM?工藝是由得利滿公司和GOUDA公司共同開發(fā)的槳式加熱干燥工藝，是歐洲目前使用最廣泛的加熱工藝，其流程簡述如下：

　　2.3.2 NARATHERM?工藝主要包括以下幾個步驟

　?。?）進料

　　用螺旋輸送器將15～35%的脫水污泥送至干燥器的進口，有時會根據(jù)污泥的性質(zhì)，選擇是否將篩分后的細小干化污泥與待干化的污泥進行預(yù)混合。

　?。?）熱源產(chǎn)生

　　NARATHERM?可使用熱蒸汽或油經(jīng)鍋爐加熱作為熱交換的熱源。一般熱流體的溫度為180～200℃。熱流體被分別引入中空的干燥器殼體和轉(zhuǎn)動的軸、槳葉等所有與污泥接觸進行熱交換的加熱金屬表面。

　?。?）污泥干燥

　　加熱的金屬表面與污泥均勻接觸，加熱污泥，蒸發(fā)污泥中的水份。沿干燥器的軸向長度，水蒸汽蒸發(fā)會經(jīng)歷恒定蒸發(fā)效率和低蒸發(fā)率兩個階段；污泥干化經(jīng)歷塑化、破塑、塊化、顆?；膫€步驟；污泥的溫度呈快速上升、穩(wěn)定、快速上升的趨勢，最后出口污泥溫度為100～110℃左右（見下圖）。干燥時間3至7小時，出口污泥含固率達到90%以上。
?。?）冷卻篩分

　　冷卻有直接冷卻和間接冷卻兩種方式。兩種方式單獨使用或組合使用，使干污泥溫度從110℃減至40℃左右，冷卻后進入細格柵進行篩分，或經(jīng)過造形機造型后達到所要求的干污泥形狀。

　?。?）冷凝回收

　　干燥器內(nèi)的熱蒸汽送至冷凝器冷凝處理。冷凝溶劑回收；不可凝氣體送至鍋爐再加熱成熱源；冷凝水回污水處理廠。

　　2.3.3 工藝的優(yōu)勢

　　NARATHERM?工藝采用巧妙設(shè)計的槳式干燥器，可對污泥進行徹底攪拌并使污泥一直處于干凈接觸面進行熱交換，解決了一般間接傳熱工藝傳熱效率低的問題，同時用汽量比直接加熱又大為減少。整個工藝系統(tǒng)的組合使其具有明顯的優(yōu)勢：

　?。?）適應(yīng)性強：適用于各種類型和性質(zhì)的脫水污泥；

　　（2）消耗低：① 用汽量小，部分熱能回收，減少熱耗；② 消除粉末，臭味產(chǎn)生減少，末端處理變得容易；

　?。?）高品質(zhì)干化污泥：① 有機含量極低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定；② 足夠長的加熱時間，消除病毒、細菌等，滿足衛(wèi)生標準；③ 具有農(nóng)業(yè)利用價值；④ 含固率高（＞90%），可成粒便于儲存、運輸及靈活處置；

　　（4）安全操作：用汽量小，溫度較低，且無直接接觸，安全性能較高。

　?。?）易操作：系統(tǒng)全自動控制，對系統(tǒng)的O2、CO、惰性氣體等能實時檢測，并有自動安全保護。

　　NARATHERM工藝的優(yōu)越性能主要得益于其獨特的槳式干燥器（如下圖所示）：

　　干燥器包括一個可加熱的中空槽、兩根或四根成對安裝中空的傳動軸、裝于軸上許多楔形攪拌槳、槳頂端的刮板等。工作中，污泥從干燥器的一端進入，通過重力緩慢流至另一端。傳熱流體從同一側(cè)進入中空槽、軸和槳的內(nèi)部對所有可能與污泥接觸的金屬進行加熱。同時，成對的兩根軸轉(zhuǎn)向相反，槳葉齒形配合，可調(diào)轉(zhuǎn)速的軸帶動攪拌槳將污泥緩慢均勻的翻轉(zhuǎn)攪拌。

　　此設(shè)計體現(xiàn)了如下優(yōu)點：

　?。?）接觸面積大：較大的面積／容積比加大了接觸面積；

　?。?）傳熱效率高：① 物料的流化狀態(tài)確保與加熱表面100%的進行接觸熱交換；② 自清潔的槳形使加熱接觸面始終保持清潔，提高傳導(dǎo)效率；

　　（3）高干化污泥品質(zhì)：① 形狀平滑的槳葉和不產(chǎn)生軸向推力的攪拌形式避免易碎污泥的破壞；② 推流式的通過形式、槳葉兩面的均勻連續(xù)加熱可使所有干化污泥性質(zhì)類似。

　　NARATHERM?加熱干燥工藝所具有投資運行費用相對較低、適應(yīng)性強、污泥干度高，性能穩(wěn)定、安全衛(wèi)生等優(yōu)點為其在歐洲北美占領(lǐng)了很大市場份額，積累了豐富的運行 管理經(jīng)驗。如在Saint Brieuc、Lavelanet、Barrow、Metz等眾多水廠均有成功運行的記錄。

　　2.4 IC850?污泥焚燒工藝

　　污泥焚燒是最徹底的污泥處理工藝，它可將15%～35％的脫水污泥投入焚燒爐中，直接把有機物燃燒成CO2、NO和無機物等。焚燒最終廢棄物為含固率99％以上的無機灰燼。

　　與污泥干燥一樣，污泥的焚燒也要經(jīng)過污泥干化和污泥焚燒兩個階段，所不同的是，污泥的焚燒利用污泥自身的熱值即可維持污泥焚燒，可節(jié)省大量的燃料。

　　污泥焚燒有污泥單獨焚燒和與城市垃圾混合焚燒兩種。實際上，單獨燃燒因費用較高而很少使用。

　　昂帝歐得利滿公司開發(fā)的IC850?是目前使用最廣泛的一種混合燃燒工藝。它將干度為15%至35%的脫水污泥以1:10至1:5的混合比例與城市垃圾投入最低溫度為850℃的焚燒爐中迅速將有機物燃燒成無機灰燼。

　　IC850?具有適應(yīng)范圍廣、運行費用低、污泥噴嘴無堵塞、系統(tǒng)靈活可調(diào)節(jié)、操作簡單、系統(tǒng)自動化運行等優(yōu)點，適合于污泥非農(nóng)業(yè)使用、污泥和垃圾混合集中處理的場合。目前，該工藝已在包括AMSTERDAM、CENON、DINAN、SARCELLES等地在內(nèi)，年處理量超過20000噸干污泥的處理廠成功運轉(zhuǎn)。

　　最近半個世紀，隨著人口和工業(yè)的持續(xù)快速增長，污泥的產(chǎn)生量也大量增加。據(jù)統(tǒng)計，歐洲每年每個人會產(chǎn)生15～25 kg的干污泥，歐盟國家1992年全年干污泥產(chǎn)量為600萬噸，到2002年就增長至1200萬噸，直至2007年，每年污泥量仍將以5%以上的速度增長。

　　污泥產(chǎn)量的增加、污染成份的復(fù)雜化、各國對污泥的最終處置都提出了越來越嚴格的規(guī)定，一般的污泥處理已經(jīng)不能滿足要求。而一些以NARATHERM?、IC850?等為代表干燥和焚燒工藝又在不斷的發(fā)展成熟、逐漸表現(xiàn)出很強的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，在未來很短的一段時間里，它們將是污泥處理的必然選擇。