南通市某污水廠擴(kuò)建工程污泥處理方案比選分析研究

馮 亮

（上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200061）

0 引言

隨著我國(guó)水環(huán)境治理行業(yè)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，污水污泥處理規(guī)模逐年遞增。國(guó)內(nèi)污泥處理處置主要以 “厭氧消化/ 好氧發(fā)酵+ 土地利用”、“干化焚燒+ 灰渣填埋或者建材利用”兩種主流技術(shù)路線(xiàn)為主[1]。近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地資源緊缺的沿海城市，污泥脫水后單獨(dú)焚燒或者摻燒的處置的工程案例越來(lái)越多[2-3]。常用的污泥脫水方式主要有熱干化脫水技術(shù)、機(jī)械脫水技術(shù)、深度脫水技術(shù)[4]，以及低溫除濕干化技術(shù)[5]。現(xiàn)以南通市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)某污水廠擴(kuò)建工程污泥處理工程為例，對(duì)低溫真空脫水干化工藝、低溫除濕干化工藝、板框壓濾脫水工藝三種污泥處理方案進(jìn)行對(duì)比分析，以確定合適的技術(shù)方案，為工程實(shí)踐提供指導(dǎo)。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 項(xiàng)目背景

南通市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)某污水廠目前已建一、二、三期，規(guī)模10 萬(wàn)m3/d。四期近期擴(kuò)建規(guī)模5 萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期擴(kuò)建規(guī)模10 萬(wàn)m3/d，總規(guī)模25 萬(wàn)m3/d。四期擴(kuò)建工程主要污水處理工藝采用水解酸化+AAO+ 高效沉淀+ 臭氧氧化。出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，處理后尾水排放至長(zhǎng)江。

污水廠現(xiàn)狀一、二、三期污泥總產(chǎn)量約為48 tDS/d，采用重力濃縮+ 板框壓濾脫水工藝，脫水后的污泥含水率約為55%～60%，處理后運(yùn)至當(dāng)?shù)啬嘲l(fā)電企業(yè)摻燒處置。

1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)污水廠服務(wù)范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，參照一、二、三期設(shè)計(jì)及實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)，確定該工程進(jìn)水水質(zhì)，出水水質(zhì)執(zhí)行一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，如表1 所列。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)一覽表

1.3 污泥處理規(guī)模

近期擴(kuò)建5 萬(wàn)m3/d，剩余污泥量為9 160 kgDS/d，化學(xué)污泥為量9 270 kgDS/d；遠(yuǎn)期10 萬(wàn)m3/d，剩余污泥量為18 320 kgDS/d，化學(xué)污泥量為18 540 kgDS/d。擴(kuò)建工程15 萬(wàn)m3/d 污泥總量為55.29 tDS/d。根據(jù)理論計(jì)算污泥量，結(jié)合一二三期實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)泥率，并考慮一定的安全余量，該工程近期污泥量按20 tDS/d，遠(yuǎn)期按60 tDS/d 考慮。

2 污泥處理方案選擇

目前污泥處理處置方案路線(xiàn)主要有：脫水+ 外運(yùn)填埋/ 干化焚燒，脫水干化+ 外運(yùn)焚燒等。該工程主要針對(duì)污水廠現(xiàn)狀污泥處理處置工藝方案和污泥干化工藝方案進(jìn)行比較分析，其中干化工藝比較了低溫除濕干化工藝和低溫真空脫水干化工藝。

按照工程遠(yuǎn)期污泥量（絕干量）60 tDS/d，對(duì)污泥干化方案和深度脫水方案進(jìn)行比選。以下為擬采用的四套工藝方案。

方案一：采用低溫真空脫水干化工藝，利用熱電廠蒸汽供熱。處理能力60 tDS/d，干化后含水率小于40%。

方案二：采用離心脫水+ 低溫除濕干化工藝（電加熱）。處理能力60 tDS/d，干化后含水率小于40%。配置5 套離心脫水機(jī)+ 低溫除濕干化機(jī)，單套處理能力12 tDS/d（蒸發(fā)量48 t，考慮20%的余量）。

方案三：采用離心脫水+ 低溫除濕干化工藝（蒸汽加熱）。處理能力60 tDS/d，干化后含水率小于40%。配置5 套離心脫水機(jī)+ 低溫除濕干化機(jī)，單套處理能力12 tDS/d（蒸發(fā)量48 t，考慮20%的余量）。

方案四：采用板框壓濾脫水工藝。處理能力84 tDS/d，脫水后污泥含水率小于60%。

四種工藝方案具體設(shè)備配置詳見(jiàn)表2 所列。

表2 四種工藝方案具體設(shè)備配置表

3 污泥處理方案比選

3.1 建設(shè)總投資比較

低溫真空脫水干化工藝建設(shè)投資最高，低溫除濕干化（電加熱）、低溫除濕干化（蒸汽加熱）和板框脫水投資費(fèi)用依次降低，見(jiàn)表3 所列。

表3 污泥處理處置方案建設(shè)投資比較表 單位：萬(wàn)元

3.2 運(yùn)行費(fèi)用比較

四套方案電耗投加藥劑量見(jiàn)表4 所列；耗材單價(jià)見(jiàn)表5 所列；運(yùn)行費(fèi)用比較見(jiàn)表6 所列。

表4 污泥電耗、投加藥劑量匯總表

表5 耗材單價(jià)表

表6 污泥處理處置方案運(yùn)行費(fèi)用比較表

比較結(jié)果表明，當(dāng)污泥外運(yùn)處置費(fèi)均為235 元/ 噸時(shí)，采用電能的低溫除濕干化工藝運(yùn)行成本最低，其次是板框脫水后外運(yùn)處置和低溫真空脫水干化工藝，采用蒸汽供熱方式的低溫除濕干化工藝運(yùn)行費(fèi)用最高。

3.3 長(zhǎng)期運(yùn)行投資成本比較

四種工藝方案的運(yùn)行費(fèi)用比較，低溫除濕干化（蒸汽加熱） 方案運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于其他三個(gè)方案，經(jīng)濟(jì)性差。為此，從長(zhǎng)期運(yùn)行投資成本比較，不考慮該方案，主要是對(duì)低溫除濕干化（電加熱）工藝、低溫真空脫水干化工藝與板框脫水工藝等三種工藝長(zhǎng)期運(yùn)行建設(shè)總投資和運(yùn)行成本的總費(fèi)用進(jìn)行比較（見(jiàn)圖1）。

圖1 長(zhǎng)期投資運(yùn)行費(fèi)用比較曲線(xiàn)圖

影響三種工藝長(zhǎng)期運(yùn)行成本的主要因素是電費(fèi)單價(jià)、板框脫水污泥含水率和污泥外運(yùn)處置費(fèi)用單價(jià)。電費(fèi)單價(jià)為固定，本報(bào)告按污水廠現(xiàn)狀0.71 元/ 度計(jì)取。板框壓濾脫水污泥含水率取60%。污泥外運(yùn)處置費(fèi)用以40%～60%含水率污泥外運(yùn)處置單價(jià)235元/ 噸計(jì)取。

在板框脫水污泥含水率在60%時(shí)，40%～60%含水率干化污泥外運(yùn)處置費(fèi)用均按235 元/ 噸計(jì)取，采用低溫除濕干化（電加熱）工藝運(yùn)行9 年建設(shè)投資和運(yùn)行成本總費(fèi)用可與板框脫水持平，收回其設(shè)備增加費(fèi)用。綜合比較，該工程推薦采用離心脫水+ 低溫除濕干化工藝（電加熱）。

4 結(jié)論

（1）在電費(fèi)單價(jià)、污泥外運(yùn)處置費(fèi)確定的情況下，實(shí)際剩余污泥量對(duì)各種污泥處理處置工藝的成本對(duì)比結(jié)果影響較大。該工程從長(zhǎng)期運(yùn)行成本分析，低溫除濕干化具有一定的優(yōu)勢(shì)。

（2）污泥板框壓濾脫水需要投加三氯化鐵、生石灰等藥劑，對(duì)后續(xù)焚燒工藝長(zhǎng)期安全性存在不利影響，且較大的加藥量與環(huán)保的理念背道而馳。