浅谈污水厂出厂污泥含水率降至60%以下的工艺选择

浅谈污水厂出厂污泥含水率降至60%以下的工艺选择慈溪市水务工程有限公司，浙江慈溪3153002.浙江正泽检测技术有限公司，浙江慈溪315300摘要：本文依据宁波市下发的关于污泥处置的相关要求，结合污水厂提标改造需求，对污水厂出厂污泥含水率降至60%以下，市场上所采用的相关技术进行了分析。对各种技术的原理、适用范围、投资、运行成本、占地面积等参数进行了比较，建议各污水厂在选择污泥减量化方案时应结合污水厂自身的特点实施。关键词：污泥处置污泥减量化污泥含水率污水处理经历了百余年的历史，处理技术和管理水平已趋于成熟。但污泥处理技术发展相对滞后，而且伴随工业污水种类和数量的增加，污水厂的污泥性质和种类也在发生变化。而污泥如果得不到妥善处理，会再次污染环境。因此，污泥的有效处理能够使污水处理的环节更加完善。政策要求为全面建设美丽宁波，贯彻落实《宁波市排水行业发展总体规划》，进一步深入解决污泥无害化处置的环境难题。在《浙江省人民政府办公厅关于进一步加强危险废物和污泥处置监管工作的意见》（浙政办发〔2013〕152号）的指导下，根据《宁波市“十三五”固体废物污染防治规划》（甬政办发〔2017〕3号）和《宁波市危险废物与污泥处理处置规划（2015-2020年）》等相关文件的具体要求。以污泥“减量化、无害化、资源化”为基本原则。采取“分级管理、因地制宜，因泥而异、技术多元，分散处理、集中处置”的原则，全面深化提升污泥产生及处置行业整治。按照“厂内干化减量、厂外协同处置”的技术路线，以污水厂出厂污泥含水率60%为基准，含水率40%为标杆，科学制定分类整治提升实施方案并组织实施。相关技术污水厂出厂污泥含水率降至60%以下，目前市场上所采用的技术有：干化+焚烧、干馏炭化、改良板框、污泥干化等工艺。干化+焚烧该技术无需添加辅料，是一种简捷、有效、彻底的污泥处置技术。适用于污泥热值较高、有机物含量较高、重金属等有毒有害物质超标的单个或多个污水处理厂或工业园区污泥集中处置项目。相较于热电厂污泥掺烧技术，污泥干化焚烧处理技术在工艺设计上更具针对性，能够稳定地实现污泥最终处置。处理后的污泥可用于填埋或作建筑材料使用。但该技术能耗相对较高，投资成本和运行成本也相对较高，部分经济欠发达地区难以接受。干馏炭化污泥干馏炭化是指在密封、无氧、高温、不直接燃烧的状态下进行的化学反应。污泥经过高温加热，在干馏和热分解的作用下，转换为气、液、固三态物质，分别为气态的水蒸气、可燃气，液态的冷凝水、焦油，固态的生物有机炭。污泥干馏过程其实质是一个无氧、还原的反应。燃料的燃烧和污泥的干馏分别在两个独立的空间进行。污泥干馏制成的生物炭应用广泛。生物质炭化后产生的生物炭应用于生态与环境领域，可以固碳减排，是一种有效的“碳汇”技术。应用于能源领域，可成为替代煤、石油、天然气的清洁能源。改良板框一般的板框设备污泥含水率可以降至65%左右，无法稳定达到含水率60%以下。改良后的板框工艺有污泥调制后与板框结合技术、真空加热板框等技术。其中，污泥调制后再与板框结合的技术又分多种工艺，以下介绍两种，一种是污泥中添加石灰、铁盐等，再通过板框压缩脱水，污泥含水率可以降至60%以下，但增加了污泥的绝干重量。另外一种是生物沥浸技术，是指利用化能自养的嗜酸性硫杆菌以及耐酸性异养菌共同对污泥作用，产生氧化、络合、吸附或溶解作用，在不添加额外絮凝剂或助凝剂的条件下，从分子生物学的角度改善污泥脱水性能，经高压板框压滤后的污泥含水率降至55～60%。真空加热板框技术是在常规板框的基础上增加了抽真空加热功能，即在隔膜压滤结束后，滤板中通入热水，加热腔室中的滤饼，同时开启真空泵，对腔室进行抽真空，使其内部形成负压，降低水的沸点。滤饼中的水分随之气化沸腾，被真空泵抽出冷凝排放。该技术可以使污泥含水率降至40%以下。污泥调制与板框结合技术添加石灰或铁盐增加污泥干重，生物沥浸技术使含水率50%以下，因此，下文仅对真空加热板框进行对比分析。污泥干化污泥干化技术也有多种工艺，本文介绍两种。一种是低温干化技术，是利用低温热泵除湿原理，采用对流热风干燥的方式对网带上的湿料污泥进行脱水干化减量。同时，利用制冷系统将来自干燥室的湿空气降温脱湿，并回收水分凝结的潜热再次加热干空气，实现除湿与热泵的结合，实现能量的循环利用。该技术可实现目前污水厂污泥含水率80%的无缝对接，使污泥含水率降至30%以下。另一种是圆盘干化工艺，圆盘干燥机采用蒸汽间接换热方式，通过搅拌污泥使水分更快蒸发，该干燥机既适用于污泥半干化，又适用于污泥全干化。干燥机的主体由一个圆筒形的外壳，一根中空轴及一组焊接在轴上的中空圆盘组成，热介质从这里流过，把热量通过圆盘间接传输给污泥。污泥在超圆盘与外壳之间通过，接收超圆盘传递的热，蒸发水分。产生的水蒸气聚集在超圆盘上方的穹顶里，被少量的通风带出干燥机。污泥干化过程产生的蒸汽经尾气引风机排出，维持干燥机及辅助设备、系统管路微负压运行。被抽出的气体（蒸汽和空气混合物)经除尘和冷凝两级处理，废气冷凝液通过管道输送至污水处理厂。技术比较以上几种工艺可归集为两大类，第一类是干化+焚烧和干馏炭化工艺，经过此类工艺处理后污泥含水率降至接近绝干，无需再与电厂等终端单元衔接处置。第二类是改良板框和低温干化工艺，经过此类工艺处理后污泥含水率降至30%～50%之间，需要与电厂等终端单元衔接进一步处置。以上对几种技术的原理进行了介绍，以下从各工艺的使用范围、投资、运行成本、占地面积等因素进行比较分析。详见表1.

表1：各工艺比较类别干化+焚烧干馏制生物炭真空加热板框低温干化进泥含水率98%98%98%98%中间含水率80%80%无80%规模（按含水率80%计）100吨/天100吨/天100吨/天100吨/天核心工艺干化+焚烧干馏板框加热低温干化污泥预期含水率5%5%≈40%≦30%投资成本（万元）5000300030002300吨污泥投资成本（万元/吨）50303023运行成本（元/吨）550～650380～450200～260230～280动力电/天然气电/天然气电/蒸汽电/蒸汽占地面积（m2）2000250015001000最终去向填埋/建材利用生物炭回收焚烧/建材利用焚烧/建材利用干化+焚烧技术因为投资和运行成本均比较高，适宜规模较大的项目。比如某一区域污泥处置中心或较大规模的污泥单厂或工业园区污泥集中处置。污泥处置彻底，可作为建材利用或填埋，不受下游接收单位的限制。干馏炭化技术属于较新颖的工艺，国内成功运行的案例较少。且生物炭虽然有诸多益处，但还未大面积推广使用，出路易受到限制。改良板框技术，适用于新建污水厂或改造的污水厂，需要将原有含水率80%左右的污泥脱水设备废除的项目。如果原含水率80%的污泥处理设施还在正常使用，而报废未免有些可惜。低温干化技术能实现与含水率80%的