脫水污泥通常含有約60以上的水分，必須經(jīng)過適度干燥后再進行焚燒，以確保污泥燃燒穩(wěn)定、充分燃燼，且不對焚燒裝置產生腐蝕。
干燥是傳熱傳質的過程。
傳熱是指經(jīng)傳導、對流或輻射方式，熱量從較高溫度的熱介質傳給較低溫度的濕物料的過程，遵循傅立葉定律：傳熱速率與傳熱系數(shù)、傳熱面積及溫度差成正比，熱流與溫度梯度方向相反。傳熱的動力是溫度差。
傳質是指濕物料表面水受熱汽化蒸發(fā)，及濕物料內部的水分擴散到物料表面再被蒸發(fā)的過程，遵循費克定律：傳質速率與擴散系數(shù)、濃度差成正比，質流與濃度梯度方向相反。傳質的動力是水濃度差。
干燥過程又被分為表面汽化和內部汽化兩個階段：在表面汽化階段，水分通過物料擴散的速率大于汽化速率，水分汽化是在物料表面發(fā)生，物料的表面溫度等于濕球溫度計溫度，也稱為“恒速蒸發(fā)”階段，此時蒸發(fā)速率高且恒定；在內部汽化階段，水分通過物料的擴散速率降低，汽化面內移，物料溫度上升，也稱為“降速蒸發(fā)”階段，此時蒸發(fā)速率逐漸下降。
先采用噴霧干燥技術進行脫水污泥表面汽化階段的干燥，再采用振動流化干燥、帶式干燥、回轉窯干燥、氣流干燥等直接干燥技術進行污泥內部汽化階段的干燥，構成兩段式污泥干燥系統(tǒng)，能夠最大程度地符合干燥機理，獲得高產率和高效率。
污泥噴霧干燥技術可將污泥霧化成粒徑約100微米的細小霧滴，極大地提高了污泥的表面積，有利于傳熱傳質；污泥霧化具有一定的細胞破壁能力，使細胞水釋出，同時破壞污泥中的膠狀體，并使大部分存在于污泥內部的間隙水成為了表面水，強化了表面蒸發(fā)過程；噴霧干燥可以直接采用1100℃高溫煙氣進行干燥，增大了傳熱介質和物料的溫度差；噴霧干燥是在高速氣流中完成，有利于水蒸汽的快速擴散。因此，污泥“噴霧干燥”技術非常適合脫水污泥在表面蒸發(fā)階段的干燥處理。經(jīng)噴霧干燥后，污泥含水率降至約50%及以下。
污泥干燥進入內部蒸發(fā)階段后，噴霧干燥這種極速蒸發(fā)模式不再適合，需要一種適合污泥內部水分緩慢擴散至表面再被蒸發(fā)的干燥工藝。振動流化干燥、帶式干燥、回轉窯干燥和氣流干燥等技術的蒸發(fā)速率較低，能夠適應污泥內部水分的緩慢擴散，可通過控制物料在干燥器內的停留時間控制物料干燥程度。而且與噴霧干燥相同，這些干燥技術可直接利用余熱煙氣進行干燥，便于工藝組合，適合污泥在內部蒸發(fā)階段的干燥處理。經(jīng)二次干燥后，污泥含水率降至40%及以下。
為防止二噁英的生成，污泥焚燒過程需要滿足清潔焚燒的"3T"準則（Temperature，Turbulence，Time），即焚燒需要在一定的焚燒溫度（800℃及以上）和湍流度下停留一定的時間（2s以上）。
同時還需對污泥焚燒產生的煙氣進行“驟降”處理，使其在2s以內從800℃降至250℃以下，防止二噁英在煙氣降溫過程中合成。
由于煙氣飛灰中吸附了大量的二噁英和重金屬，還需要對污泥焚燒煙氣中的飛灰進行捕集，并采用活性炭對尾氣進行吸附處理。
目前常用的固廢焚燒爐主要為流化床焚燒爐和回轉窯焚燒爐，都能滿足清潔焚燒的“3T”準則；而且適應性好，技術成熟�？煞贌蜔嶂�、高水分、在其他燃燒裝置中難以穩(wěn)定燃燒的廢棄物，被廣泛應用于垃圾焚燒和危廢焚燒。
污泥燃燒時會有大量揮發(fā)性氣體產生，需要采取措施確保煙氣二燃充分。通常的流化床焚燒爐二燃溫度約800℃，能夠滿足煙氣中揮發(fā)性氣體焚燒的要求。在二燃室采用燃油或天燃氣助燃，能夠將二燃溫度提高到1100℃，滿足危廢污泥焚燒的要求。
干化污泥通常為細微的粉狀顆粒，容易隨煙氣直接逸出爐膛，通常需要通過多次循環(huán)方式焚燒處理，增加了焚燒系統(tǒng)負荷，消耗更多的動力和空氣。將干化污泥造粒，使之形成顆粒度、燃值、灰分、揮發(fā)分均勻穩(wěn)定的“污泥衍生顆粒燃料”，可確保焚燒過程中污泥穩(wěn)定充分的燃燒，且大大減少煙氣中的粉塵量。
國內外污泥焚燒處理方案主要有以下幾種工藝技術集成：
方案一：將高含水率污泥直接投入焚燒爐進行焚燒。
需配置余熱鍋爐等進行余熱資源利用，配置急冷塔對煙氣快速降溫以防止二噁英的合成；約500℃的余熱煙氣被急冷塔噴淋降溫排放；污泥含水率高，需消耗更多燃料和空氣維持焚燒，并產生更多的二氧化碳和尾氣，損失更多的熱量；在煙氣降溫過程中會發(fā)生煙氣管道和設備結垢、結焦，以及酸性腐蝕。
方案二：污泥先干燥再焚燒。其中污泥干燥工藝是利用污泥焚燒產生的余熱煙氣生產0.5～1MPa的蒸汽，再采用間接干燥工藝利用蒸汽進行污泥干燥。
需配置余熱鍋爐生產蒸汽，配置急冷塔對煙氣快速降溫以防止二噁英的合成；約500℃的余熱煙氣被急冷塔噴淋降溫排放；需消耗更多燃料和空氣以產生足夠的蒸汽完成污泥干燥，增加了二氧化碳和廢氣排放；多個環(huán)節(jié)的熱量轉換造成熱效率低下；污泥焚燒和干燥兩個環(huán)節(jié)都會產生廢氣使尾氣量增加，損失更多的熱量；在煙氣降溫過程中會發(fā)生煙氣管道和設備結垢、結焦，以及酸性腐蝕。需在干燥器內充入惰性氣體以降低氧含量，防止干燥過程中發(fā)生粉塵和揮發(fā)性氣體混合爆炸。
方案三：污泥先干燥再焚燒。 其中污泥干燥工藝是將污泥焚燒產生的約800～1100℃高溫煙氣進行稀釋降溫至約500℃，再采用直接干燥工藝利用降溫后的煙氣進行污泥干燥。
需要大量的新風稀釋高溫煙氣，使廢氣量增加，損失更多的熱量；污泥干燥過程有較高的粉塵和揮發(fā)性氣體混合爆炸風險；工藝環(huán)節(jié)較少，系統(tǒng)構成簡單。
方案四：污泥先干燥再焚燒。其中污泥干燥工藝是直接利用污泥焚燒產生的約800～1100℃高溫煙氣進行污泥干燥。
直接采用污泥焚燒產生的800～1100℃高溫煙氣進行污泥噴霧干燥，熱效率高，消耗的空氣和燃料少，二氧化碳和廢氣排放量低，熱損��；污泥噴霧干燥工藝自身具有煙氣溫度驟降、飛灰（二噁英和重金屬）吸附功能；并形成高濕、低氧、極速蒸發(fā)降溫、高速氣流流通的環(huán)境，防止污泥干燥時的粉塵和揮發(fā)性氣體混合爆炸的發(fā)生；工藝環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)構成簡單。
與其他方案相比，將污泥噴霧干燥工藝與焚燒工藝進行技術集成，具有明顯的技術及經(jīng)濟優(yōu)勢。
