1、第 31 卷第 4 期2023年8月环境卫生工程Environmental Sanitation EngineeringVol.31 No.4Aug.2023“薄层-线性”二段法污泥干化工艺及工程应用康启宇（西安市长安基础建设有限责任公司，陕西西安710100）【摘要】“薄层-线性”二段法污泥干化工艺具有高干出泥（含水率 10%30%）、安全（氧含量5%）、水分蒸发效率高、设备投资低、运行稳定等特点。介绍了处理量 1 442.5 t/d 的我国某大型市政污泥处理处置扩建工程的工艺流程、核心设备、工艺设计和调试运行情况，该工程共设 10 条“薄层-线性”二段法污泥干化线，进泥含水率 78%82%
2、，出泥含水率可达 20%33%，各项性能考核指标和能耗指标均达标。【关键词】污泥干化；二段法；薄层干化机；线性干化机中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1005-8206（2023）04-0052-05DOI：10.19841/ki.hjwsgc.2023.04.009Two-stage Sludge Drying Process of Thin Film Dryer&Linear Dryer and Its Engineering ApplicationKANG Qiyu（Xi an Chang an Infrastructure Construction Co.Ltd.，Xi an
3、Shaanxi710100）【Abstract】Two-stage sludge drying process by thin film dryer and linear dryer had features of high dry sludge yield（moisture content 10%30%），safety（oxygen content5%），high water evaporation efficiency，low equipmentinvestment，stable operation and so on.The process flow，core equipment，pro
4、cess design and commissioning operation of alarge-scale domestic municipal sludge treatment and disposal project with a capacity of 1 442.5 t/d was introduced.Theproject was equipped with 10 two-stage sludge drying lines，and the moisture content of feeding sludge was 78%82%，theoutgoing sludge moistu
5、re content could reach to 20%33%.All performance assessment index and energy consumption indexwere up to standard.【Key words】sludge drying；two-stage process；thin film dryer；linear dryer0引言污泥干化既可实现污泥减量化和无害化，又可为后续的污泥资源化利用创造重要前提，是目前污泥处置的重要技术之一1。薄层干化技术是污泥间接式热干化技术中的典型技术之一。从工程应用角度来说，目前大多数薄层污泥干化采用的是一段法工艺，即
6、污泥经过一次干燥后即出泥并供后续处置，出泥含水率通常为 30%40%。干泥如需用于发电厂燃煤掺烧、生活垃圾协同焚烧或作为土壤改良剂、肥料，须高干出泥2。但一段式薄层干化在污泥含水率降至 30%以下时，脱除污泥结合水变得更难，薄层干化机的换热面积要相应增大很多，这也导致设备体积和相应的设备投资都要大幅增加。对于高干出泥，“薄层-线性”二段法污泥干化工艺可突显其优势。该工艺经过一段薄层干化后，干泥再进行二段线性干化。线性干化机是一种采用单轴输送螺旋作为转子来输送污泥、采用转子内壁和定子夹套均通高温热媒的方式来实现污泥干化的间接式热干化机。由于转子采用的是单轴螺旋，通常仅用于将颗粒状的低干污泥进一步
7、干化至高干污泥，是对一段干化的有利补充。线性干化机具有高热容、长停留时间、转子和定子内壁均为换热面等特点，因而高干段污泥的单位面积水分蒸发效率更高，且线性干化机的设备体积更小，设备投资更小。与此同时，引入的二段线性干化机其低线速度（1 m/s）可避免对颗粒污泥造成挤压、剪切，有效减少粉尘产生及设备机体磨损，适合我国污泥（特别是市政污泥）含砂量高的国情3。本研究结合我国某大型市政污泥处理处置项目的工程实例来进一步介绍该工艺。1工程背景概述某大型污泥处理处置扩建工程的服务对象为我国某片区第一、第二污水处理厂提标改造至城收稿日期：2022-11-21；录用日期：2023-05-10镇污水处理厂污染物
8、排放标准 GB189182002 一级 A 出水标准产生的脱水污泥，以及新建升级补量工程建成后 2.20106m3/d 污水处理产生的脱水污泥。工程建设规模为 223.0 t/d（以 DS 计），折合含水率 80%的污泥量为 1 115.0 t/d，设施配置考虑一期工程焚烧线检修工况，工程高峰处理规模为 288.5 t/d（以 DS 计），折合含水率 80%的污泥量为 1 442.5 t/d。进厂脱水污泥的含水率为 78%82%，脱水污泥干基高位热值为 10.0113.35 MJ/kg，平均干基低位热值为 11.21 MJ/kg。由于前端污水厂的进水水质碳源充足且可生化性较好，核心工艺采用了
9、A2/O 活性污泥法的生物处理工艺，因而前端污水系统排出的污泥热值较高。污泥泥质分析数据见表 1。表 1污泥泥质分析Table 1Sludge quality analysis项目（收到基）工业分析/%元素分析/%干基低位热值/（kJ/kg）灰分挥发分固定碳C元素含量H元素含量N元素含量S元素含量O元素含量数值43.8745.948.6427.174.192.020.9118.8311 213该工程采用“脱水污泥干化+电厂掺烧”的污泥处理工艺，其中污泥干化采用“薄层-线性”二段法工艺。共设有 10 条干化线（9 用 1 备），单条干化线污泥处理量为 160.27 t/d（80%含水率）。含水率
10、 78%82%的脱水污泥由自卸式卡车运输至污泥处理厂，经污泥接收、储存系统后，脱水污泥泵送至污泥干化系统，经干化系统处理后，平均含水率降低至 30%，产生的干污泥由密闭式卡车运输至该片区第二电厂或第三电厂与煤掺烧。整个系统的废气则抽至废气处理系统进行处理。2工艺流程与设计参数2.1“薄层-线性”二段法工艺流程脱水湿污泥（80%85%含水率）由污泥接收仓接收并由污泥储存仓暂存。污泥储存仓底的进料螺杆泵将污泥定量输送进薄层干化机内，产出的一段干泥含水率约 30%40%。一段干泥通过溜槽落入线性干化机内进行二段干化，二段干泥含水率可达 10%30%。线性干化后的污泥温度约为95，先通过冷却螺旋进行降
11、温冷却至 45，再通过干泥输送设备输送至干泥料仓暂存并供后续处置。一段薄层干化和二段线性干化的蒸发废气温度约为 105，通过尾气风机抽至冷凝器进行喷淋洗涤降温。喷淋洗涤后的不凝气温度降至 45，经除雾器除雾后再由尾气风机外排至臭气处理系统进行处理。污泥干化采用 1.0 MPa（绝压）、180 的饱和蒸汽作为热媒，一段干化和二段干化的蒸汽凝液则通过凝液收集装置收集并输送回锅炉系统的除氧器，作为除氧水供锅炉利用产蒸汽。如果污泥干化与焚烧系统协同处置污泥，凝液还可通过换热器与焚烧炉的一次风和二次风进行换热，以利用自身的部分余热，再回到除氧器供锅炉利用产蒸汽。“薄层-线性”二段法污泥干化工艺的流程如图
12、 1 所示。图 1二段法污泥干化工艺流程Figure 1Flow of two-stage sludge drying process2.2核心设备工作原理薄层干化机的主要结构为 1 个带有夹套的圆筒形空心壳体，筒体内设有长轴形的空心转子，转子上均布有不同角度的叶片。筒体内壁设有耐磨涂层，筒体两端配有法兰型端盖，转子驱动端装有电机和减速机以驱动转子以一定转速旋转，筒体夹套中通有如饱和蒸汽的热媒。污泥在被输送进干化机后，被转子及叶片均匀涂布在筒壁上，形成 510 mm 厚度薄层，并通过筒壁与热媒进行间接换热。污泥中蒸发的水蒸气被尾气风机抽至设备外，污泥则在转子及叶片的推动下不断干化并形成颗粒状污
13、泥，最终从出料口排出。线性干化机的结构由 1 个带有夹套的圆筒形空心壳体和壳体内的空心螺旋状转子组成，筒体两端装有法兰型端盖，转子驱动端装有电机和减速机以驱动转子以一定的转速旋转，筒体的夹套及转子内均通有如饱和蒸汽的热媒。一段薄层干化污泥被输送进线性干化机后，污泥在转子的旋废气处理废气尾气风机喷淋降温脱水污泥污泥接收污泥暂存脱水污泥干泥处置干泥干泥料仓干泥输送干泥冷却二段干泥线性干化脱水污泥薄层干化蒸发废气饱和蒸汽饱和蒸汽一段干泥凝液收集凝液回收利用蒸汽凝液康启宇.“薄层-线性”二段法污泥干化工艺及工程应用 53环境卫生工程2023 年 8 月第 31 卷第 4 期转输送下，通过筒体内壁和转子
14、外壁与热媒间接换热，进而实现二段深度干化。薄层干化机4和线性干化机5结构如图 2 所示。（a）薄层干化机前端轴承 夹套筒体夹套转子和叶片夹套后端轴承（b）线性干化机后端轴承筒体筒体转子和叶片夹套前端轴承图 2薄层干化机和线性干化机结构示意Figure 2Structure schematic of thin film dryer and linear dryer薄层干化机的水分蒸发效率高，在满足低干出泥的工况下，其内壁单位面积水分蒸发效率可达 35 kg/（m2h）。同时，一段产泥（30%40%含水率）已跨越了污泥塑性阶段，污泥中容易蒸发的表面吸附水、间隙水及部分结合水已被蒸出，为二段深度干化
15、创造了有利条件。二段线性干化机有高热容、低线速度、长停留时间的特点，可将未被蒸发出的结合水有效地蒸发出来，从而实现高干出泥（低至 10%含水率）。2.3设计参数污泥干化车间的占地面积约为 4 145.75 m2。车间外南侧设置有 5 台容积 400 m3的碳钢脱水污泥储存仓，仓体直径 6 m，仓体高 14 m。仓顶设有CH4检测分析仪和料位计，仓内设有液压驱动滑架。仓底共设有 10 台卸料螺旋（流量 10 m3/h）和10 台湿污泥进料螺杆泵（流量 10 m3/h），每条干化线分别对应 1 台。薄层干化机选用德国进口的NDS-15000 型薄层干化机，该薄层干化机筒体直径 2.8 m，长度达
16、21 m，电机功率 500 kW（6 kV/50 Hz）。线性干化机选用德国进口的 LD-3800 型线性干化机，机身直径 1.2 m，机身长度 11.4 m，电机采用功率 37 kW、380 V/1775 Hz 的变频电机。薄层干化机设有 6 个加热蒸汽入口和 6 个蒸汽凝液排放口。线性干化机设有 3 个加热蒸汽入口、3 个蒸汽凝液排放口、1 个转子加热蒸汽入口和 1 个转子蒸汽凝液排放口。两设备均设有惰性化介质入口，惰性化介质分别是蒸汽和水。相应项目设备布置三维模型如图 3 所示。图 3项目设备布置三维模型Figure 3Project 3D model of equipment layout一段薄层干化机的进泥含水率为 78%82%，出泥含水率为 35%45%，二段线性干化机的出泥含水率为 20%33%。二段产出的干泥温度约为95，经过处理量为 10 m3/h 的冷却螺旋冷却降温至 45，并由刮板输送机输送至容积为 40 m3的干污泥料仓中暂存。干污泥料仓共计 10 台，每条干化线对应有 1 台。干污泥料仓的直径为 4 m，仓体高 5 m，仓顶设有 CO 分析仪、除尘器以及惰性化
