創新型污水處理廠構建過程中的污泥處理方式分析

關鍵詞：污水處理廠；污泥；高壓板框；低溫干化；經濟比較

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）04-0242-03

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.067

Analysis of Sludge Treatment Methods during the Construction of Innovative Wastewater TreatmentPlants

CUIYin，RENJiaqi，SHIHandi （China Energy EngineeringGroup Zhejiang ElectricPowerDesign Institute Co.，Ltd.，Hangzhou31oo12，China）

Abstract：Intheconstruction processof innovativesewagetreatmentplants，thefocusofthesludgetreatment process is onreduction，andasewage treatmentplantin Zhejiang Province isselectedastheresearch project.Thefactoryuses highpressureplateandframe pressure filtrationdewatering technology，which has theproblemofhigh sludgedisposalcosts. Therefore，alow-temperature drying technology transformation plan isproposedanddetailed.Through comprehensive comparisonof technologyand economy，low-temperature drying technology hasmany technical advantagesand lower annual operating costs，and is recommended for use.

Keywords：wastewatertreatmentplant;sludge;high-pressureplate-and-frame;lowtemperaturedryng;conomiccomparison

隨著經濟快速發展，污水產生量不斷增加，污水處理廠在環境保護中的作用愈發重要。污水處理廠產生的污泥是污水處理過程中的副產品，主要來源于污水中懸浮固體的吸附沉淀和微生物降解有機物時的增殖[1-2]。污泥含有一定水分，需選取經濟有效的方式進行妥善處理。同時，污泥富含有機質和營養元素，通過合理處置可以實現資源化利用，從而減少對環境的負擔并創造經濟價值[3-4]。

在污泥處理中，減量化及穩定化是關鍵目標。其中，減量化需通過濃縮、機械脫水或者熱法脫水工藝實現，而穩定化可以通過厭氧消化、好氧穩定化、化學穩定化、干化及焚燒（單獨或者協同）方式實現[9-10]。

在構建創新型污水處理廠的過程中，研究著重聚焦于工藝效果的提升與優化，同時力求在運行費用上實現合理化降低。針對污泥減量這一議題，深入開展了高壓板框處理與低溫干化兩種方式的綜合性能評估，旨在通過對比分析，科學擇優，以確定一種最優的推薦方案。

污泥處理遵循減量化、穩定化、無害化及和資源化4項基本原則[5-。這一過程分為預處理和最終處置階段。在預處理階段，污泥會經過一系列的工藝步驟，包括濃縮、脫水、干燥、干化及調制等，以減少污泥的體積和質量，提高其穩定性，并為后續的處置做好準備[7-8]

1研究項目介紹

選取浙江省某污水處理廠作為研究項目。該項目污水處理規模為10萬 ，其中，一期規模為4萬 二期規模為6萬td。該污水處理廠采用“粗格柵、調節池及進水泵房 + 細格柵及沉砂池 + 調節池 + 強化預處理 + 水解酸化池 + 厭氧好氧（Anaerobic Oxic，A/O）池 + 二沉池 + 高效沉淀池 + 臭氧 + 曝氣生物濾池 + 紫外消毒”工藝，剩余污泥經脫水等處理后外運。

2污泥現有處理方式

該污水處理廠的實際進水流量約10萬 ，每日產生含水率為 8 0 % 的污泥約 5 0 t ，即相當于絕干污泥量為 最初設計方案采用了帶式濃縮壓榨過濾機進行脫水處理，泥餅的含水率維持在 8 0 % ，這些泥餅被外運至鄰近的水泥窯，進行協同焚燒處置，以實現污泥的資源化利用與無害化處理。

2018一2019年，污水廠污泥系統進行整體改造，改造后采用高壓板框壓濾脫水工藝。新建高壓隔膜壓濾機2臺，具體參數如下：過濾面積為 ，過濾壓強不超過 ，壓榨壓強不超過 ，隔膜板尺寸為 ，廂式板尺寸為 ，配套儲泥斗、操作平臺以及其他相關的設備。

高壓板框壓濾脫水工藝先利用化學藥劑對污泥進行預處理，以改善其脫水性能，再利用板框的強擠壓作用，迫使污泥中的水分透過特制的濾布排出，從而實現污泥的有效脫水。該工藝系統主要由5個關鍵組件構成：一是濾板，用于支撐和分離污泥；二是框架，為整個系統提供結構支撐；三是自動化氣動閉合系統，確保壓濾過程的密封性和效率；四是空氣壓縮裝置，提供必要的壓力以推動擠壓過程；五是濾布高壓沖洗裝置，用于清洗濾布以保持其過濾效率。

此工藝通過添加藥劑改性和機械壓濾方式把污泥的含水率從 9 7 % ～ 9 8 % 降低至 6 0 % 。污泥在添加改性劑后，污泥膠核形成結晶，吸附水轉化為結構水，使污泥原子、分子進行重組，水分在污泥內部重新排列，促使膠核轉為晶核，污泥的整體結構實現了從松散到堅實的固態化轉變。該過程不可逆，從而有效避免二次污泥化的發生。

高壓板框壓濾機壓榨壓力較高，所需能量由油缸穩定供給。該系統的運行流程包括保壓、進料、壓榨及卸餅等關鍵環節。然而，該系統存在一個顯著缺陷，即需預先投入大量化學藥劑進行污泥的調理處理，顯著增加了藥劑費用。同時，化學調理增加了污泥的總體積，進而增加了外運及處置成本。目前，該廠的年度污泥處置費用已高達400萬元。

3污泥處理模擬設計方案

鑒于當前污泥處理方式的局限性，需進行改造升級。具體改造方案為引入低溫干化技術，并配置相應的先進設備以完成整個系統的優化。低溫干化技術是基于低溫熱泵除濕的原理，運用對流熱風對濕污泥進行干燥處理。該過程旨在有效脫除污泥中的水分，實現污泥的深度干化，最終達到污泥減量的預期目標。

低溫干化工藝系統采用了密閉式構造，旨在有效遏制熱風的熱量散失，并防止臭氣外泄。該系統由多個關鍵組件構成，具體包括污泥成型機、網帶式輸送機、除濕熱泵裝置、除塵設備以及電氣控制系統等部分。污泥成型機的主要功能是將污泥切制成泥條，采用減速電機，變頻控制。網帶輸送機的結構需要有足夠強度，傳送網帶用耐腐蝕的工程塑料制作，采用減速機驅動，變頻控制。除濕熱泵系統采用高效熱回收技術，可以捕獲并再利用濕熱空氣中的顯熱成分以及氣化潛熱，進而有效減輕壓縮機的制冷負擔，并顯著提高整個機組的運行效率。此外，該系統配備的風機電機耐高溫、高濕環境，確保了設備的穩定運行。風道經過除塵器可以過濾絕大部分肉眼可見的粉塵，避免風道循環時從污泥里帶出的粉塵再次回到前端，可以有效控制粉塵量以免引起爆炸。電控系統由綜合控制箱、變頻器、開關等部件組成，可以實現數值設定、報警、調節含水率、自動停機等功能。低溫干化設備主要技術參數如下：單模塊裝機功率為2 8 9 . 8 k W （4個模塊）；冷卻方式為風冷；熱源為電能（ 3 8 0 V / 5 0 H z ）；送風溫度在 ；干化溫度在 。

該系統采用全封閉方式且將溫度控制在 不僅避免了臭氣外泄，還無須安裝復雜除臭裝置。該過程顯著降低了硫化氫（ ）和氨氣（ ）等有害氣體的析出量。

4兩種方案技術性能與經濟比較

在技術方面，高壓板框壓濾脫水工藝與低溫干化技術比較如表1所示。由表1的對比發現，在污泥車間占地、減量、廢水量、運維方面，低溫干化技術達到了更高水平，性能較優。

從經濟性角度進行分析，該示范項目高壓板框壓濾脫水工藝改造初期設備、土建及相關費用約為

1000萬元，而采用低溫干化技術，初期設備、土建及相關費用預計為1480萬元，低溫干化技術初期投資較高。運行費用方面，高壓板框壓濾脫水工藝與低溫干化技術比較如表2所示。

采用高壓板框壓濾脫水工藝運行費用如下：該污水處理廠2023年產生污泥量為1.1萬t，按照折算單價為363.6元/t（含運費）計算處置費用總計約400萬元；藥劑投入包括氧化鈣 三氯化鐵 4 3 5 t . 陽離子 1 6 . 5 t ，單價分別為670、700、1800元，總計藥劑費為67.59萬元；高壓板框壓濾機功率總計約 ，按照運行系數0.45取值，電費為219.81萬元；濾布等易耗品，需經常更換，人力成本較高，運行人員按5人計算，每人支出按12萬元 / a 計算，費用為60萬元。

采用低溫干化技術運行費用如下：污泥含水率從6 0 % 降低至 3 5 % ，且無須添加前置化學調和劑，因此外運污泥量減少，約為 6 1 7 8 t ，按照363.6元/t（含運費）單價計算處置費用為224.63萬t；無須添加藥劑，因此藥劑費項無支出；按照單模塊功率為 2 8 9 . 8 k W （4個模塊）、運行系數0.60進行計算，電費為414.31萬元；檢修維護工作量較小，運行人員按2人計算，每人支出按12萬元/a進行計算，費用為24萬元。

運行方面，高壓板框壓濾脫水工藝運行穩定性較低，檢修費用高；日常維護量大，需人員現場看護，特別是需額外人員鏟除無法自動脫落的泥餅；需人工配藥。低溫干化技術則可以保持長期穩定運行；自動化程度高。污泥方面，高壓板框壓濾后污泥含水率高，污泥熱值低；污泥壓濾后還需破碎。而低溫干化技術，不改變原污泥特性，不產生其他污染物；干污泥含水率較低，熱值較高。

5結論

經過綜合比較，高壓板框壓濾脫水工藝污泥車間占地大，脫水后污泥含水率為 6 0 % ，產生廢水量較大，運行人員配置程度高，運行穩定性低；低溫干化技術污泥車間占地小，脫水后污泥含水率達到 3 5 % 污泥熱值更高，廢水產生量較小，運行維護較方便，運行人員配置程度低，系統較為穩定，自動化程度高。相較于高壓板框壓濾脫水工藝，低溫干化技術的初期投資較高，但是年運行費用較低。由于低溫干化技術具備諸多優點，且年運行費用較低，在創新型污水處理廠構建過程中，推薦采用低溫干化技術。

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