一種污泥分散式處理的技術可行性論述

王艷兵

（天津建昌環(huán)保股份有限公司，天津300202）

1 項目背景

某市有第一、第二、第三污水處理廠三座，規(guī)模分別為3.5萬m3/天、10 萬m3/天、5 萬m3/天，因工業(yè)污水比例較大，每天產(chǎn)生污泥量約300 噸（80%含水率）。為應對環(huán)保要求，在第二污水處理廠內(nèi)建設“深度脫水+陽光干化”為主體的處理工藝，干化后污泥含水率小于40%后外送垃圾發(fā)電廠協(xié)同處置，實際運行過程中存在以下問題：a.設備損壞較嚴重，大部分設備都有不同程度的銹蝕情況。b.項目主體采用“板框壓濾+太陽能干化”工藝，太陽能干化處理裝置受天氣與氣候、日照時間、空氣溫濕度等因素的影響，干化裝置運行效果不穩(wěn)定，導致出料污泥的含水率經(jīng)常超出接收要求。c.太陽能干化工藝需大量抽風換氣除濕，導致臭氣污染周邊環(huán)境，因其內(nèi)部惡臭難以消除，工作環(huán)境難以控制。d.建設規(guī)模有限，已遠遠不能滿足實際需求。隨著進水濃度的增加及污水廠提標改造，污泥產(chǎn)量也與日俱增，積存趨于嚴重，原處理系統(tǒng)已無法滿足實際需求。因此，一種高質(zhì)、高效、穩(wěn)定的污泥深度脫水方法已經(jīng)稱為該項目最迫切的需求。

2 產(chǎn)泥量分析

一污：40 噸/d；二污：190 噸/d；三污：70 噸/d。合計300 噸/d。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，該地區(qū)污水處理廠每萬噸污水生產(chǎn)2.28～3.8tDTS/d，折合成含水率80%泥餅，約合每萬噸污水生產(chǎn)11.4～19t/d 含水率80%污泥。產(chǎn)泥率有如此大波動的主要原因是第一污水處理廠污水性質(zhì)為生活污水，產(chǎn)泥率2.28 tDTS/d，第二、第三污水處理廠污水性質(zhì)為工業(yè)污水，產(chǎn)泥率2.8～3.8tDTS/d。

3 污泥建造方式

本項目屬于技改項目，在廠址選擇上有兩種考慮方式，即集中建廠和分置建廠。

3.1 集中建廠廠址選擇

考慮運輸及實際土地供應因素，在緊鄰第二污水處理廠附近進行集中建廠，規(guī)模設定為300 噸/d。

集中建廠優(yōu)缺點分析：a. 便于集中管理、運行管理人員較少；b.工程規(guī)模性大，備品備件充裕，公用設備少；c.投資相對較低；d.需新征工程用地，相關手續(xù)辦理時間長，影響工期要求；e.運輸量相對較大，對城市市容影響較大。

3.2 分散建廠廠址選擇

分散建廠考慮在各個污水廠內(nèi)建設污泥深度處理工程。對第一、第二、第三污水處理廠進行現(xiàn)場調(diào)研，確定三個污水處理廠內(nèi)均有可用利用場地。第二污水處理廠由于陽光干化系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，將陽光干化系統(tǒng)拆除，用于新建污泥處理工程。

3.3 分散建廠優(yōu)缺點分析：

a.無需新征工程用地，減少施工周期；b.土地利用效率高；c.減少污泥運輸量；d. 干化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水直接就進排放至本污水廠，減少了集中處理污泥，排水進入一個廠，對污水廠造成的沖擊負荷較大；e.每個廠就近使用污水出水作為冷卻水，使用后的冷卻水就近排放；f.運行管理人員多，管理分散；g.每個廠址均需考慮公用系統(tǒng)；h.投資相對較高。

表1

因本工程改造建設周期非常短，綜合考慮決定采用分置建設的模式。

4 污泥處理方案比選

污泥常用處理工藝有“污泥消化”、“污泥脫水”、“污泥干化”、“好養(yǎng)堆肥”、“污泥焚燒”等。本工程改造完成后要求污泥含水率不高于40%，常規(guī)機械脫水方式已不適合，確定污泥處理方式為污泥干化。污泥干化又可分為熱干化、低溫除濕干化及干化工藝的衍生工藝。

4.1 污泥熱干化工藝

污泥干化根據(jù)熱媒是否與污泥直接接觸可分為二類：一類是用燃燒煙氣直接進行干化；另一類是用蒸汽或熱油等熱介質(zhì)進行間接干化。根據(jù)本工程的污泥處置方式為垃圾發(fā)電廠協(xié)同焚燒處置，含水率要求為40%，及國內(nèi)外類似工程，適合本工程并具有代表性的熱干化工藝有：轉盤式干化、槳葉干化、薄層干化。

4.2 低溫除濕干化工藝

低溫除濕干化是利用除濕熱泵烘干原理，采用熱風循環(huán)冷凝除濕對污泥進行干化的工藝。該工藝無需引入外界能源(蒸汽、導熱油、熱風)，其主要設備——污泥除濕干化機是利用除濕熱泵對污泥采用熱風循環(huán)冷凝除濕烘干；污泥水分汽化潛熱=除濕熱泵水蒸汽冷凝潛熱(能量守恒)，干化過程無需接入外界熱量，能源消耗為壓縮機輸入的電耗；除濕干化機相當于除濕熱泵及網(wǎng)帶輸送機(帶式干燥)；除濕熱泵是利用制冷系統(tǒng)使?jié)駸峥諝饨禍孛摑裢瑫r通過熱泵原理回收空氣水分凝結潛熱加熱空氣的一種裝置。除濕熱泵=除濕(去濕干燥)+熱泵(能量回收)結合。除濕熱泵可回收所有排風過程潛熱和顯熱，不向外界排放廢熱。經(jīng)該工藝處置后的市政污泥，含水率可穩(wěn)定降至40%以下。

4.3 熱干化衍生工藝：有機無機分離+干化工藝

有機無機分離技術原理是通過對污泥進行改性從而破壞污泥粘性，再將其中的有機物、無機物進行分離，分離后的有機污泥熱值提升50%以上，再通過機械做功和熱能交換原理去除其中的大部分含水（機械脫水+熱干化），使污泥能夠最大程度減量，再進入電廠摻燒，可大幅降低能耗。分離出的無機物不含有機成分，可脫水后直接作為建材使用。

4.4 污泥處理工藝方案確定

4.4.1 各種工藝方案對比如表1。

4.4.2 工藝方案確定

綜上所述：以上三種工藝路線均可以實現(xiàn)污泥含水率降低到40%以下的要求。

污泥熱干化工藝是較為成熟的污泥處理工藝，應用廣泛，但結合本工程要求：污泥處理場地分散、施工周期、設備供貨、安裝、調(diào)試周期短，土建盡量簡單、可分開模塊化處理、有成熟穩(wěn)定的運行經(jīng)驗等限制條件進行分析，項目附近無可用蒸汽、熱水等熱源，從遠處引蒸汽管道進廠耗時較長，因此在本項目中暫不考慮采用熱干化工藝。

低溫除濕干化工藝方案很適合目前分散建廠的設計條件，且其消耗的能量主要為電能，取用方便，建設周期短，投資低、見效快，比較適合本項目。綜上確定“本工程推薦低溫除濕干化工藝?！?/p>

5 結論

本工程采用分散建廠方式，考慮遠期污泥量的增加及產(chǎn)品模塊化特點，確定建設規(guī)模為：一廠建設規(guī)模50t/d；二廠建設規(guī)模200t/d；三廠建設規(guī)模100t/d。該設置方式符合技術可行、經(jīng)濟合理的要求。