图1  Wieseverband污水净化处理协会建造在Weil市的太阳能温室干燥设备

德国污水处理技术协会Wieseverband的主要职责是把Weil市、Lörrach市以及周边地区的家庭污水和工业废水都汇集起来，集中进行污水净化处理，但之前的污泥脱水设备差强人意，依靠最新研发的太阳能污泥干燥设备，终于在节能环保的基础上使污泥干燥透了。

几百年来在最好的情况下，生活污水和工业废水也只是用来浇地、灌溉农田，大多数情况下都是简单倒在地上，渗入地下，或者经渠道排入河流之中，依靠自然的净化能力来实现污水净化。以如今的人口密度和工业企业密度来看，天然水域的自然净化能力已经完全无法满足污水净化的要求了，因此在上世纪70年代，德国的莱茵河和博登湖几乎崩溃。因此从上世纪70年代中期开始，德国人开始治理河湖，从90年代开始，莱茵河才恢复了它原来的氧饱和度。

从本世纪开始，德国地表水的水质达到了80多年来从未有过的高质量，原来被视为垃圾的污泥，今天已经变成了高品质的CO2中性燃料。之所以能够做到这些，完全是德国研发的、并在实践中得到应用的现代化污泥干燥技术的功劳。

尽量脱水

污水处理技术协会Wieseverband成立于1957年，是一家弗赖堡地区的污水净化技术协会。协会的目的是把Weil市、L?rrach市以及周边地区的家庭污水和工业废水都汇集起来，集中进行污水净化处理，最后把净化处理后的水排放到莱茵河中。

污水净化处理设备的设计能力是：污水输入量29万人口当量（EW）。如今，扩建后的污水净化处理设备每年的污水处理能力达到了1200万m3。净化处理后的污泥含水量大约为98%。为了明显减少下一步沼气池发酵处理时的体积、减少焚烧时所需的能源，这些含水量很高的污泥首先要机械压榨除水。仅机械压榨将含水量从原来的98%减少到96%就可以把污泥的体积减少一半。

初步去除水分的污泥在沼气池中发酵大约20天时间，在酵母菌和37℃的温度条件下厌氧分解。分解后的污泥已经变得没有异味了，但始终还含有较高成分的水。为了进一步减小污泥的体积，将进一步利用重力去除污泥中的水分，即在厢式压滤机中挤压到干燥物占22%~28%的状况。剩下的、待处理的残留污泥量在2007年时仍然达到了9000t左右。这些残留污泥当年的排污处理费用高达80万欧元。这样，污泥处理就成了当地一项非常严重的问题，特别是如此之高的污泥处理费。

利用机械除水方法（也就是说利用过滤技术、离心机脱水和/或者挤压）可以使残留污泥中的干物质含量最高提高到30%，但在一吨滤饼中，始终还有700kg水。

图2  Wendewolf型污泥翻转和运输设备

新设备中的投资

2008年，Wieseverband污水处理技术协会在经过了技术可行性分析、仔细核算成本之后决定：建造Wendewolf型的太阳能污泥干燥设备，总投资高达240万欧元。

太阳能污泥干燥技术既可以对预脱水的半干污泥进行干燥，也可以对新鲜的全湿污泥进行干燥。最常用的方法是：利用压滤机或者离心机对新鲜污泥进行预脱水处理，然后再用太阳能干燥技术进行彻底的干燥处理。

太阳能干燥设备主要利用周围大气进行天然吸湿和太阳能干燥。然而对流干燥和辐射干燥是有区别的：对流干燥主要与空气的相对湿度有关，因此在夜间和冬季对流干燥的效果就较差，采用合适的通风、排气措施可以明显改进对流干燥的效果；辐射干燥指的是当太阳的辐射（也就是太阳的短波辐射能量）大于300W/m2时的干燥方法。太阳能干燥设备的最大特点就是需要很少的流程工艺和机械设备运行费用。干燥时使用的透光大棚（图1）是基于玻璃温室结构建造的。

在Bändlegrund市使用的太阳能干燥设备由下列部分组成：

地面（沥青材料）；

温室地基基础（现浇混凝土制作）；

污泥翻转和输送设备的行驶轨道（现浇混凝土制作）；

温室（承载的钢结构和透光顶棚）；

通风换气系统；

污泥翻转和运输设备；

设备的可编程序控制器系统PLC；

预除水的污泥，尽管非常潮湿但仍然被自动输送设备送入上文中介绍的太阳能干燥设备中，经滑道分发到预定的地面上。特殊的污泥翻转和输送设备（图2）负责在干燥温室内摊平污泥、定期翻转和运输。干燥温室的通风换气以及含有污泥蒸发水蒸气的空气由循环空气通风设备有目的地开启通风板排出干燥温室之外。

一方面保证了太阳能干燥设备全自动运行，另一方面也为了避免污泥干燥过程中出现问题，不仅要有合适的、而且要有与现场设备性能配套的控制系统。这里使用的控制系统有着易于操作使用的操作界面，不仅能够实现全自动控制和调节太阳能干燥温室环境，而且还能够完成人工操作的污泥翻转和运输任务。在全自动控制操作时，控制系统的控制程序能够按照时间规定定期翻转污泥，或者根据当前的季节无需人工干预自动控制污泥翻转，保证污泥干燥均匀。太阳能干燥温室的环境可以根据季节自动调整，始终保持最佳的干燥工艺过程。

节省成本，保护环境

传统的污泥干燥设备每干燥一吨污泥所消耗的电力能源高达1000kWh，而太阳能污泥干燥温室所需的电力能源只有30~50kWh，污泥干燥所需的其他能源来自太阳。根据实际使用的太阳能干燥工艺和环境的边界条件，在德国利用太阳能进行污泥干燥时每年干燥面积可以蒸发的水分高达1000kg/m2。在最理想的环境条件下（例如在欧洲南部），当太阳能温室干燥设备良好运行时，每年可以蒸发的水分会翻上一番。

Wieseverband污水净化处理协会所使用的太阳能温室干燥设备，满足了用户的使用愿望，温室干燥设备的生产能力能够在阳光充足的夏季月份中把一年生产出来的污泥全都干燥透。在冬季的几个月里，污水净化处理设备的进水量不减时也能够对滤饼进行干燥，且无需任何补充性质的干燥处理。在现有的配置情况下，这一太阳能温室干燥设备所收到的成果是：

每年减少30%的污泥排污处理量（从9000t/a减少到6000t/a）；

每年减少130辆次载重货车（运输至火力发电厂）的行驶里程，节约的柴油大约2万L；

在后续的污泥焚烧过程中节约燃料油约20万L/a（由于提高了滤饼的热值）相当于每年少向环境大气排放500t的CO2。

干燥后滤饼的热值相当于褐煤，每吨可以替代350L的燃料油。而从生态学角度来看更有意义的事情就是：污泥滤饼与褐煤和燃料油不同，它是一种CO2中性燃料。这样太阳能温室干燥设备不仅仅降低了运营商每年的运行成本而且也为环境保护做出了巨大贡献。

小结：展望未来

由于垃圾填埋场的限制和农业经济的应用，这种污水净化处理方法越来越重要。在机械性除水之后，这种太阳能温室干燥设备能够更好地使污泥滤饼得到干燥、明显减少了需要排污处理的污泥量、减少了运输费用、提高了污泥滤饼的热值，并明显减少了整个排污过程中的费用。

2011年，在使用这种新的污泥干燥工艺技术之后，Wieseverband污水处理协会所节约的排污费用高达25万欧元，近两年来的情况也基本如此。所实现的节约完全满足了企业的要求。

这一设备运行得非常稳定，几乎没有故障，维护保养费用也很低。在假设节约金额保持不变的前提下，考虑到财务费用、使用运行费用和维护保养费用，预计太阳能温室干燥设备的投资回收期为12年。

利用太阳能干燥技术可以在付出很少能源的基础上获得热值类似于褐煤的可燃材料（图3），但却比褐煤更具有CO2中性燃料特性。

图3  太阳能温室干燥后的高品质燃料——污泥颗粒