1、1太阳能在污泥干燥除湿中的应用摘要：由于环境问题的加重，污泥的处理问题越来越引起国家的重视，传统的一些污泥干化方式所需的化石燃料已经十分紧缺，所以不再适合进行大量的污泥处理，而太阳能作为一种可再生的清洁能源，不但能提供污泥干燥中所需的热能，而且十分环保，很多国家尤其是欧洲地区利用太阳能对污泥进行干燥除湿已经成为一种潮流。 关键词：太阳能 污泥除湿 干化技术 0 引言 随着经济的迅速发展，城市的发展也随之加快，但其带来的环境污染问题也越来越严重，据统计，2005 年中国城镇污水量超过 400 亿吨，2006 年的污水处理率已达 42.5%，2011 年更是达到了 70%左右，污水处理率越来越高，
2、走向了良性循环，但是大量的污泥淤积使污泥处理成了一个难题。为了降低成本，就需对污泥进行干燥除湿，将污泥中的液态水分变成蒸汽蒸发到空气中去，此时就需要一定的蒸发驱动力来克服水分的结合力。目前主要应用的干化方式有两种方式：第一是传统热能污泥干化，第二是太阳能污泥干化。而常规的污泥干燥机使用蒸汽，大量电热或化石燃料所提供的高耗能，低效率热源，而太阳能以其独有的可再生性，清洁无污染和无需运输的特点，具有一定的经济和社会效应。太阳能干化技术在欧洲国家已经较为成熟，而在我国利用太阳能干燥除湿也已列入科技攻关计划，国家的重视和投入使该项技术得到迅速的发2展。 1 太阳能污泥除湿干燥的原理和运用 1.1 原理
3、 太阳辐射的能量在污泥表面大量地被吸收，这样使污泥内部相比较于污泥外温度大，同时污泥和周围环境空气之间的水蒸发能力差也会变大，由于温差太大，空气中的水分需尽快从温室释放，这样来保证与空气相反方向的水蒸发能力不会太快上升。以水雾等形式排出室外，单位时间内向室外排出的水分与季节有关。在春夏秋季节水分随空气排出的量约占全年总排量的 70%，冬季排出水分仅占总量的 30%。据相关组织调查，太阳能可自然干化污泥的量最多可达 90%DS。德国的统计数据显示，仅在太阳能干化的情况下，水蒸发能力平均每年大约为800kg/m。 1.2 运用 太阳能的污泥干燥除湿是污泥处理工艺的一种新型方法，目的有以下几点：第一
4、是缩减污泥的固有体积，以便于更加方便处理和运输；第二是为了节约各项成本；第三则是改善污泥的组织成分，这样可以使其达到卫生方便处理的目的。但是它的主要目的不是对污泥进行最终的处理，而是通过太阳能的干燥除湿，使污泥干化后可以进行再利用。除此之外，这种方法的适用性很强，可与各种传统工艺相结合，为这些传统工艺节省大量的热能。进行干化处理后产生的干化颗粒，它的热值与褐煤的热量差不多，如果用普通处理方法，必须消耗大量化石燃料，所需要的单位能耗为 800-1200kw/t 蒸发水；然而采用太阳能装置对污泥进行干化处理，能耗可降低至 20-30kw/t 蒸发水，这样大大降低了成本。 32 传统工艺与太阳能工艺
5、比较 传统的一些方式不利于环境的保护，而近几年主流的方式是热干化，主要是利用设备对污泥进行干燥除湿。按照污泥与热介质的接触方式进行分类，干燥除湿设备可分为直接干化型、间接干化型和联合式干化型等工艺类型。其中采用直接加热污泥进行干燥除湿的欧洲具有代表性的污泥干化厂是英国的 Bransands（可蒸发水量为 75000kg/h） ；采用间接加热对污泥进行干燥除湿的厂是西班牙的巴塞罗那（可蒸发水量为45000kg/h） 。 太阳能污泥干化工艺是指把太阳能作为能源对污泥进行干燥除湿。此类方法可以利用传统的温室干燥技术与当代的自动化技术相结合，将其应用于污泥处理领域，因为太阳能这种能源资源丰富，是一种易
6、获得的能源，污泥的产量不断增加，又由于相关环境卫生组织的处理污泥政策使传统的污泥处理方法受到了制约，比如说填埋、农用等传统的方式。因此，此种技术被进一步推广和运用，比如说威立雅和得利满等水处理公司都相继开发了自身的专利技术 Solia 工艺和 Helantis 工艺。 相比较于传统的污泥处理工艺来说，太阳能污泥工艺处理有以下优点：资源丰富，获取成本低。效果好，处理后的污泥体积可减少 5倍左右。系统稳定，灰尘产量少。设备操作简单，维护方便，寿命长。可对污泥进行再利用，利于保护环境。 3 欧洲实用的太阳能污泥干化处理工艺和设备 3.1 工艺 表面干化：通过对污泥的翻动来不断更换污泥的表面，不断蒸发
7、表层水分，同时将湿气通过通风系统排出。好氧干化：不断4对污泥进行翻动和通风，以至于使污泥在有氧条件下进行稳定化处理，避免在厌氧条件下产生臭味。 3.2 设备 翻泥设备：a 廊道式翻泥机，常用于堆肥场，自动化程度高，不需要操作人员。b 跨越式翻泥机，由农用拖拉机和翻泥机组成，需现场操作人员，适合用于大面积操作。通风设备：a 排风机：通过排风通道排出温室中的潮湿空气，同时吸进外界没有饱和的干空气。b 分层扇：通过分层扇设备可以使得温室内的气体在垂直方向上均匀分布。温室管理：a 为了更好地大面积有效处理，污泥的放置方式可分为平铺和三角形堆放。b 输入污泥的方式分成分组式和连续式。对不良性有害气味的控
8、制方式：第一种是开放式：环境空旷，气体扩散比较快，但是需要考虑污泥的类型和大气污染物的排放标准问题。第二则是密闭式：收集从温室内排出的气体，根据污泥的类型，然后对气体合理处理。 4 太阳能除湿干燥的缺点与目前的解决办法 4.1 缺点 占地面积大。受天气和季节影响大。除湿的效率比较低。 4.2 可用技术 太阳能与热泵结合污泥干化技术。 （图 1） 。多层的立体构造，使所需的土地面积大大减少，更好的通风效果，使污泥的干化速度得到提升。耗能小，成本低，蒸发一吨水所需的电量仅为每小时70 千瓦左右，为国家节省了大量的化石燃料，有利于保护环境。干化后的污泥体积变为原来的 20%-30%，效果比较好。太阳
9、能真空集热管。随着现代透光材料与气体流的研究，能够有效提高集热效率，使污泥干燥除湿的整体效率得到提高（图 2） 。 55 结语 虽然太阳能污泥干燥除湿可以节省成本，有许多优点，但是有占地面积大、效果也不是很稳定等缺点。因此太阳能污泥干燥除湿技术还是无法取代传统的热干化技术，除非进一步提高集热管的集热效率或利用一些辅助能源来提高太阳能的热利用率和干燥能力。在国内，利用太阳能进行污泥除湿干燥的实例几乎没有，因为在国内，城市污水处理厂规模都比较大，而太阳能污泥除湿的效率比较低，无法满足国内污泥处理量的需求。但是这种污泥处理方法对于一些小型工业区或者小城镇的中小型污水处理厂，在可用地面面积能够达到标准的情况下，这种工艺是非常有效的，它有助于大量减少处理的成本，有很好的经济和社会效应。参考文献： 1顾忠明，杨殿海.太阳能污泥干化在欧洲的应用J.四川环境报.201027（6）. 2王明根，方跃飞，袁福平，张壁光.利用太阳能和高温热泵的城市污泥热干化系统技术研究J.干燥技术与设备，2007（06）. 3王传奇，张振涛，吕君他，杨鲁伟，周远.温室型太阳能污泥干燥研究J.科技导报，2010（22）. 通讯作者：杨兰玉。
