污泥干化处理技术
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2.4.8 经济效益
根据前面章节的数据，可以得出详细的每吨的成本。
2.4.8.1 投资
投入估算： 详细成本：
399.505 欧元/年 39,95 欧元/吨
2.4.8.2 运行和维护
运行成本包含了固定费用和花费于变量材料的费用
固定运行费用： 人工费（2 个工人）： 维护费用：
变量费用： 能耗： 运输/处置费（处置残渣）：
燃烧炉 后燃烧室
鼓风机 热量释放
飞灰
灰渣
飞灰
热空气 T=580°C
咽气净化
抽气风扇
灰渣
含 25%固体 物的污泥
物料混合
热空气 T=580°Cຫໍສະໝຸດ 循环物料 旋转滚筒 燃烧炉
空气
初始加热
筛分 颗粒状物料 过滤
70%空气循环使用
70%空气循环使用
冷凝 空气净化处理
鼓风
冷凝水
生物滤池
烟囱
净化后的咽气
储存罐
飞灰灰渣
1) 厌氧工艺 2) 好氧工艺
在厌氧工艺中，微生物在厌氧条件下降解有机物。在好氧工艺中，好氧微生物在有 氧环境中降解有机物。微生物的新陈代谢情况控制着有机物的分解。微生物依靠分解有 机物产生的物质和能量来维持细胞的活性、生长和分裂。微生物的生长导致有机物的副 产物，这就是污水污泥。
污泥的处理和处置是在污水处理厂和其它可产生污泥的生物应用系统的运行面临的 基本问题。
干化作用是通过大约 120°C 的热空气实现的，大部分气体在干燥机内循环使用，只 有一少部分气体泻出进入净化处理系统，例如进入生物滤池作净化处理。
输送带式干燥机蒸发能力约为 4-5 吨/小时，热空气的温度约为 80-150°C.。
2.3.1 输送带式干燥方案简述
通风设备
热空气热交换器
进料
出料
物流循环
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污泥的干化和矿化处理技术
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2.3
输送带式干燥机
这种干燥机基本部件是输送带。螺旋给料机连续、均匀地将污泥摊平在输送带上。 热空气穿过输送带和污泥，将污泥加热使水分从污泥中蒸发出来，被空气带走，湿污泥 与部分已经干化的污泥需要混合在一起，这样一部分已经干化的污泥需要循环和再进入 干燥机。在这个工序结束后，污泥变成颗粒状物质，含水率约 90%。出料系统利用另外 一个螺旋出料机。
储存罐 （可选）
颗粒状物料
清洁的干燥 气体
2.4.2 干燥机
本装置有以下基本设备组成:
入料站: • 进料间 • 卸料系统 • 污泥仓
污泥进料系统: • 混合搅拌器 • 螺旋输送机
干燥机: • 燃烧炉 • 旋转滚筒，初步设计吩咐
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污泥的干化和矿化处理技术
颗粒物料加工站: • 喂料系统 • 分级（按粒径） • 破碎滚筒 • 物料循环筒管 • 颗粒物料出料
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污泥的干化和矿化处理技术
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2.4
带矿化处理工艺的旋转滚筒干燥机事例简述
市政污水处理厂的运营者计划将污水污泥处理成惰性的残余物。
在下面的事例研究中，所有的污泥处理的概念将体现出来。在德国排放污泥的费用 和处理多余残渣的费用依赖于处理价格。
第一步是将污泥进行干化，然后进行矿化处理使之变为惰性物质利于最终处置，这 种惰性物质在填埋场不会产生渗滤液。
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为了适应处理量的增加，设计上考虑在一套滚筒的旁边安放另一台滚筒，每个滚筒 有独立的出料系统，用于运送干化好的污泥。这种结构的好处是保证有较高的工作效 率，在系统中已经予留备用空间。
这种“洋葱皮”式设计是建立在产生高效率的基础上，在热量交换和水分蒸发上， 能源的有效利用可以达到一个非常高的水平。
进入干化过程的热量要尽可能地封闭在干化污泥的过程内部，只有少量的热量在初 始热量供应时被消耗掉，例如使用一些矿物燃料。
安装设备的参数建立在下列技术参数的基础上：
污泥的年产生量: 含水量: 固体物质含量:
10.000 t/a 75 % 25 %
经济合算的一些基本数据：
设备摊销期限： 建筑物摊销期限： 利率：
干燥化技术
面向污水处理厂污泥的处理 概念建立于: 干化设备 高温矿化
2003 年 1 月 28 日 斯图加特市 Filderstadt
污泥的干化和矿化处理技术
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1
前言
1.1
污水污泥的产生
污水污泥主要产生于市政污水处理厂，在污水处理厂通常使用生化法降解污水中的 有机物，最主要的使用以下两种工艺：
80.000 欧元/年 83.500 欧元/年
103.830 欧元/年 48.000 欧元/年
总运行费用: 吨运行费用:
315.330 欧元/年 31,53 欧元/吨
2.4.8.3 详细的处理费用（收益）
年处理费（收益）： 吨处理费（收益）：
714.835 欧元/年 78,48 欧元/吨
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2.1
旋转滚筒干燥机
旋转式干燥机主要由带加热装置的滚筒组成，污泥在滚筒内随着滚筒的旋转，可以 得到均匀的加热，其中的水分被热空气加热从污泥中蒸发出来。污泥通过螺旋给料机送 入滚筒，滚筒的旋转必须保证污泥在筒内能够均匀的分布，这一点非常重要，可以保证 新污泥与干污泥进行良好的混匀，可以顺利的跌落，防止黏结在筒壁上。随着滚筒的运 转，湿污泥能够与热空气进行均匀良好的混合被充分地加热。
气体处理: • 集尘设备 • 冷凝器 • 通风设备 • 生物滤池
2.4.3 热矿化设备
热矿化装置主要有以下设备组成:
旋转燃烧炉: • 进料仓 • 喂料系统 • 高温旋转炉 • 出料系统 • 附加火炉 • 废气气旋
后燃烧室: • 燃烧室 • 附加火炉 • 废气热交换器
废气净化: • 混合间 • 布袋式过滤器 • 吸附吹脱系统 • 除尘器 • 抽气扇 • 烟囱
热空气蒸发掉污泥中所含的水分，湿气会在物料表层形成一个保护壳，于是没有多 余的加热。干燥后的物料从干燥滚筒出来后，进行分级，这是一种带有破碎筒的过滤 筛。根据物料的粒径分为不同的类别，细物料循环与新鲜污泥混合，其余的物料进入热 矿化（高温裂解）系统。
热空气在进入干燥滚筒的燃烧器前，空气从大气中被吸入废气热交换器并加热升温 到 580°C，一部分干化过程已经冷却的废气也会进入燃烧器。一个辅助燃烧炉可以使燃 烧炉适应操作上的变化。燃烧后的热废气立刻进入干燥滚筒释放蒸发污泥水分所需的热 量。
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2.4.4 技术数据 设备的处理能力为 10.000 吨/年. 工艺的基本数据是：:
污泥输入量: 颗粒物质流量: 惰性物质流量: 年度估算数据: 污泥总量: 颗粒物质总量: 能源需求量: 天然气需求量:
2.4.5 所需空间大小
建筑物尺寸: 长度: 宽度: 高度:
2.4.6 投资
附带所有详细建设项目在内: 包括附属建筑在内的土建工程: 矿化设备: 干化设备:
总投资: 年总投资:
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1.670 kg/h 420 kg/h 190 kg/h
10.000 t/a 2.500 t/a 773 MWh/a 1.605 MWh/a
18 m 12 m 10 m
欧元: 370 000 欧元: 1.700.000 欧元: 960.000 欧元: 3.030.000 欧元: 399.505
2.4.7.2 污泥的矿化处理（高温裂解）:
干燥工序后产生的颗粒装物料进入一个缓存仓，从这喂料系统连续的向旋转式高温 燃烧炉供料。这 2 个分开式的旋转滚筒是矿化的基本工序。下面的示意图表现了其设备 安装。
后燃烧室
高温裂解气
废气
进料 颗粒物料
第二燃烧室 燃烧
第一燃烧室
惰性物料
颗粒物料进入高温分解转炉的内部被外部空间（二燃室）的热废气加热升温，与此 同时物料中有机成分形成高温裂解气并被吹入后燃烧室。其余的物料进入二燃室并完全 矿化。在这个过程提供能量的是物料中的碳源。废气也被引入后燃烧室，通过这种方式 热量尽可能的被保留在系统内部。
剖视
滚筒
俯视
入料 t
旋转 热空气
物质跌落
部分物料循环
污泥
物料 流动
出料
旋转滚筒干燥器有着非常高的蒸发处理量（大约 10 吨/小时），但缺点是需要很高 的空气温度（大约 500°C）
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2.2
旋转滚筒干燥方案简述
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10 years 15 years
6%
人工费: 设备维护费： 建筑物维护费： 剩余残渣的运输费： 能源费用： 天然气费用： 污水处理费用： 惰性残渣的处理费： 年运行时间：
40.000 欧元/年 投资的 3 % 投资的 1 % 3 欧元/吨（25 公里运距） 7 欧分/千瓦时 3,1 欧分/千瓦时 2,5 欧元/立方米 23 欧元/吨 6.000 小时/年
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入料
输送带式干燥机
循环物质
出料
热空气
2.3.2 旋转滚筒干燥机与输送带式干燥机的基本不同点
蒸发效率（处理能力） 空气温度 物料循环
旋转式干燥机 ~ 10 吨/小时 ~ 500 -900°C
是
输送带式干燥机 4-5 吨/小时 80-150°C 是
残渣被送至灰烬储存容器，这些残渣是一种惰性物质。可以被排掉或者在可能的情 况下被回收利用。这些残渣不产生渗滤液允许进入填埋场处理，也可以被回收用做粘土 工业的原材料等。
在后燃烧室，高温裂解气和废气瞬间燃烧（大约 2 秒钟）生成 850°C 高温。在这 个工艺过程中裂解气被作为燃料。如果需要更多的能量增加一个辅助燃烧器也是可以 的。
燃烧后的废气进入尾气净化系统，首先进入废气热交换器以便产生干燥滚筒的热空 气，再热量被回收利用后，冷却的废气进行除尘净化，一般使用“干式尾气净化装 置”，在气流通过的时候添加吸附过滤物质，这些物质通常是氢氧化钙和和焦碳的混合
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物，对污染物质有着非常好的吸附作用，产生的飞灰被袋式除尘器过滤然后作为危险废 物进行处理。净化的废气通过烟囱排放到大气中。
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2.4.1 概念
设备安装由 2 部分组成：旋转式干燥机和热矿化设备组成，两部分设备受限于干燥 后的颗粒装物质和获取热量的排列，在下面的流程图中可以看出其组成要点和安排。
储存间
90%干固体 颗粒物料
空气
初始加热
空气
初始加热
空气
燃烧炉 旋转滚筒
鼓风
温度为 100°C 的废气经过布袋除尘器可以使废气中粉尘的含量低于 10 mg/m³，粉 尘也被送入混合仓。废气温度降低为大约 40°C，然后进入生物过滤器进行除臭。一个 封闭的冷却系统用于降低温度，一部分冷却的废气被用于干燥器的燃烧室循环中。
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2.4.7 项目的运行
以下说明基于下列所述处理计划，分为干化和矿化两部分。
2.4.7.1 污泥的干化:
污泥由给料仓和喂料系统送到位于干燥滚筒前的混合仓，新鲜的污泥与已经干燥的 污泥在混合间内形成含水率 65%混合物。混合应避免形成团装结构减少干燥滚筒的负 荷。
因为污泥中含有污染物的原因，污泥用于农业常常存在许多缺陷，解决污染物的富 集和一些难以控制的污染成份问题，需要采取一些十分特殊的技术和工艺。
下面将介绍的是一些污泥的干燥化处理技术和连续矿化（高温裂解）处理技术。
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2
干化方法
干化处理的目的在于脱掉污泥中的水分。经过干燥的颗粒状的物质可以使之矿物化 （无机化）（通过燃烧等形式）或者应用于其它任何可能使用的地方。一些机械装置象 离心式脱水机和压滤式脱水机，会象加热烘干机一样好。加热烘干机使用热气将污泥中 的水分蒸发出来。这种系统有较大的处理量并且可以处理不同种类的物质。此外加热烘 干机甚至可以完全干化。相反机械式脱水装置如压滤式脱水机脱水率最多只有 35%，目 前市场上有 2 种加热式烘干机，一种是旋转滚筒式，另一种是输送带式。
根据前面章节的数据，可以得出详细的每吨的成本。
2.4.8.1 投资
投入估算： 详细成本：
399.505 欧元/年 39,95 欧元/吨
2.4.8.2 运行和维护
运行成本包含了固定费用和花费于变量材料的费用
固定运行费用： 人工费（2 个工人）： 维护费用：
变量费用： 能耗： 运输/处置费（处置残渣）：
燃烧炉 后燃烧室
鼓风机 热量释放
飞灰
灰渣
飞灰
热空气 T=580°C
咽气净化
抽气风扇
灰渣
含 25%固体 物的污泥
物料混合
热空气 T=580°Cຫໍສະໝຸດ 循环物料 旋转滚筒 燃烧炉
空气
初始加热
筛分 颗粒状物料 过滤
70%空气循环使用
70%空气循环使用
冷凝 空气净化处理
鼓风
冷凝水
生物滤池
烟囱
净化后的咽气
储存罐
飞灰灰渣
1) 厌氧工艺 2) 好氧工艺
在厌氧工艺中，微生物在厌氧条件下降解有机物。在好氧工艺中，好氧微生物在有 氧环境中降解有机物。微生物的新陈代谢情况控制着有机物的分解。微生物依靠分解有 机物产生的物质和能量来维持细胞的活性、生长和分裂。微生物的生长导致有机物的副 产物，这就是污水污泥。
污泥的处理和处置是在污水处理厂和其它可产生污泥的生物应用系统的运行面临的 基本问题。
干化作用是通过大约 120°C 的热空气实现的，大部分气体在干燥机内循环使用，只 有一少部分气体泻出进入净化处理系统，例如进入生物滤池作净化处理。
输送带式干燥机蒸发能力约为 4-5 吨/小时，热空气的温度约为 80-150°C.。
2.3.1 输送带式干燥方案简述
通风设备
热空气热交换器
进料
出料
物流循环
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输送带式干燥机
这种干燥机基本部件是输送带。螺旋给料机连续、均匀地将污泥摊平在输送带上。 热空气穿过输送带和污泥，将污泥加热使水分从污泥中蒸发出来，被空气带走，湿污泥 与部分已经干化的污泥需要混合在一起，这样一部分已经干化的污泥需要循环和再进入 干燥机。在这个工序结束后，污泥变成颗粒状物质，含水率约 90%。出料系统利用另外 一个螺旋出料机。
储存罐 （可选）
颗粒状物料
清洁的干燥 气体
2.4.2 干燥机
本装置有以下基本设备组成:
入料站: • 进料间 • 卸料系统 • 污泥仓
污泥进料系统: • 混合搅拌器 • 螺旋输送机
干燥机: • 燃烧炉 • 旋转滚筒，初步设计吩咐
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污泥的干化和矿化处理技术
颗粒物料加工站: • 喂料系统 • 分级（按粒径） • 破碎滚筒 • 物料循环筒管 • 颗粒物料出料
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2.4
带矿化处理工艺的旋转滚筒干燥机事例简述
市政污水处理厂的运营者计划将污水污泥处理成惰性的残余物。
在下面的事例研究中，所有的污泥处理的概念将体现出来。在德国排放污泥的费用 和处理多余残渣的费用依赖于处理价格。
第一步是将污泥进行干化，然后进行矿化处理使之变为惰性物质利于最终处置，这 种惰性物质在填埋场不会产生渗滤液。
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为了适应处理量的增加，设计上考虑在一套滚筒的旁边安放另一台滚筒，每个滚筒 有独立的出料系统，用于运送干化好的污泥。这种结构的好处是保证有较高的工作效 率，在系统中已经予留备用空间。
这种“洋葱皮”式设计是建立在产生高效率的基础上，在热量交换和水分蒸发上， 能源的有效利用可以达到一个非常高的水平。
进入干化过程的热量要尽可能地封闭在干化污泥的过程内部，只有少量的热量在初 始热量供应时被消耗掉，例如使用一些矿物燃料。
安装设备的参数建立在下列技术参数的基础上：
污泥的年产生量: 含水量: 固体物质含量:
10.000 t/a 75 % 25 %
经济合算的一些基本数据：
设备摊销期限： 建筑物摊销期限： 利率：
干燥化技术
面向污水处理厂污泥的处理 概念建立于: 干化设备 高温矿化
2003 年 1 月 28 日 斯图加特市 Filderstadt
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前言
1.1
污水污泥的产生
污水污泥主要产生于市政污水处理厂，在污水处理厂通常使用生化法降解污水中的 有机物，最主要的使用以下两种工艺：
80.000 欧元/年 83.500 欧元/年
103.830 欧元/年 48.000 欧元/年
总运行费用: 吨运行费用:
315.330 欧元/年 31,53 欧元/吨
2.4.8.3 详细的处理费用（收益）
年处理费（收益）： 吨处理费（收益）：
714.835 欧元/年 78,48 欧元/吨
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旋转滚筒干燥机
旋转式干燥机主要由带加热装置的滚筒组成，污泥在滚筒内随着滚筒的旋转，可以 得到均匀的加热，其中的水分被热空气加热从污泥中蒸发出来。污泥通过螺旋给料机送 入滚筒，滚筒的旋转必须保证污泥在筒内能够均匀的分布，这一点非常重要，可以保证 新污泥与干污泥进行良好的混匀，可以顺利的跌落，防止黏结在筒壁上。随着滚筒的运 转，湿污泥能够与热空气进行均匀良好的混合被充分地加热。
气体处理: • 集尘设备 • 冷凝器 • 通风设备 • 生物滤池
2.4.3 热矿化设备
热矿化装置主要有以下设备组成:
旋转燃烧炉: • 进料仓 • 喂料系统 • 高温旋转炉 • 出料系统 • 附加火炉 • 废气气旋
后燃烧室: • 燃烧室 • 附加火炉 • 废气热交换器
废气净化: • 混合间 • 布袋式过滤器 • 吸附吹脱系统 • 除尘器 • 抽气扇 • 烟囱
热空气蒸发掉污泥中所含的水分，湿气会在物料表层形成一个保护壳，于是没有多 余的加热。干燥后的物料从干燥滚筒出来后，进行分级，这是一种带有破碎筒的过滤 筛。根据物料的粒径分为不同的类别，细物料循环与新鲜污泥混合，其余的物料进入热 矿化（高温裂解）系统。
热空气在进入干燥滚筒的燃烧器前，空气从大气中被吸入废气热交换器并加热升温 到 580°C，一部分干化过程已经冷却的废气也会进入燃烧器。一个辅助燃烧炉可以使燃 烧炉适应操作上的变化。燃烧后的热废气立刻进入干燥滚筒释放蒸发污泥水分所需的热 量。
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2.4.4 技术数据 设备的处理能力为 10.000 吨/年. 工艺的基本数据是：:
污泥输入量: 颗粒物质流量: 惰性物质流量: 年度估算数据: 污泥总量: 颗粒物质总量: 能源需求量: 天然气需求量:
2.4.5 所需空间大小
建筑物尺寸: 长度: 宽度: 高度:
2.4.6 投资
附带所有详细建设项目在内: 包括附属建筑在内的土建工程: 矿化设备: 干化设备:
总投资: 年总投资:
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1.670 kg/h 420 kg/h 190 kg/h
10.000 t/a 2.500 t/a 773 MWh/a 1.605 MWh/a
18 m 12 m 10 m
欧元: 370 000 欧元: 1.700.000 欧元: 960.000 欧元: 3.030.000 欧元: 399.505
2.4.7.2 污泥的矿化处理（高温裂解）:
干燥工序后产生的颗粒装物料进入一个缓存仓，从这喂料系统连续的向旋转式高温 燃烧炉供料。这 2 个分开式的旋转滚筒是矿化的基本工序。下面的示意图表现了其设备 安装。
后燃烧室
高温裂解气
废气
进料 颗粒物料
第二燃烧室 燃烧
第一燃烧室
惰性物料
颗粒物料进入高温分解转炉的内部被外部空间（二燃室）的热废气加热升温，与此 同时物料中有机成分形成高温裂解气并被吹入后燃烧室。其余的物料进入二燃室并完全 矿化。在这个过程提供能量的是物料中的碳源。废气也被引入后燃烧室，通过这种方式 热量尽可能的被保留在系统内部。
剖视
滚筒
俯视
入料 t
旋转 热空气
物质跌落
部分物料循环
污泥
物料 流动
出料
旋转滚筒干燥器有着非常高的蒸发处理量（大约 10 吨/小时），但缺点是需要很高 的空气温度（大约 500°C）
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旋转滚筒干燥方案简述
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6%
人工费: 设备维护费： 建筑物维护费： 剩余残渣的运输费： 能源费用： 天然气费用： 污水处理费用： 惰性残渣的处理费： 年运行时间：
40.000 欧元/年 投资的 3 % 投资的 1 % 3 欧元/吨（25 公里运距） 7 欧分/千瓦时 3,1 欧分/千瓦时 2,5 欧元/立方米 23 欧元/吨 6.000 小时/年
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入料
输送带式干燥机
循环物质
出料
热空气
2.3.2 旋转滚筒干燥机与输送带式干燥机的基本不同点
蒸发效率（处理能力） 空气温度 物料循环
旋转式干燥机 ~ 10 吨/小时 ~ 500 -900°C
是
输送带式干燥机 4-5 吨/小时 80-150°C 是
残渣被送至灰烬储存容器，这些残渣是一种惰性物质。可以被排掉或者在可能的情 况下被回收利用。这些残渣不产生渗滤液允许进入填埋场处理，也可以被回收用做粘土 工业的原材料等。
在后燃烧室，高温裂解气和废气瞬间燃烧（大约 2 秒钟）生成 850°C 高温。在这 个工艺过程中裂解气被作为燃料。如果需要更多的能量增加一个辅助燃烧器也是可以 的。
燃烧后的废气进入尾气净化系统，首先进入废气热交换器以便产生干燥滚筒的热空 气，再热量被回收利用后，冷却的废气进行除尘净化，一般使用“干式尾气净化装 置”，在气流通过的时候添加吸附过滤物质，这些物质通常是氢氧化钙和和焦碳的混合
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物，对污染物质有着非常好的吸附作用，产生的飞灰被袋式除尘器过滤然后作为危险废 物进行处理。净化的废气通过烟囱排放到大气中。
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2.4.1 概念
设备安装由 2 部分组成：旋转式干燥机和热矿化设备组成，两部分设备受限于干燥 后的颗粒装物质和获取热量的排列，在下面的流程图中可以看出其组成要点和安排。
储存间
90%干固体 颗粒物料
空气
初始加热
空气
初始加热
空气
燃烧炉 旋转滚筒
鼓风
温度为 100°C 的废气经过布袋除尘器可以使废气中粉尘的含量低于 10 mg/m³，粉 尘也被送入混合仓。废气温度降低为大约 40°C，然后进入生物过滤器进行除臭。一个 封闭的冷却系统用于降低温度，一部分冷却的废气被用于干燥器的燃烧室循环中。
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2.4.7 项目的运行
以下说明基于下列所述处理计划，分为干化和矿化两部分。
2.4.7.1 污泥的干化:
污泥由给料仓和喂料系统送到位于干燥滚筒前的混合仓，新鲜的污泥与已经干燥的 污泥在混合间内形成含水率 65%混合物。混合应避免形成团装结构减少干燥滚筒的负 荷。
因为污泥中含有污染物的原因，污泥用于农业常常存在许多缺陷，解决污染物的富 集和一些难以控制的污染成份问题，需要采取一些十分特殊的技术和工艺。
下面将介绍的是一些污泥的干燥化处理技术和连续矿化（高温裂解）处理技术。
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干化方法
干化处理的目的在于脱掉污泥中的水分。经过干燥的颗粒状的物质可以使之矿物化 （无机化）（通过燃烧等形式）或者应用于其它任何可能使用的地方。一些机械装置象 离心式脱水机和压滤式脱水机，会象加热烘干机一样好。加热烘干机使用热气将污泥中 的水分蒸发出来。这种系统有较大的处理量并且可以处理不同种类的物质。此外加热烘 干机甚至可以完全干化。相反机械式脱水装置如压滤式脱水机脱水率最多只有 35%，目 前市场上有 2 种加热式烘干机，一种是旋转滚筒式，另一种是输送带式。