烘干機(jī)通常根據(jù)將熱量傳遞到要烘干的濕固體的主要方法進(jìn)行分類。這些方法是對流（直接烘干），傳導(dǎo)（間接烘干），輻射（紅外烘干）或它們的組合。
在對流（直接烘干）中，通過濕污泥與熱氣體之間的直接接觸來實(shí)現(xiàn)熱傳遞。入口氣體的熱量提供了從污泥中蒸發(fā)出液體所需的潛熱。汽化的液體由熱氣體攜帶。在恒速烘干的平衡條件下，傳質(zhì)與（1）暴露的濕潤表面的面積成正比，（2）在污泥的濕球溫度下，烘干空氣的水分含量與飽和濕度之間的差為-空氣界面，以及（3）其他因素，例如以傳質(zhì)系數(shù)表示的烘干空氣的速度和湍流。直接烘干機(jī)是熱烘干中最常用的類型污泥。閃蒸烘干器，直接旋轉(zhuǎn)烘干器和流化床烘干器都采用這種方法。
在傳導(dǎo)（間接烘干）中，傳熱是通過使?jié)裎勰喙腆w與熱表面接觸來實(shí)現(xiàn)的。金屬壁將污泥和加熱介質(zhì)（通常是蒸汽或油）分開。獨(dú)立于加熱介質(zhì)除去汽化的液體。用于烘干城市污泥的間接烘干機(jī)包括臥式槳葉烘干機(jī)，中空飛行或圓盤烘干機(jī)以及立式間接烘干機(jī)。
在輻射（紅外或輻射熱烘干）中，通過電阻元件，燃?xì)獍谉肽突鸩牧匣蚣t外燈提供的輻射能完成熱傳遞。輻射式熱烘干器的一個(gè)例子是多爐膛爐，通常用于焚燒污泥。
熱烘干之前，通常通過機(jī)械手段對污泥進(jìn)行脫水。這是重要的預(yù)處理步驟，因?yàn)樗鼫p少了必須在烘干機(jī)中去除的水量。脫水污泥中的水在烘干機(jī)中蒸發(fā)，而不會(huì)破壞污泥固體中的有機(jī)物。這意味著固體溫度必須保持在60至93°C（140至200°F）之間。通常將一部分烘干的污泥與原料脫水污泥進(jìn)料到烘干機(jī)中。這通過減少團(tuán)聚并因此使更大的固體表面積暴露于烘干介質(zhì)而使烘干操作更有效。烘干的污泥和廢氣在烘干機(jī)本身或旋風(fēng)分離器或兩者中分離。氣流通過污染控制系統(tǒng)排出，以去除異味和微粒。
閃蒸烘干器閃蒸烘干是通過將污泥噴灑或注入到熱氣流中來快速去除水分。在快速烘干系統(tǒng)中（見圖8.1），將濕污泥餅與先前烘干的污泥混合在一起，以改善氣動(dòng)輸送。在籠式粉碎機(jī)之前將704°C（1300°F）的爐中混合的污泥和熱氣混合，然后開始閃蒸水蒸氣。使用的氣體速度約為20至30 m / s（65至100 ft / sec）?；\式粉碎機(jī)機(jī)械攪拌污泥-氣體混合物，并且在污泥離開籠式粉碎機(jī)時(shí)，烘干實(shí)際上已經(jīng)完成，平均停留時(shí)間為幾秒鐘。將烘干的污泥氣動(dòng)輸送到旋風(fēng)分離器。此階段的污泥的水分含量僅為8％至10％。然后將污泥與旋風(fēng)分離器中的廢烘干氣體分離。
廢氣處理設(shè)備包括除臭預(yù)熱器，燃燒空氣加熱器，引風(fēng)機(jī)和氣體洗滌器。氣味是在除臭預(yù)熱器中，當(dāng)旋風(fēng)分離器產(chǎn)生的氣體溫度升高時(shí)，氣體會(huì)被破壞。吸收的部分熱量在燃燒空氣預(yù)熱器中回收。氣體然后通過洗滌器以除去灰塵并排放到大氣中。
自1940年代以來，盡管在美國已經(jīng)安裝了大約50個(gè)市政閃蒸烘干器設(shè)施，但仍只有5或6個(gè)仍在運(yùn)行（WEF，1998年）。由于高能耗以及運(yùn)行和維護(hù)成本，大多數(shù)閃蒸烘干器都已關(guān)閉。如今，其他類型的烘干機(jī)優(yōu)于閃蒸烘干機(jī)。
旋轉(zhuǎn)式烘干機(jī)旋轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的主要組成部分是旋轉(zhuǎn)式滾筒烘干機(jī)，其安裝角度與??水平方向成3至4°。圖8.2顯示了一個(gè)旋轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，污泥在重力作用下沿著滾筒從其上升（裝料）端移至下部（排放）端。氣體的同時(shí)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)也有助于污泥的運(yùn)動(dòng)。滾筒的轉(zhuǎn)速為5至8 rpm。為了使污泥沿轉(zhuǎn)鼓橫截面均勻分布，轉(zhuǎn)鼓應(yīng)為1-蛋糕裝料，2-帶，3-鼓驅(qū)動(dòng)器，4-廢氣5-排放室，6-干污泥排放，7-托輥，8-驅(qū)動(dòng)齒輪，9-減速器，10-變速電動(dòng)機(jī)， 11-滾筒，12-滾筒，13-充電室，14-爐，15-爐氣
1-蛋糕裝料，2-帶，3-鼓驅(qū)動(dòng)器，4-廢氣5-排放室，6-干污泥排放，7-托輥，8-驅(qū)動(dòng)齒輪，9-減速器，10-變速電動(dòng)機(jī)， 11-滾筒，12-滾筒，13-充電室，14-爐，15-爐氣
旋轉(zhuǎn)烘干機(jī)系統(tǒng)
裝有各種類型的鰭。為了分解和混合污泥，還可以在轉(zhuǎn)鼓的開頭和末尾自由懸掛鏈條。鏈條可防止污泥在烘干機(jī)開始時(shí)粘在壁上，增強(qiáng)了污泥的烘干過程，并避免了在系統(tǒng)中安裝干污泥破碎機(jī)的必要性。
鼓式烘干機(jī)系統(tǒng)的輔助組件包括一個(gè)用于混合原始脫水污泥和回收的干污泥的混合器，一個(gè)鼓式進(jìn)料螺桿，一個(gè)帶燃油燃燒器的爐子以加熱空氣，旋風(fēng)除塵器和洗滌器以從熱廢氣中分離出顆粒物，熱量交換器，烘干的污泥提取螺桿和存儲(chǔ)倉。
提供帶直接或間接旋轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的烘干系統(tǒng)。一家制造商提供的各種型號的直接烘干機(jī)的蒸發(fā)量為1000至10,000 kg / h（2200至22,000 lb / hr），間接烘干機(jī)的蒸發(fā)量為350至2000 kg / h（770至4400 lb / hr） 。
肯塔基州路易斯維爾的莫里斯·福曼廢水處理廠正在使用旋轉(zhuǎn)烘干系統(tǒng)。首先對厭氧污泥進(jìn)行厭氧消化，然后與增稠的廢料活性污泥混合。然后，將污泥混合物在離心機(jī)中脫水至約26％的固體含量，并送入四個(gè)烘干機(jī)組，每個(gè)烘干機(jī)組均包括一個(gè)轉(zhuǎn)鼓式烘干機(jī)。每個(gè)烘干機(jī)的大小均可以以8500 kg / h（18,700 lb / hr）的速度從脫水的污泥中蒸發(fā)出水?？偘惭b蒸發(fā)量為34公噸/小時(shí)（75,000磅/小時(shí)）。消化池產(chǎn)生的甲烷提供了烘干機(jī)所需能量的一半。從烘干機(jī)回收的熱量用于加熱厭氧消化池（Shimp and Childress，2002）。
流化床烘干機(jī)流化床烘干機(jī)包括一個(gè)固定的垂直腔室，該腔室的底部有一個(gè)穿孔，熱氣體（通常是空氣或蒸汽）穿過該穿孔室。圖8.3顯示了流化床烘干器中污泥烘干系統(tǒng)的流程示意圖。來自料斗的脫水污泥通過進(jìn)料器進(jìn)入圓筒形烘干器。空氣和爐氣在高壓通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力下穿過氣體分配格柵，并形成烘干污泥和惰性材料的流化床。烘干的污泥以顆粒形式在可調(diào)高度的擋板上排入干污泥料斗。廢氣中存在的粉塵部分在旋風(fēng)分離器中回收，并進(jìn)入污泥進(jìn)料斗。然后，氣體進(jìn)入濕式洗滌器，在那里被凈化，部分冷卻，
列出了流化床烘干機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。流化床中的惰性材料可以是石英砂或爐渣。該過程的確切設(shè)計(jì)參數(shù)是針對每個(gè)特定案例通過實(shí)驗(yàn)確定的。載熱體溫度范圍為500至600°C（932至1112°F），烘干時(shí)間為10至15分鐘。污泥烘干溫度為
1-脫水污泥斗，2-旋風(fēng)除塵器，3-濕式洗滌器，4-排污通風(fēng)機(jī)（排氣），5-圓柱形烘干器，6-干污泥排泄斗，7-熔爐，8-高壓通風(fēng)機(jī)（鼓風(fēng)機(jī)）。
流化床烘干系統(tǒng)示意圖
流化床烘干機(jī)設(shè)計(jì)
1-脫水污泥斗，2-旋風(fēng)除塵器，3-濕式洗滌器，4-排污通風(fēng)機(jī)（排氣），5-圓柱形烘干器，6-干污泥排泄斗，7-熔爐，8-高壓通風(fēng)機(jī)（鼓風(fēng)機(jī)）。
流化床烘干機(jī)的運(yùn)行參數(shù)
參數(shù)范圍
溫度
污泥烘干（°C）300-900
燃燒區(qū)中的氣體（°C）800-1100
烘干時(shí)間（分鐘）10-15
水分蒸發(fā)量（千克/小時(shí)，每單位體積）80-140每千克蒸發(fā)水分的比消耗
熱力（j）3770-5870
烘干機(jī)入口處的熱載體速度（m / s）15-25
溫度在300至900°C（572至1652°F）之間，燃燒室中的氣體溫度為800至1100°C（1472至2012°F）。加熱到如此高的溫度需要大量能量。因此，熱烘干需要能量回收裝置。
流化床烘干機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠控制污泥的烘干時(shí)間和傳熱強(qiáng)度，沒有活動(dòng)部件，并且設(shè)計(jì)簡單。缺點(diǎn)是廢氣中的粉塵含量高，大約為0.6至0.7 g / m3。
相對的噴射烘干機(jī)相對的噴射烘干機(jī)是俄羅斯開發(fā)的烘干機(jī)（Turovsky，1998年）。它是一個(gè)兩級裝置（見圖8.4），其下級具有污泥烘干室和相對的射流元件，上級具有產(chǎn)品/空氣處理裝置。脫水后，污泥餅通過皮帶輸送機(jī)輸送，然后通過雙軸螺旋進(jìn)料機(jī)輸送到相對的噴射元件。該元件以兩個(gè)水平噴射管的形式設(shè)計(jì)，兩個(gè)水平噴射管同軸地插入豎管中。烘干方案包括將細(xì)的烘干顆粒再循環(huán)到污泥進(jìn)料中，以及將烘干的產(chǎn)品從空氣噴射裝置中排出。污泥餅在雙軸螺旋進(jìn)料器中與一部分烘干的污泥混合，使烘干機(jī)進(jìn)料的成分和水分含量均勻，并增強(qiáng)了烘干過程。第二階段的氣流分離器增加了烘干劑與污泥的接觸時(shí)間。此外，干污泥按餾分分類。
相對的噴射烘干器中的烘干方法涉及在熱氣流中形成污泥顆粒的氣態(tài)懸浮。由于射流的碰撞產(chǎn)生的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該過程非常有效。這導(dǎo)致烘干區(qū)中的污泥濃度增加。在足夠高的烘干劑速度下，污泥被粉碎，從而增加了總熱量和傳質(zhì)表面積。相對的噴射烘干器的工作參數(shù)列于表8.2。
熱流碰撞
I-輸送帶輸送污泥，2-接收室，3-雙軸螺旋進(jìn)料器，4-帶噴射管的烘干室，5-燃燒室，
6-空氣流入，7-燃料（氣體），8-立管，9-回流管，10-旋轉(zhuǎn)閘門，
II-氣流分離器，12-干污泥管道，13-干污泥進(jìn)料到最終產(chǎn)品料斗，14-供水，15-通風(fēng)機(jī)，16-凈化氣體至大氣，17-水洗器，18-污泥排放。
相對的噴射烘干器示意圖
對置射流烘干機(jī)的運(yùn)行參數(shù)
參數(shù)范圍
烘干劑溫度
噴嘴上游的氣壓（表壓）（MPa）0.01-0.03
烘干機(jī)容積上的蒸發(fā)水分負(fù)荷（kg / m3•h）600-1200每千克蒸發(fā)水分的比消耗
標(biāo)準(zhǔn)燃油（kg）0.114-0.128
電能（kWh）0.05-0.08污泥濕度（％）
烘干前60-80
烘干后20-50
臥式間接烘干機(jī)用于烘干市政廢水污泥的臥式間接烘干機(jī)包括槳式烘干機(jī)，中空飛行烘干機(jī)和圓盤烘干機(jī)。圖8.5是臥式間接烘干機(jī)的示意圖。烘干機(jī)由帶有一個(gè)或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的臥式千斤頂容器組成，該旋轉(zhuǎn)軸裝有槳葉，刮板或圓盤，可攪動(dòng)污泥并將其運(yùn)送通過烘干機(jī)。傳熱介質(zhì)（通常是蒸汽）通過帶夾套的外殼，空心軸和空心攪拌器（槳，刮板或盤）循環(huán)。烘干機(jī)出料端的堰確保傳熱表面完全浸入待烘干的物料中。蒸汽在將其可用能量轉(zhuǎn)移到污泥后作為冷凝水排出。內(nèi)部使用熱水或油作為傳熱介質(zhì)的烘干機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造不同于蒸汽所需的構(gòu)造。將脫水污泥連續(xù)或不與任何回收的烘干產(chǎn)品混合的情況下，連續(xù)注入到容器中。來自傳熱介質(zhì)的熱量傳遞提高了污泥的溫度，并使水從污泥固體表面蒸發(fā)。蒸發(fā)的水通過小體積的吹掃氣體或排出的蒸氣被運(yùn)出烘干機(jī)。
如果將烘干的產(chǎn)品與脫水污泥混合，則進(jìn)料污泥的水分可減少40％至50％。所述混合防止了傳熱表面的附聚和結(jié)垢。烘干未混合的飼料污泥的烘干機(jī)應(yīng)具有內(nèi)部破碎錘，并且必須提供足夠的馬力，
烘干機(jī)水分冷凝器
水或空氣冷卻
排氣
污泥進(jìn)料
凝結(jié)水
_I用導(dǎo)熱油蒸
凝結(jié)水
烘干的生物固體
臥式間接烘干機(jī)系統(tǒng)的流程圖
轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌軸以粉碎團(tuán)塊的動(dòng)力。臥式間接烘干機(jī)能夠烘干水分低于10％的污泥。
立式間接烘干機(jī)立式間接烘干機(jī)可同時(shí)烘干和造粒污泥。它是一種垂直定向的多級裝置，使用閉環(huán)中的蒸汽或?qū)嵊妥鳛閭鳠峤橘|(zhì)，以實(shí)現(xiàn)90％或更高的干固含量。
與烘干產(chǎn)品混合的脫水污泥餅被送入烘干機(jī)的頂部入口。烘干機(jī)配備有幾個(gè)由傳熱介質(zhì)加熱的托盤。干衣機(jī)的中心軸帶有旋轉(zhuǎn)臂。旋轉(zhuǎn)臂配有可調(diào)節(jié)的刮刀，以旋轉(zhuǎn)的鋸齒形運(yùn)動(dòng)將污泥以薄層的形式從一個(gè)托盤移動(dòng)到另一個(gè)托盤中，直至其以烘干的顆粒狀產(chǎn)品的形式存在于底部。該過程最大程度地減少了灰塵和超大塊的形成。
烘干機(jī)的廢氣由水蒸氣，空氣和一些污染物組成。水蒸氣冷凝后，僅需處理少量的氣體，主要是潮濕的空氣。這些氣體從烘干機(jī)排放到氣味控制單元，以熱分解引起氣味的化合物。
位于佛羅里達(dá)州拉戈的廢水處理廠生產(chǎn)粒狀生物固體。該系統(tǒng)包括需氧消化初級和增稠的廢活性污泥，在帶式壓濾機(jī)上脫水，平行的兩列加熱烘干/碼垛系統(tǒng)，產(chǎn)品存儲(chǔ)料倉，用于過程空氣的能量回收加力燃燒室以及用于控制氣味的濕式洗滌器。覆蓋重力濃縮機(jī)并烘干建筑空氣。熱烘干過程將顆粒狀生物固體中的脫水污泥餅的水分含量從85％降低到約8％。2001年，該工廠以平均每小時(shí)0.53干噸的速度生產(chǎn)烘干的生物固體，凈運(yùn)營成本為每干噸254.50美元。烘干產(chǎn)品的售價(jià)為每烘干噸38美元。
