用熱泵烘干機(jī)干化污泥的優(yōu)勢(shì)

  污泥嚴(yán)重破壞城市形象，影響社會(huì)環(huán)境，是一種公害。同時(shí)，污泥含有豐富的氮磷有機(jī)物，又是生產(chǎn)園林，綠化用肥料的原料，可作為城市資源化利用的重要內(nèi)容之一。但污泥資源化利用因干燥成本的影響，受到嚴(yán)重阻礙。采用熱泵除濕干燥機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，干燥成型制造顆粒肥料的有效方法，它具有運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、干燥能力強(qiáng)、保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)；并可連續(xù)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
早在八十年代，發(fā)達(dá)國(guó)家已成功地將熱泵技術(shù)用于污泥干燥。但由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的熱泵技術(shù)水平，電力供應(yīng)緊張和電費(fèi)價(jià)格高等原因，難以推廣。隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)和熱泵技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能熱泵（性能系數(shù)Cop已由原來(lái)的3左右提高到4.5～5，干燥溫度由原來(lái)的60℃上升到95℃。）的推廣應(yīng)用，已顯露出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
一、熱泵技術(shù)干燥污泥的特點(diǎn)
（一）運(yùn)行費(fèi)用低：
      熱泵除濕干燥裝置與其他干燥形式相比，避免了排濕耗能過(guò)程，它在運(yùn)行中充分回收了濕熱空氣的顯熱和潛熱，能量得到完全利用，被稱為節(jié)能設(shè)備。另外，由于熱泵的性能系數(shù)（cop值）高，一般可達(dá)4.5～5左右；也就是說(shuō)，在供熱量相同的情況下，所耗的電能只有電加熱設(shè)備的20～22%。按目前上海地區(qū)的能源價(jià)格來(lái)計(jì)算，熱泵運(yùn)行的費(fèi)用，是用煤氣、油和天然氣作熱源進(jìn)行供熱干燥的一半（詳見(jiàn)經(jīng)濟(jì)分析）。
（二）保護(hù)環(huán)境：
熱泵除濕干燥裝置是在封閉條件下對(duì)污泥進(jìn)行干燥脫水，與周?chē)淮嬖谖镔|(zhì)交換，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。如用燃料（煤、煤氣、油和天然氣）作為熱源進(jìn)行脫水干燥，除了燃燒本身要產(chǎn)生煙氣污染外，在干燥脫水時(shí)，還向大氣排放帶有害物質(zhì)熏臭的濕熱氣體，造成環(huán)境嚴(yán)重污染。
（三）干燥能力強(qiáng)、質(zhì)量好：
污泥是膠質(zhì)固體物微粒，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與水的親和力很強(qiáng)。熱泵除濕干燥裝置在加熱時(shí)，對(duì)污泥起到一定的調(diào)節(jié)作用，可降低污泥中膠質(zhì)微粒與水的親和力。熱泵除濕干燥裝置通常的干燥溫度為75℃左右，這個(gè)溫度既能滿足膠質(zhì)微粒的調(diào)節(jié)處理，同時(shí)也不會(huì)破壞污泥中的有機(jī)物質(zhì)，能保證肥料營(yíng)養(yǎng)成分。經(jīng)測(cè)試在此溫度下，將含水率80%的污泥干燥到25%，只需一個(gè)半小時(shí)。干燥溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致污泥中細(xì)胞璧結(jié)殼、外表結(jié)焦，反而難以脫水。用熱泵干燥后的污泥，不會(huì)出現(xiàn)黑焦現(xiàn)象。
（四）占地面積小、規(guī)?；⑦B續(xù)式生產(chǎn)：
處理污泥用的熱泵除濕干燥裝置，一般采用多層帶式傳動(dòng)裝置并配以顆粒成型機(jī)，可連續(xù)生產(chǎn)污泥顆粒肥料。以每天處理10M3污泥的熱泵除濕干燥裝置為例，設(shè)備僅占地60M2；當(dāng)處理污泥量增加時(shí)，可模塊式拼裝多臺(tái)熱泵除濕干燥裝置，擴(kuò)大生產(chǎn)能力。
二. 熱泵干燥的經(jīng)濟(jì)比較：
        開(kāi)發(fā)以污泥為原料的有機(jī)復(fù)合肥，其干燥費(fèi)用占生產(chǎn)成本的40～60%，降低能耗費(fèi)用是實(shí)施的關(guān)鍵。為了比較用熱泵、煤、煤氣、油幾種方式干燥污泥時(shí)的費(fèi)用情況，對(duì)提供相同供熱量Q=41868kJ（10000kcal）所需的基本費(fèi)用作一個(gè)綜合比較：
（1）、熱泵：
熱泵的性能系數(shù)以環(huán)境能源研究所生產(chǎn)的SRG系列熱泵干燥機(jī)的平均值，按COP=4.5計(jì)算。
所需功率：P=1000/（860×4.5）=2.58kW
若電費(fèi)按市政環(huán)保用的電價(jià)0.45元/kWh，則熱泵供熱費(fèi)用為2.58×0.45=1.16元。
（2）、煤
所需燃料按公式H=Q/（6700×η）計(jì)算
H=10000/（6700×0.7）=2.13kg
其中：6700為煤的熱值（kcal/kg）；η為供熱效率，取 0.7。
若煤價(jià)為350元/噸（0.35元/kg），則煤的供熱費(fèi)用為2.13×0.35=0.75元。
（3）、煤氣
所需燃料按公式H=Q/（3500×η）計(jì)算
H=10000/（3500×0.75）=3.81M3
其中：3500為煤氣的熱值（kcal/ M3）；η為供熱效率，取 0.75。
若煤氣價(jià)格為0.8元/ M3，則煤氣供熱費(fèi)用為3.81×0.8=3.05元。
（4）、輕油
    所需油量按公式H=Q/（10800×η）計(jì)算
H=10000/（10800×0.8）=1.16kg
其中：10800為輕油的熱值（kcal/kg），η為供熱效率，取 0.8。
若油價(jià)為2.4元/kg，則油的供熱費(fèi)用為2.4×1.16=2.78元。
由此可見(jiàn)，用煤干燥zui便宜，而用燃?xì)鈠ui貴。熱泵干燥裝置是閉式循環(huán)，無(wú)顯熱、潛熱損失。而用其他幾種干燥方法，當(dāng)熱空氣達(dá)到一定濕度時(shí)，欲將其排除，會(huì)排出有害氣體和臭味，污染環(huán)境；而且每換一次空氣，就要損失一定熱量。污泥干燥時(shí)，排氣要求的干球溫度為75℃，相對(duì)濕度為80%；環(huán)境空氣按各地區(qū)年平均溫度15℃，相對(duì)濕度為80%；則不難算出，將會(huì)有10%左右的熱量隨著被加熱的空氣排放掉。
綜合上述情況，歸納成表一。展顯各種方式的運(yùn)行費(fèi)用比例和特點(diǎn)。不難看出，用熱泵干燥污泥，不僅運(yùn)行費(fèi)低、無(wú)污染，而且便于控制，易于管理。雖然，煤的運(yùn)行費(fèi)用較低，但是，鍋爐房占地大、管理費(fèi)用高、污染嚴(yán)重，再加上燃料儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)多等，與現(xiàn)代城市的環(huán)境要求，已完全不相稱。
      表一.幾種干燥方式的費(fèi)用和特點(diǎn)比較

 三. 結(jié)論
將污泥干燥制成顆粒肥料，用熱泵除濕干燥機(jī)，無(wú)疑是比較合理的。隨著環(huán)保要求的增強(qiáng)，熱泵除濕干燥機(jī)在污泥處理的應(yīng)用中，將顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。