干化就是使用热能使水分蒸发的过程。水的蒸发需要一定的热能,根据最终含水率要求,实际热能支出在700-950大卡/升水蒸发量之间。
根据我国能源价格的现状,在采用洁净能源时,热能可能占据直接成本的绝大部分。如天然气,当价格为2.00元/立方米时,热能可能占干化运行成本的75%以上。
采用半干化焚烧,使用焚烧获得的热量进行干化,可覆盖大部分甚至全部热源需求,此时的热能成本可能低至零。
太阳能是一种非常好的巨大的清洁型能源,我国太阳能年辐射量3520~6520 MJ/m2之间,取平均值5020 MJ/m2计算,它相当于每平方米土地上每年产生120万千卡的热量,每平方米一年相当于170公斤标准煤;建一个2500平方米的太阳能干化温室,热利用率70% ,相当于每年节省300吨标准煤(节省燃料费24万元)。通过太阳能对污泥干化处理,可以将原来20-30%DS脱水污泥的体积或重量大幅度下降,从而减低后处理费用。
这一处理工艺十分简单: 将污泥放置在太阳能干化温室之内,然后通过污泥翻抛机进行全自动翻泥运输。输出的产品是无臭味颗粒干泥,即可作为农肥施用,也可作为生物能源物质进行焚烧。太阳能干化处理只需少量辅助电能,操作费用因此极低。
污泥在太阳能干化温室内主要存在有以下三种干化过程:
①辐射干化,当温室内的污泥接受外部太阳光线有效辐射后温度升高,使其内部水分得以向周围空气加速蒸发,从而增加了污泥表面的空气湿度, 甚至于达到饱和;
②通过自然循环或通风将温室内的湿空气排出,使污泥表面的湿度由原先的饱和状态进入非饱和状态,从而促使污泥内部水分进一步向周围空气蒸发。实验证明,后者在污泥干化过程中占据更重要的位置。
③当污泥中的含水率减至近40%~60%时, 污泥中有机物会在有氧的条件下进行发酵, 从而可以观察到污泥堆的内部温度的进一步升高,起到加速干化作用, 同时也使污泥得到稳定化处理。但这一过程会产生严重的臭气问题和含硫气体,应有相应的防控措施。