污泥干燥是污泥處理過程至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。影響污染物釋放的因素主要有污泥的種類、含水率、干燥溫度、含氧量和干燥時(shí)間。污泥干燥的溫度宜選擇200℃左右，污泥干燥工藝的設(shè)計(jì)需綜合考慮各方面因素。

直接干燥：

污泥直接干燥技術(shù)利用污泥與熱介質(zhì)直接接觸，通過熱介質(zhì)低速流過污泥層將熱量傳遞給污泥同時(shí)帶走污泥表面蒸發(fā)出來的水分和污泥釋放出的污染氣體。

直接干燥的特點(diǎn)是傳熱效率高，熱介質(zhì)流量大，干燥速度快，且傳動(dòng)裝置少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。

間接干燥：

間接干燥技術(shù)又稱接觸干燥技術(shù)，它的熱介質(zhì)(熱導(dǎo)油、水蒸汽)與載氣是分離的。熱介質(zhì)不直接與污泥接觸，通過熱交換器將熱量傳遞給污泥使水分蒸發(fā)，再由載氣將干燥機(jī)中的水蒸汽和污染物帶走。

污泥間接干燥技術(shù)熱效率高，干燥尾氣處理量小，干燥蒸汽可以很容易的冷凝下來，系統(tǒng)混入氧氣量低，運(yùn)行更加穩(wěn)定安全，干燥溫度一般比直接干燥低，污染物的釋放量也小于直接干燥，且干燥后污泥品質(zhì)也更加優(yōu)良(污泥不會(huì)燃燒)。

目前，對(duì)于污泥干燥機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究已日趨成熟。

污泥干燥過程經(jīng)歷了加速階段、恒速階段和減速階段。加速階段主要是污泥表面水分被加熱蒸發(fā)的過程。在恒速階段，污泥內(nèi)部水分遷移至表面，然后再?gòu)谋砻嫫娇諝庵?。?dāng)污泥內(nèi)部水分遷移至表面的速率小于表面水分的汽化速率時(shí)，進(jìn)入減速階段。

一般認(rèn)為污泥在100～200℃下干燥時(shí)，干燥過程分為加速、恒速和降速三個(gè)階段，而在300～500℃下干燥時(shí)，并沒有真正的恒速階段。

污泥干燥溫度小于100℃時(shí)，污泥顆粒的粒徑是干燥速率的主要影響因素，而當(dāng)干燥介質(zhì)溫度大于100℃時(shí)，干燥速率的決定因素是溫度。

污泥干燥溫度與污泥干燥時(shí)間呈二次方關(guān)系，污泥顆粒的表面積與干燥時(shí)間呈線性關(guān)系，并得出提高干燥溫度或減小污泥顆粒都可以提高干燥速率，但是減小顆粒大小可以更大幅度地提高干燥效率，因?yàn)闇p小顆粒大小不但提高了單位面積的干燥效率，而且增大了比表面積。

污泥濃縮是污泥干燥預(yù)處理的重要環(huán)節(jié)之一。污泥濃縮的目的在于降低污泥中水分含量，減小污泥體積和消化池的容積，減少加熱污泥所需的熱量。污泥濃縮的主要方法有重力濃縮、氣浮濃縮、機(jī)械濃縮等。

重力濃縮分為間歇式和連續(xù)式兩種，濃縮后的污泥含固率低，使后續(xù)處理構(gòu)筑物如消化池的容積增大，加大了投資和運(yùn)行成本。近年來重力濃縮的應(yīng)用已逐漸淘汰。

氣浮濃縮包括壓力溶氣氣浮、生物溶氣氣浮、真空氣浮、渦凹?xì)飧?、化學(xué)氣浮、點(diǎn)解氣浮等，其中壓力溶氣氣浮濃縮具有濃縮效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，且由于在濃縮過程中充氧，可以避免污泥中磷的釋放，但設(shè)備維護(hù)復(fù)雜，運(yùn)行成本高。生物氣浮濃縮是利用污泥的反硝化作用產(chǎn)生氣體使污泥上浮而進(jìn)行濃縮，濃縮效率主要受硝酸鹽濃度、溫度、碳源和初始污泥濃度的影響。渦凹?xì)飧∵m用于低濃度剩余活性污泥的濃縮。

機(jī)械濃縮包括離心濃縮、帶式濃縮機(jī)濃縮和轉(zhuǎn)鼓、螺壓濃縮機(jī)濃縮，主要是利用機(jī)械作用力使污泥表面水分分離。

在進(jìn)行污泥濃縮之前還經(jīng)常采用污泥調(diào)理來提升污泥脫水效率。污泥調(diào)理方法有洗滌、加藥、加熱調(diào)質(zhì)、凍融調(diào)理等。

污泥濃縮后，含水率依然很高，需要采用物理方法脫水進(jìn)一步減小污泥的體積以便于污泥的運(yùn)輸、堆積等。污泥脫水一般有自然蒸發(fā)和機(jī)械脫水兩種。自然蒸發(fā)法可使污泥的含水率降低到65%左右，操作簡(jiǎn)單，易于管理，但此法占地面積大，衛(wèi)生條件差，對(duì)于一些不易脫水的污泥效果也不好，現(xiàn)在一般在干燥少雨且土地資源寬裕的地區(qū)使用，或作為機(jī)械脫水系統(tǒng)的事故應(yīng)急方案。機(jī)械脫水法主要有真空過濾法、加壓過濾法、離心分離法等，可將污泥含水率降到75%左右，且運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小，但管理較為復(fù)雜，節(jié)能效果較差。

1、熱干燥技術(shù)

污泥熱干燥技術(shù)是目前發(fā)展最為成熟的干燥技術(shù)，根據(jù)熱介質(zhì)與污泥的傳熱方法分類，污泥熱干燥技術(shù)包括直接干燥(對(duì)流)、間接干燥(傳導(dǎo))、紅外干燥(輻射)或這些技術(shù)的整合。

直接熱干燥技術(shù)通過熱介質(zhì)(熱空氣、燃?xì)?、蒸汽?與濕污泥直接接觸混合，促使污泥中水分受熱蒸發(fā)最終得到含水率僅為5%～15%的干污泥產(chǎn)品。熱介質(zhì)低速通過污泥層，提供污泥中水分蒸發(fā)所需潛熱并帶走蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體，排出的尾氣一部分通過再循環(huán)系統(tǒng)回收利用，一部分經(jīng)尾氣處理后排放到大氣環(huán)境中。由于熱介質(zhì)與污泥直接接觸，產(chǎn)生的尾氣需要配置相應(yīng)的尾氣處理裝置。

污泥干燥效率的主要影響因素有濕污泥固體的表面積、熱介質(zhì)的流動(dòng)速率、干空氣的水分含量等。常用的直接熱干燥設(shè)備有閃蒸式干燥器、轉(zhuǎn)筒式干燥器、噴淋式干燥器、帶式干燥器、螺環(huán)式干燥器、多效蒸發(fā)器等。

在間接熱干燥技術(shù)中，熱介質(zhì)通過熱交換器將熱量傳遞給濕污泥，促使污泥中水分受熱蒸發(fā)。由于熱介質(zhì)(蒸汽、油等)不與污泥直接接觸，省去了熱介質(zhì)與污泥的后續(xù)分離步驟，但間接傳熱也使熱傳輸效率相對(duì)偏低。常用的間接熱干燥器有薄膜熱干燥器、圓盤式熱干燥器、槳板干燥器等。

在輻射干燥中，熱傳遞由電阻元件(燃?xì)獾哪突鸢谉霟?、紅外燈等)提供輻射能來完成，如常用于污泥焚燒的多爐膛焚燒爐。

隨著熱干燥技術(shù)的發(fā)展，人們也越來越關(guān)注各種聯(lián)合式干燥器的應(yīng)用。

2、太陽(yáng)能干燥技術(shù)

太陽(yáng)能干燥技術(shù)是以太陽(yáng)能為主要能源，借助傳統(tǒng)溫室污泥干燥工藝對(duì)濕污泥進(jìn)行干化處理的技術(shù)，其商業(yè)化應(yīng)用最早見于1944年德國(guó)的IST Anlagenbau Gm bH污水處理廠。

當(dāng)溫室內(nèi)的污泥經(jīng)過太陽(yáng)光輻射后，污泥溫度升高，內(nèi)部水分向周圍空氣中加速蒸發(fā)汽化，污泥表面的空氣濕度增加達(dá)到飽和狀態(tài);經(jīng)過通風(fēng)和自然循環(huán)，溫室內(nèi)的濕空氣被排出，污泥表面的空氣濕度由原來的飽和狀態(tài)進(jìn)入非飽和狀態(tài)，污泥內(nèi)部的水分進(jìn)一步向周圍空氣蒸發(fā)。污泥中的有機(jī)物在污泥含水率下降到60%時(shí)會(huì)進(jìn)行有氧發(fā)酵，使污泥層內(nèi)部溫度升高，增加干化速率。

太陽(yáng)能干燥技術(shù)受天氣和季節(jié)影響較大，污泥干燥過程中會(huì)產(chǎn)生臭氣，因此通常與一些溫室附屬設(shè)備聯(lián)合使用。如排風(fēng)機(jī)、分層扇等強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)和氣體收集、除臭裝置的應(yīng)用，滿足了大面積溫室處理污泥的需要;廊道式翻泥機(jī)、跨越式翻泥機(jī)、Solimax機(jī)器人裝置等半自動(dòng)化或全自動(dòng)化的翻泥設(shè)備，對(duì)污泥進(jìn)行經(jīng)常性的翻動(dòng)和混合，不斷翻新蒸發(fā)面積，同時(shí)避免了污泥內(nèi)部出現(xiàn)局部厭氧環(huán)境釋放臭氣。

太陽(yáng)能干燥目前還無法取代傳統(tǒng)的熱干燥技術(shù)，現(xiàn)在的發(fā)展方向是考慮和一些輔助能源如熱力泵聯(lián)合使用。

1、微波干燥技術(shù)

微波是指頻率為3×102～3×105MHz，波長(zhǎng)為 1 mm～1 m的電磁波，被微波輻射的極性分子會(huì)在微波電場(chǎng)中劇烈振動(dòng)，產(chǎn)生摩擦，將吸收的微波能轉(zhuǎn)化為熱能。微波干燥技術(shù)即是利用微波的這一性質(zhì)，促使?jié)裎勰鄡?nèi)部的水分子在微波電場(chǎng)中摩擦升溫，形成由內(nèi)向外的溫度梯度，促使污泥內(nèi)部水分很快擴(kuò)散到表面蒸發(fā)。

微波干燥污泥時(shí)，因此加熱時(shí)間短，熱效率高，且微波干燥技術(shù)無需向污泥中添加化學(xué)藥劑，不會(huì)向污泥中帶入新的污染，使后續(xù)處理更方便、更高效。但與此同時(shí)，微波加熱需耗電，這使微波干燥技術(shù)目前還很難普及。

目前對(duì)于微波干燥技術(shù)的研究基本都處于靜態(tài)條件下，筆者認(rèn)為，研究污泥處于工程應(yīng)用時(shí)的連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)時(shí)在微波場(chǎng)中的變化規(guī)律，將是以后微波干燥技術(shù)的研究方向和熱點(diǎn)。

2、過熱蒸汽干燥技術(shù)

過熱蒸汽干燥技術(shù)指過熱蒸汽與濕污泥直接接觸去除污泥水分。與傳統(tǒng)的熱干燥技術(shù)相比，這種污泥干燥方法以過熱蒸汽為介質(zhì)，污泥干燥產(chǎn)生的廢氣熱品位仍然較高(溫度在150℃左右)，通常通過冷凝方法回收廢氣潛熱再利用，即尾氣經(jīng)過過熱器過熱后繼續(xù)參加干燥過程，或?qū)裎勰噙M(jìn)行預(yù)熱處理。廢熱的回收利用使得過熱蒸汽干燥技術(shù)具有十分明顯的高效節(jié)能的特點(diǎn)，但過熱蒸汽也會(huì)使干燥管路中出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，易腐蝕干燥設(shè)備。

在傳統(tǒng)的熱干燥技術(shù)中，干燥速率與污泥含水率成反比。但大量研究表明，過熱蒸汽干燥時(shí)存在一個(gè)稱為“逆轉(zhuǎn)點(diǎn)”的溫度點(diǎn)，當(dāng)過熱蒸汽的溫度高于“逆轉(zhuǎn)點(diǎn)”時(shí)，過熱蒸汽干燥速率明顯比傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥速率大;當(dāng)過熱蒸汽的溫度低于“逆轉(zhuǎn)點(diǎn)”時(shí)，過熱蒸汽干燥速率則毫無優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榇藭r(shí)的廢熱回收利用效果不再理想。

3、熱泵干燥技術(shù)

熱泵干燥技術(shù)是公認(rèn)的綠色污泥干燥技術(shù)，已經(jīng)成熟地應(yīng)用于木材、谷物及工業(yè)原材料的干燥。

下圖為熱泵干燥污泥流程示意圖，從冷凝器排出的高溫低濕的熱空氣掠過濕污泥后，成為含水率較高的濕熱氣體，其相對(duì)濕度一般在70%～80%之間。濕熱氣體通過蒸發(fā)器，水汽凝結(jié)排出系統(tǒng)。熱泵干燥系統(tǒng)常采用干燥介質(zhì)部分循環(huán)，以減小熱泵在蒸發(fā)器內(nèi)的吸熱量和熱泵的壓縮功。

熱泵干燥污泥時(shí)無需排放濕熱氣體，整個(gè)污泥干燥過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體不外泄，對(duì)周圍環(huán)境造成的污染很小。但由于熱泵干燥技術(shù)初投資成本高，單機(jī)容量較小，用于污泥干燥還不夠廣泛。隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)的日益提高和熱泵干燥技術(shù)的逐漸完善，城市污泥的熱泵干燥方法將成為主要的污泥干燥手段之一。

4、其他新型污泥干燥技術(shù)

隨著科技的發(fā)展和對(duì)污泥干燥機(jī)理研究的逐漸成熟，出現(xiàn)了越來越多的新型污泥干燥技術(shù)。

電滲透污泥干燥技術(shù)，是在電滲透過程中，污泥中水分子向陰極流動(dòng)，而污泥絮體向陽(yáng)極流動(dòng)，水分不經(jīng)過污泥的孔隙通道即與污泥分離，污泥干燥效率高;

對(duì)撞流干燥技術(shù)，它利用濕污泥在氣流對(duì)撞區(qū)內(nèi)的高端湍流中的快速非穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)來增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)過程，具有快速、干燥強(qiáng)度高的特點(diǎn);

水熱處理技術(shù)可以使?jié)裎勰嘀械奈⑸锛?xì)胞破裂，降低污泥的黏度，從而使水分更容易與污泥顆粒分離;

通過超聲波的“空化作用”和“生化學(xué)反應(yīng)”破壞污泥中的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，也是近年來興起的新型污泥脫水技術(shù)。

采用組合式傳熱方式，也是近幾年污泥干燥技術(shù)的研究熱點(diǎn)，如由機(jī)械脫水和二級(jí)熱干燥組成的深度脫水，厭氧消化和熱干燥法，冷凍脫水干燥工藝，等等。