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(wù)工程有限公司，浙江慈溪3153002.浙江正澤檢測技術(shù)有限公司，浙江慈溪315300摘要：本文依據(jù)寧波市下發(fā)的關(guān)于污泥處置的相關(guān)要求，結(jié)合污水廠提標(biāo)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(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析。對各種技術(shù)的原理、適用范圍、投資、運(yùn)行成本、占地面積等參數(shù)進(jìn)行了比較，建議各污水廠在選擇污泥減量化方案時(shí)應(yīng)結(jié)合污水廠自身的特點(diǎn)實(shí)施。關(guān)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(shù)和管理水平已趨于成熟。但污泥處理技術(shù)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(shè)美麗寧波，貫徹落實(shí)《寧波市排水行業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃》，進(jìn)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(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)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(dǎo)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(xiǎn)廢物與污泥處理處置規(guī)劃（2015-2020年）》等相關(guān)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(shù)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(shù)路線，以污水廠出廠污泥含水率60%為基準(zhǔn)，含水率40%為標(biāo)桿，科學(xué)制定分類整治提升實(shí)施方案并組織實(shí)施。相關(guān)技術(shù)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(shù)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(shù)無需添加輔料，是一種簡捷、有效、徹底的污泥處置技術(shù)。適用于污泥熱值較高、有機(jī)物含量較高、重金屬等有毒有害物質(zhì)超標(biāo)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(xiàng)目。相較于熱電廠污泥摻燒技術(shù)，污泥干化焚燒處理技術(shù)在工藝設(shè)計(jì)上更具針對性，能夠穩(wěn)定地實(shí)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(shù)能耗相對較高，投資成本和運(yùn)行成本也相對較高，部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)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(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。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?xì)猓簯B(tài)的冷凝水、焦油，固態(tài)的生物有機(jī)炭。污泥干餾過程其實(shí)質(zhì)是一個無氧、還原的反應(yīng)。燃料的燃燒和污泥的干餾分別在兩個獨(dú)立的空間進(jìn)行。污泥干餾制成的生物炭應(yīng)用廣泛。生物質(zhì)炭化后產(chǎn)生的生物炭應(yīng)用于生態(tài)與環(huán)境領(lǐng)域，可以固碳減排，是一種有效的“碳匯”技術(shù)。應(yīng)用于能源領(lǐng)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(shè)備污泥含水率可以降至65%左右，無法穩(wěn)定達(dá)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(jié)合技術(shù)、真空加熱板框等技術(shù)。其中，污泥調(diào)制后再與板框結(jié)合的技術(shù)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(shù)，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(luò)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(xué)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(shù)是在常規(guī)板框的基礎(chǔ)上增加了抽真空加熱功能，即在隔膜壓濾結(jié)束后，濾板中通入熱水，加熱腔室中的濾餅，同時(shí)開啟真空泵，對腔室進(jìn)行抽真空，使其內(nèi)部形成負(fù)壓，降低水的沸點(diǎn)。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(shù)可以使污泥含水率降至40%以下。污泥調(diào)制與板框結(jié)合技術(shù)添加石灰或鐵鹽增加污泥干重，生物瀝浸技術(shù)使含水率50%以下，因此，下文僅對真空加熱板框進(jìn)行對比分析。污泥干化污泥干化技術(shù)也有多種工藝，本文介紹兩種。一種是低溫干化技術(shù)，是利用低溫?zé)岜贸凉裨恚捎脤α鳠犸L(fēng)干燥的方式對網(wǎng)帶上的濕料污泥進(jìn)行脫水干化減量。同時(shí)，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(jié)的潛熱再次加熱干空氣，實(shí)現(xiàn)除濕與熱泵的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用。該技術(shù)可實(shí)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(jī)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(jī)既適用于污泥半干化，又適用于污泥全干化。干燥機(jī)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(fēng)帶出干燥機(jī)。污泥干化過程產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)尾氣引風(fēng)機(jī)排出，維持干燥機(jī)及輔助設(shè)備、系統(tǒng)管路微負(fù)壓運(yùn)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(shù)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(jìn)一步處置。以上對幾種技術(shù)的原理進(jìn)行了介紹，以下從各工藝的使用范圍、投資、運(yùn)行成本、占地面積等因素進(jìn)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(jìn)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(jì)）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(yù)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(yùn)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(shù)因?yàn)橥顿Y和運(yùn)行成本均比較高，適宜規(guī)模較大的項(xiàng)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(shù)屬于較新穎的工藝，國內(nèi)成功運(yùn)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(shù)，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(shè)備廢除的項(xiàng)目。如果原含水率80%的污泥處理設(shè)施還在正常使用，而報(bào)廢未免有些可惜。低溫干化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)與含水率80%的