【摘要】随着城市规模的发展城市污泥也日渐成为不可忽视的环境问题，由于其成分的复杂和多样性，对城市污泥的最终处理一直未有一个最佳方法。本文通过展示一种转鼓式薄膜干燥机，对城市污泥进行一次性深度干化处理，使城市污泥成为一种高热值的替代燃料，并通过焚烧等后续处理最终实现城市污泥的零污染零排放处理。
【关键词】城市污泥；热干化；薄膜；焚烧
城市污泥是污水处理的一种必然产物，污水处理是通过把水中杂质浓缩成固体形态再从流体中分离来实现，而这种浓缩浓缩出来的杂质便称为污泥。随着城市化的发展，城市污水的产量不断增长，2006年全国年产干污泥近130×106吨，而且以每年10%以上的速度递增。
城市污泥的成分很复杂，主要包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类的活动构成严重的威胁。为了不造成环境的二次污染，需要在污水处理的二级处理之后添加一道污泥处理工艺。污泥处理设备大约占污水处理厂的40%60%基建投资，污泥处理则占50%左右的处理费用，同时也造成了和其经济费用不成比例的处理难度。
污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面：
（1）减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；
（2）通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生进一步降解，从而避免产生二次污染；
（3）达到污泥的无害化与卫生化；
（4）在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。
城市污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶体液状。
根据污泥成分及处理目的的不同主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥、焚烧等处理方法。我国的污水处理厂脱水污泥处置方法中，污泥农用占44.8%、陆地填埋占31%、其他处理约10.5%、没有处理约13.7%，而在发达国家比如日本其产生的污泥55%进行焚烧处理，35%的污泥进行填埋，约9%的污泥进行农田利用。其中，由于污泥含有一定的有机成分，通过焚烧使污泥无害化，不但污泥减容减量化程度很高，而且可回收利用产生的热能，日本、德国、奥地利等发达国家大多采用该种处理方法。
目前，我国城市污水处理厂普遍采用污泥脱水机进行脱水，形成含水率60～80%的脱水污泥，过高的含水率会极大的降低污泥热值，不利于能量回收和维持燃烧，故在焚烧前需对脱水污泥进行进一步的干化处理，将其含水率降低至20%甚至更低，以用于替代燃料。
现有一种间接加热的转鼓式薄膜干燥机可实现原污泥的一次深度脱水处理。其主要原理是：通过机械挤压和间接热传导联合作用将污泥中的水分脱出。转鼓式薄膜干燥机通过压辊装置的机械挤压作用，将污泥于转鼓表面挤压摊铺成薄膜状，污泥中所含易于脱出的间隙水被部分挤压滤出，该过程为纯机械挤压，与常规对流干燥相比，仅为其能量消耗的1/50。转鼓式薄膜干燥机的转鼓内部通有高温循环导热油，转鼓表面经导热油传热升温成为加热面，污泥不直接与导热油接触，导热油可循环回收利用，节约运行成本。薄膜状的污泥在转鼓表面经高效传热使剩余水分变成蒸汽，体积瞬时膨胀近千倍，剧烈膨胀的蒸汽可作为水分迁移驱动力，加快液态水向表面迁移析出，同时由于干燥过程为薄层干燥，减小了水分迁移路径，与堆积状态相比实现了能量消耗的大幅降低。转鼓式薄膜干燥机在污泥干燥过程中的能量消耗主要集中于污泥输运过程中消所耗电能及干燥机运转过程中的少量电能消耗，而大部分干燥消耗的热能由后续气化、焚烧系统回收利用，大大减少了外来能量输入，因此，可实现循环可持续干燥作业。该转鼓式薄膜干燥机采用泵送式上料方式，通过污泥泵将原污泥经输送管道由污泥储存处输送至各干化设备，输送过程全封闭，无异味气体及渗水泄漏，不会在处理过程中发生对环境的二次污染。该转鼓式薄膜干燥机采用全自动化控制，通过内置的各种温度、压力传感器，实时反馈信号控制后端导热油锅炉供热量以及前端污泥输送泵的输送量，从而实现闭环控制。并可通过调整转鼓转速来调节污泥形成薄膜厚度及泥膜在转鼓表面加热停留时间，甚至可通过在设备控制系统中预存若干组运行参数，以适应不同成分污泥、不同含水率的处理要求。
经转鼓式薄膜干燥机干化后的污泥为鳞片状，含水率15%～25%左右，干化后的污泥其热值约为1300至1500大卡，三吨干化后的污泥相当于一吨4500大卡的燃煤，可混掺在燃煤中在锅炉内燃烧，干化污泥与煤的掺和比例为每吨煤添加100至200公斤污泥，每一吨干化污泥可生产一吨蒸气，且经过干化处理的污泥不会像原泥一样在燃烧时产生大量的水蒸气而对锅炉造成腐蚀，严重缩短锅炉的设备寿命，进行干化污泥的掺混焚烧无需对现有锅炉进行改造。干化后的污泥保留了其中大量有机物质，可用作肥料、土壤改良剂、替代燃料等多重用途。污泥脱水50%后可转化为富含生物质能源的泥炭，用来发电其热值可达1500～2000千卡/公斤，每吨处理后的污泥相当于1/2～1/3吨原煤，彻底实现了污泥的无害化处置和资源利用。干化污泥经焚烧处理后，其中水分和有机质被完全去除，燃烧形成的烟气经处理后可安全排放，剩余灰分主要为原泥中的硅酸盐粘土矿物，并因在焚烧过程中将原泥中所含重金属固化，故不存在重金属离子污染问题。焚烧灰渣体积仅为原泥体积的二十分之一甚至更低，体积减量处理效果明显，且焚烧灰渣可在1020℃～1060℃下进行高温烧结，用其制砖，用这种干污泥烧制的砖质量达到一级品质量要求，而重量比普通烧结砖轻20%。
综上可见，经干化焚烧处理后的城市污泥基本实现了零污染零排放。虽然污泥热干化技术有技术要求和处理成本较高，设备运行管理复杂等缺点，但由于其处理后体积减量明显，处理彻底无二次污染，污泥有效能源化、资源化等特点使其仍为城市污泥最终处理的理想方向之一。