污泥干化使得污水處理廠“水,、氣,、渣、泥”得到達標(biāo),，是實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化,、減量化、無害化的重要手段,，得到了人們的接受和認(rèn)可,。但由于干化事故的頻發(fā),，使得污泥干化的安全性問題成為人們關(guān)注的。該文通過對污泥干化系統(tǒng)可能出現(xiàn)的安全隱患進行分析論述,，提出保障系統(tǒng)運行安全性的措施建議,，為污泥干化系統(tǒng)設(shè)計中安全性的問題，提供借鑒和參考,。
在污泥減量填埋,、減量焚燒、無害化土地利用,，以及其它污泥資源化的實踐和摸索中,，污泥干化逐步成為能夠大規(guī)模減量、無害化和資源化處置的有效工藝之一,，也是某些污泥終處置的預(yù)處理方法,。
上世紀(jì)90年代末，歐洲,、北美等國家市政污水處理設(shè)施的普及,，大量的市政污泥產(chǎn)生，污泥干化廠數(shù)量增加,，污泥得到了較好的處置,。但污泥干化廠的事故時有發(fā)生，從污泥的自燃,，到設(shè)備的 ,；從個別小型附屬設(shè)備，到整個干燥生產(chǎn)線,；無論安全措施設(shè)計得多么復(fù)雜,、完備，污泥干化廠事故始終沒有斷絕,；究其原因主要是早期人們對干燥污泥的性質(zhì)認(rèn)識不足,。
在污泥熱干化過程中，存在著嚴(yán)重的自燃與粉塵的危險,。污泥在全干狀態(tài)下（含固率大于80％）一般呈微細顆粒狀,，粒徑較小，同時由于污泥之間,、污泥與干燥器之間,、污泥與介質(zhì)之間的摩擦,、碰撞,，使得干化環(huán)境中可能產(chǎn)生大量粒徑低于150μｍ的粉塵,。這種高有機質(zhì)含量的粉塵，在一定的氧氣,、溫度和點燃能量條件下可能發(fā)生燃燒和，即所謂的粉塵,。
污泥干化工藝中粉塵特性主要包括粉塵濃度,、含氧量,、點燃能量、含濕量４個參數(shù),。
發(fā)生粉塵必須達到一定的濃度,，該濃度被稱為該有機質(zhì)的“粉塵濃度下限”,。粉塵細度沒有統(tǒng)一的規(guī)定，考慮其危險性,，一般以150μｍ以下的粉塵顆粒作為判斷標(biāo)準(zhǔn),。粉塵的細度是不均一的，污泥干化產(chǎn)品粒度分布變化范圍極廣,。根據(jù)有關(guān)粉體的研究,，在粗粉（＞150μｍ）中摻入5％～10％的細粉，就足以使有機粉塵混合物成為可的混合物,，且組分可出現(xiàn)的壓力,。混合比大大影響強度，只有當(dāng)可燃粉塵的粒度均大于400μｍ時,，即使有強點燃源也不能使粉塵發(fā)生。一般認(rèn)為有機質(zhì)粉塵濃度下限在20～60ｇ／ｍ3,，市政污泥的取值大約在40～60ｇ／ｍ3,。氧氣作為助燃氣體，是形成危險狀況的基本要素之一,。絕大多數(shù)干化工藝因為無法進一步降低粉塵濃度,，因此,，降低介質(zhì)含氧量成為避開風(fēng)險的主要手段,。填注惰性氣體是降低介質(zhì)含氧量的主要方式,，目前,，主要填注的惰性氣體有：氮氣,、二氧化碳,、蒸汽。如果采用氮氣進行惰性化處理,，空氣質(zhì)量不能超過18.5％,，另外81.5％需惰性氣體填充,；如果采用水蒸氣進行惰性化處理,，空氣質(zhì)量允許達到64％，則此時混合濕氣體的相對濕度為47.5％。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，氮氣,、二氧化碳,、蒸汽進行惰性化處理含氧量的操作值分別為4％、6％,、10％,。在實際工程運行過程中,，為保證操作的安全性、可靠性,，需將含氧量降低2％,，即氮氣、二氧化碳,、蒸汽進行惰性化處理含氧量分別為2％,，4％、8％,。污泥干化過程中產(chǎn)生的粉塵發(fā)生需一定的點燃能量。摩擦,、靜電,、熾熱顆粒物、機械碰撞等產(chǎn)生的火花均可成為點燃能量的提供點,。干燥溫度的高低與點燃能量沒有直接的聯(lián)系,。點燃能量是指粉塵環(huán)境下瞬間給出的能量，它與粉塵粒徑的大小關(guān)系密切,；而點燃溫度是指在粉塵云環(huán)境下無點燃源時所需溫度或厚度為5ｍｍ的粉塵層在一個靜態(tài)金屬熱表面上導(dǎo)致燃燒的溫度,。點燃能量可在20℃的環(huán)境中由金屬摩擦產(chǎn)生，而污泥的粉塵云點燃溫度高達360～550℃,，粉塵層的點燃溫度約為160～375℃,。較低的能量就可以滿足污泥粉塵的點燃，因此只要粉塵濃度和含氧量超標(biāo),，任何點燃源都可以造成粉塵的危險,。
當(dāng)干燥氣體的濕度較大時,，親水性粉塵會吸附水分,，從而使粉塵難以彌散和著火，傳播火焰的速度也會減小,。根據(jù)有關(guān)研究,，有機粉塵的濕度超過30％便不易引起爆燃，超過50％是安全的,。水分的存在可大大提升粉塵的濃度下限,，也就是提高了干燥介質(zhì)的需氧濃度。
通過以上分析論述,，污泥的點燃能量很低,，而干化工藝本身就是憑借溫度進行的，加上污泥干化所涉及的一系列設(shè)備,，以及污泥在干燥器內(nèi)本身的流動性,，即使在靜電,、金屬碰撞等條件都得到控制的情況下，污泥燃燒所需的點火能量是難以避免的問題,。因此,，污泥干化工藝中粉塵的主要影響因素有以下3個方面：粉塵粒徑、含濕量,、環(huán)境溫度與壓力,。
粉塵顆粒越細越易擴散,。粒徑小的粉塵,，比表面積大，表面能大,，所需點燃能量小,，所以容易發(fā)生粉塵。當(dāng)可燃性粉塵粒徑大于150μｍ時,，相對安全,。采用蒸汽作為填充的惰性氣體,，可有效地增加污泥干化系統(tǒng)的濕度,，同時降低了系統(tǒng)內(nèi)粉塵的濃度，提高點燃能量,，降低氧氣含量,，是提高干化系統(tǒng)安全性的重要手段。
環(huán)境溫度的升高及干化系統(tǒng)內(nèi)壓力的增大,，可使污泥粉塵的點燃能量降低。因此,，需對污泥干化系統(tǒng)的環(huán)境溫度及工作壓力進行控制,，防止由于環(huán)境因素造成的安全事故。
污泥是一種具有潛在粉塵性質(zhì)的有機物,。干化的安全性，涉及整個干化系統(tǒng),。大部分干化工藝具有存儲,、分離、除塵,、過濾,、篩分、傳輸,、混合,、干燥,、供熱、稱重等設(shè)備,，這些設(shè)備以串聯(lián)的方式,，通過管線、閥,、泵等連接,，在整個干化工藝生產(chǎn)線上，形成互相影響的復(fù)雜系統(tǒng),。干燥器以外的輔助設(shè)備存在的風(fēng)險遠高于干燥器本身,。因此，污泥干化事故的預(yù)防不僅需著重關(guān)注工藝本身,，而且需從整個系統(tǒng)來分析工藝設(shè)備的可靠性,、穩(wěn)定性。此外,，污泥干化產(chǎn)品在離開料倉后的存儲過程也是較易發(fā)生干化事故的方面,。
工藝安全性的核心問題是“干泥返混”,。由于污泥本身的物理特性,，污泥在干燥的過程中易產(chǎn)生粘結(jié)，從而影響產(chǎn)品干燥的質(zhì)量和干燥器的效率,。為此,，部分污泥干化工藝采用“干泥返混”的辦法，即通過將部分已干燥的污泥與未經(jīng)干化的污泥進行混合,，以降低污泥的黏性,，提高污泥顆粒間的透氣性，提高干燥效率,。污泥返混在反復(fù)冷卻加溫過程中損失了大量的能量,，而且產(chǎn)生安全性問題：（1）返混過程中的污泥顆粒有的可能循環(huán)了一次，有的可能循環(huán)了數(shù)次,，污泥干化至含固率90％以上時,，具有短時間難以復(fù)水的特點，因此,，當(dāng)干燥污泥返混時,，遇到高溫，會造成部分干燥污泥顆粒過熱,，導(dǎo)致粉塵產(chǎn)生,。（2）干燥污泥含固率達到90％，造粒過程難以保證產(chǎn)品的密實，在返混過程中將出現(xiàn)吸濕反應(yīng),，產(chǎn)生大量的粉塵,，粉塵與污泥顆粒的混合，將導(dǎo)致更高的氧化速率,，增大了粉塵的危險性,。因此，在實際工程中應(yīng)盡量降低污泥的返混量,。現(xiàn)在的污泥干化技術(shù)都非常重視設(shè)備的安全性,，并針對性的采取措施保證設(shè)備可靠,、穩(wěn)定的運行。在含氧量方面,，設(shè)備須對系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量進行實時監(jiān)測,，間接加熱器中填充氮氣確保系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量小于2％；直接加熱器通過氣體循環(huán)控制氧氣含量小于8％,；當(dāng)氧氣含量超過10％時,，系統(tǒng)自動停機。在顆粒溫度的控制房方面,，設(shè)備須嚴(yán)格控制污泥在干燥器內(nèi)的停留時間,，保持干污泥中適量的水份，以避免污泥過熱燃燒,。當(dāng)污泥含固率達到90％時,，必須離開干燥器。設(shè)有濕污泥料倉的工藝,，須控制濕污泥倉內(nèi)甲烷濃度在1％以下,，避免甲烷事故的發(fā)生。干化后污泥產(chǎn)生自燃的事故原因在于氧化,。污泥在氧化過程中產(chǎn)生放熱反應(yīng)，如果熱量不能及時散發(fā)掉,，將使污泥的堆積溫度升高,，反過來又加速污泥的氧化，放出更多的可燃物質(zhì)及熱量,，造成污泥的自燃,。從氧化到自燃有一個過程，因此,，避免堆積的死角和過長的儲存期是避免干化污泥自燃的有效途徑,。對污泥進行造粒,，造粒后污泥具有較高的密度和硬度,，且可供氧化面積減小,，造成污泥自燃的幾率降低。
為防止干污泥自然,，設(shè)備須對干燥后污泥進行冷卻,，保證干污泥顆粒的溫度在40℃以下。
污泥干化是目前實現(xiàn)大規(guī)模污泥減量和污泥處置的重要措施,。而安全性則是研究污泥干化的首要課題,。
污泥干化系統(tǒng)的設(shè)計，不僅要對正常工作狀況下的運行條件進行分析,，而且需要從非正常工況下,，考量一個污泥干化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，保證污泥干化系統(tǒng)的安全運行,。
