在污泥的干燥技術中，熱干燥是目前最常用的干燥手段。按照對污泥的加熱方式分類，有對流、傳導和輻射干燥三種類型。在對流干燥中，干燥介質(zhì)和污泥在同一個空間內(nèi)發(fā)生熱濕傳遞作用，干燥介質(zhì)將熱量傳遞給污泥使其內(nèi)部的水分蒸發(fā)擴散，進入到干燥介質(zhì)中去被帶離污泥。一般情況下需將被降溫加濕的干燥介質(zhì)排放至設備外，導致能源利用率較低，此外在干燥過程中干燥介質(zhì)與污泥直接作用，干燥過程中產(chǎn)生的一些有毒有害物質(zhì)也會隨著尾氣排出，因此要對干燥產(chǎn)生的廢水和尾氣做無害化處理；在傳導干燥中，濕污泥和加熱媒介不直接接觸，加熱媒介（通常為油或蒸汽）可回收利用，但仍需對干燥介質(zhì)進行后續(xù)的尾氣處理，同時由于是間接傳熱，濕污泥中水分的蒸發(fā)效率和設備的傳熱效率都較低，導致其整體的效率不高。

　　

　　熱泵污泥干燥技術作為污泥低溫對流干燥工藝中的一種，可以在保證較高的蒸發(fā)效率和傳熱效率的同時，回收干燥廢氣中的熱量，同時大幅降低污泥干燥過程中的有毒有害物質(zhì)排放，能夠達到節(jié)能減排的有益效果。

　　熱泵污泥干燥系統(tǒng)技術特點　　

　　利用熱泵對污泥進行干燥處理目前已經(jīng)得到了一定的應用，結(jié)合其工作原理和方式，該系統(tǒng)具有如下的特點：　　

　?。?） 低能耗。采用閉式熱風循環(huán)與熱泵的熱回收技術，可以有效降低干燥過程中的能耗水平，同時受外界環(huán)境溫度、濕度影響小，地域適應性強；　

　?。?） 低污染。干燥溫度在 100°C 以下的低溫干燥條件下可以避免帶臭味的有機物揮發(fā)，同時閉式熱風循環(huán)也可顯著降低系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)空氣的外溢，因此一般可不做尾氣、廢水的處理；　

　?。?） 低損失。污泥干燥過程中由于溫度不高，其有機質(zhì)損失小，利用潛力大；　　

　?。?） 高安全性。污泥干燥過程中運行環(huán)境溫度不高，在合理控制風速的條件下又可避免揚塵，熱泵污泥干燥系統(tǒng)完全可以滿足污泥干燥的安全要求，從而大大提高系統(tǒng)運行的安全性；　　

　?。?） 干燥時間較長。由于熱泵出風溫度一般為 65°C~80°C，污泥干燥時間一般長達幾十分鐘至幾個小時，且出料含水率要求較低時可能無法滿足要求；　　

　?。?） 設備容量較小。受制于干燥時間長的因素，一般情況下熱泵污泥干燥設備的單機處理能力不高，大規(guī)模使用不便；　　

　?。?） 投資成本較高。同傳統(tǒng)熱干燥設備相比，熱泵污泥干燥設備結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)組件較多，其初投資相應較高。

　　

　　熱泵污泥干燥流程優(yōu)化　　

　　由前述分析可知，目前常規(guī)的熱泵污泥干燥系統(tǒng)的流程設計仍有其不合理之處，尚不能充分利用熱泵干燥潛力。本文結(jié)合熱泵運行的特點，提出以下可行的優(yōu)化方案：　　

　?。?） 散熱設備后置熱泵污泥干燥系統(tǒng)：系統(tǒng)運行過程中采用在制冷劑側(cè)進行散熱時，可考慮將散熱設備設置在冷凝器后，以便有效提高送風溫度，從而提高系統(tǒng)的干燥能力，但可能存在所需散熱面積增大的情況，原理圖如圖1所示。

圖1  散熱設備后置原理圖

　　（2） 蒸發(fā)器前預冷熱泵污泥干燥系統(tǒng)：將系統(tǒng)的散熱設備設置在濕熱空氣經(jīng)過回熱器后，進入蒸發(fā)器前，在有效排出設備內(nèi)多余熱量外還可對循環(huán)空氣進行冷卻去濕，原理圖如圖2所示。

　　圖2  蒸發(fā)器前預冷原理圖　

　?。?） 兩級串聯(lián)式熱泵污泥干燥系統(tǒng)：采用兩級熱泵串聯(lián)，一方面可降低干燥空氣中的含濕量，同時也可適當提高干燥空氣溫度，但在系統(tǒng)運行中存在諸多耦合問題，同時由于蒸發(fā)器與冷凝器之間溫差加大，若想充分冷卻、加熱空氣需要增大設備的換熱面積，原理圖如圖3所示。

圖3 兩級串聯(lián)式熱泵污泥干燥系統(tǒng)原理圖

　　（4） 多臺熱泵并聯(lián)式熱泵污泥干燥系統(tǒng)：考慮采用多臺熱泵并聯(lián)運行，多臺熱泵接力冷卻濕熱空氣，同時接力加熱干冷空氣，在充分換熱的同時可以提高設備的處理能力，原理圖如圖4所示。

　　圖4 多臺熱泵并聯(lián)式熱泵污泥干燥系統(tǒng)原理圖　

　　在多組熱泵并聯(lián)運行過程中，各個熱泵可單獨運行，不存在相互影響的問題，同時可將每個熱泵的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度單獨設置，可以充分冷卻、加熱空氣，提高設備的容量。

　　

　　由此，對于熱泵污泥干燥的系統(tǒng)流程的優(yōu)化，我們得到了以下結(jié)論：　　

　　（1） 目前應用于實際生產(chǎn)的熱泵干燥系統(tǒng)按干燥介質(zhì)的循環(huán)方式分類，主要有封閉式、半封閉式以及開敞式三種類型，其各自適用的范圍不甚相同，適用于污泥干燥的主要為封閉式和半封閉式熱泵干燥系統(tǒng)；　　

　　（2） 熱泵污泥干燥系統(tǒng)相比于常規(guī)的污泥熱干燥系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢，具有低能耗、低污染、低損失和高安全性的特點，但也存在一些如干燥時間長、設備容量小以及投資費用高等問題。