淺談污水廠出廠污泥含水率降至60%以下的工藝選擇

淺談污水廠出廠污泥含水率降至60%以下的工藝選擇慈溪市水務工程有限公司，浙江慈溪3153002.浙江正澤檢測技術有限公司，浙江慈溪315300摘要：本文依據(jù)寧波市下發(fā)的關于污泥處置的相關要求，結合污水廠提標改造需求，對污水廠出廠污泥含水率降至60%以下，市場上所采用的相關技術進行了分析。對各種技術的原理、適用范圍、投資、運行成本、占地面積等參數(shù)進行了比較，建議各污水廠在選擇污泥減量化方案時應結合污水廠自身的特點實施。關鍵詞：污泥處置污泥減量化污泥含水率污水處理經(jīng)歷了百余年的歷史，處理技術和管理水平已趨于成熟。但污泥處理技術發(fā)展相對滯后，而且伴隨工業(yè)污水種類和數(shù)量的增加，污水廠的污泥性質(zhì)和種類也在發(fā)生變化。而污泥如果得不到妥善處理，會再次污染環(huán)境。因此，污泥的有效處理能夠使污水處理的環(huán)節(jié)更加完善。政策要求為全面建設美麗寧波，貫徹落實《寧波市排水行業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃》，進一步深入解決污泥無害化處置的環(huán)境難題。在《浙江省人民政府辦公廳關于進一步加強危險廢物和污泥處置監(jiān)管工作的意見》（浙政辦發(fā)〔2013〕152號）的指導下，根據(jù)《寧波市“十三五”固體廢物污染防治規(guī)劃》（甬政辦發(fā)〔2017〕3號）和《寧波市危險廢物與污泥處理處置規(guī)劃（2015-2020年）》等相關文件的具體要求。以污泥“減量化、無害化、資源化”為基本原則。采取“分級管理、因地制宜，因泥而異、技術多元，分散處理、集中處置”的原則，全面深化提升污泥產(chǎn)生及處置行業(yè)整治。按照“廠內(nèi)干化減量、廠外協(xié)同處置”的技術路線，以污水廠出廠污泥含水率60%為基準，含水率40%為標桿，科學制定分類整治提升實施方案并組織實施。相關技術污水廠出廠污泥含水率降至60%以下，目前市場上所采用的技術有：干化+焚燒、干餾炭化、改良板框、污泥干化等工藝。干化+焚燒該技術無需添加輔料，是一種簡捷、有效、徹底的污泥處置技術。適用于污泥熱值較高、有機物含量較高、重金屬等有毒有害物質(zhì)超標的單個或多個污水處理廠或工業(yè)園區(qū)污泥集中處置項目。相較于熱電廠污泥摻燒技術，污泥干化焚燒處理技術在工藝設計上更具針對性，能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)污泥最終處置。處理后的污泥可用于填埋或作建筑材料使用。但該技術能耗相對較高，投資成本和運行成本也相對較高，部分經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)難以接受。干餾炭化污泥干餾炭化是指在密封、無氧、高溫、不直接燃燒的狀態(tài)下進行的化學反應。污泥經(jīng)過高溫加熱，在干餾和熱分解的作用下，轉(zhuǎn)換為氣、液、固三態(tài)物質(zhì)，分別為氣態(tài)的水蒸氣、可燃氣，液態(tài)的冷凝水、焦油，固態(tài)的生物有機炭。污泥干餾過程其實質(zhì)是一個無氧、還原的反應。燃料的燃燒和污泥的干餾分別在兩個獨立的空間進行。污泥干餾制成的生物炭應用廣泛。生物質(zhì)炭化后產(chǎn)生的生物炭應用于生態(tài)與環(huán)境領域，可以固碳減排，是一種有效的“碳匯”技術。應用于能源領域，可成為替代煤、石油、天然氣的清潔能源。改良板框一般的板框設備污泥含水率可以降至65%左右，無法穩(wěn)定達到含水率60%以下。改良后的板框工藝有污泥調(diào)制后與板框結合技術、真空加熱板框等技術。其中，污泥調(diào)制后再與板框結合的技術又分多種工藝，以下介紹兩種，一種是污泥中添加石灰、鐵鹽等，再通過板框壓縮脫水，污泥含水率可以降至60%以下，但增加了污泥的絕干重量。另外一種是生物瀝浸技術，是指利用化能自養(yǎng)的嗜酸性硫桿菌以及耐酸性異養(yǎng)菌共同對污泥作用，產(chǎn)生氧化、絡合、吸附或溶解作用，在不添加額外絮凝劑或助凝劑的條件下，從分子生物學的角度改善污泥脫水性能，經(jīng)高壓板框壓濾后的污泥含水率降至55～60%。真空加熱板框技術是在常規(guī)板框的基礎上增加了抽真空加熱功能，即在隔膜壓濾結束后，濾板中通入熱水，加熱腔室中的濾餅，同時開啟真空泵，對腔室進行抽真空，使其內(nèi)部形成負壓，降低水的沸點。濾餅中的水分隨之氣化沸騰，被真空泵抽出冷凝排放。該技術可以使污泥含水率降至40%以下。污泥調(diào)制與板框結合技術添加石灰或鐵鹽增加污泥干重，生物瀝浸技術使含水率50%以下，因此，下文僅對真空加熱板框進行對比分析。污泥干化污泥干化技術也有多種工藝，本文介紹兩種。一種是低溫干化技術，是利用低溫熱泵除濕原理，采用對流熱風干燥的方式對網(wǎng)帶上的濕料污泥進行脫水干化減量。同時，利用制冷系統(tǒng)將來自干燥室的濕空氣降溫脫濕，并回收水分凝結的潛熱再次加熱干空氣，實現(xiàn)除濕與熱泵的結合，實現(xiàn)能量的循環(huán)利用。該技術可實現(xiàn)目前污水廠污泥含水率80%的無縫對接，使污泥含水率降至30%以下。另一種是圓盤干化工藝，圓盤干燥機采用蒸汽間接換熱方式，通過攪拌污泥使水分更快蒸發(fā)，該干燥機既適用于污泥半干化，又適用于污泥全干化。干燥機的主體由一個圓筒形的外殼，一根中空軸及一組焊接在軸上的中空圓盤組成，熱介質(zhì)從這里流過，把熱量通過圓盤間接傳輸給污泥。污泥在超圓盤與外殼之間通過，接收超圓盤傳遞的熱，蒸發(fā)水分。產(chǎn)生的水蒸氣聚集在超圓盤上方的穹頂里，被少量的通風帶出干燥機。污泥干化過程產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)尾氣引風機排出，維持干燥機及輔助設備、系統(tǒng)管路微負壓運行。被抽出的氣體（蒸汽和空氣混合物)經(jīng)除塵和冷凝兩級處理，廢氣冷凝液通過管道輸送至污水處理廠。技術比較以上幾種工藝可歸集為兩大類，第一類是干化+焚燒和干餾炭化工藝，經(jīng)過此類工藝處理后污泥含水率降至接近絕干，無需再與電廠等終端單元銜接處置。第二類是改良板框和低溫干化工藝，經(jīng)過此類工藝處理后污泥含水率降至30%～50%之間，需要與電廠等終端單元銜接進一步處置。以上對幾種技術的原理進行了介紹，以下從各工藝的使用范圍、投資、運行成本、占地面積等因素進行比較分析。詳見表1.

表1：各工藝比較類別干化+焚燒干餾制生物炭真空加熱板框低溫干化進泥含水率98%98%98%98%中間含水率80%80%無80%規(guī)模（按含水率80%計）100噸/天100噸/天100噸/天100噸/天核心工藝干化+焚燒干餾板框加熱低溫干化污泥預期含水率5%5%≈40%≦30%投資成本（萬元）5000300030002300噸污泥投資成本（萬元/噸）50303023運行成本（元/噸）550～650380～450200～260230～280動力電/天然氣電/天然氣電/蒸汽電/蒸汽占地面積（m2）2000250015001000最終去向填埋/建材利用生物炭回收焚燒/建材利用焚燒/建材利用干化+焚燒技術因為投資和運行成本均比較高，適宜規(guī)模較大的項目。比如某一區(qū)域污泥處置中心或較大規(guī)模的污泥單廠或工業(yè)園區(qū)污泥集中處置。污泥處置徹底，可作為建材利用或填埋，不受下游接收單位的限制。干餾炭化技術屬于較新穎的工藝，國內(nèi)成功運行的案例較少。且生物炭雖然有諸多益處，但還未大面積推廣使用，出路易受到限制。改良板框技術，適用于新建污水廠或改造的污水廠，需要將原有含水率80%左右的污泥脫水設備廢除的項目。如果原含水率80%的污泥處理設施還在正常使用，而報廢未免有些可惜。低溫干化技術能實現(xiàn)與含水率80%的