低温除湿干化工艺在污泥处置中的应用

低温除湿干化工艺在污泥处置中的应用

　　低温除湿干化是近年开发出的污泥处置新工艺，由于其具有能耗低、干化条件易于控制、安全性高的优点，已逐渐被人们所关注。本文拟通过对比分析及技术经济评价，以对低温除湿干化工艺在污水处理厂污泥处置中的可行性进行研究，并为污泥处置工艺选型提供帮助。

　　1、项目简介

　　1.1工程背景

　　某市污水处理厂近期处理规模为t/d，远期处理规模t/d。主体污水处理工艺采用“改良A/A/O生物反应池+混合反应沉淀池+纤维转盘滤池”，尾水经过二氧化氯消毒后排放。

　　1.2设计进水水质

　　分析该厂服务范围内用水大户及发展规划的调研，结合周边污水处理厂进水水质情况，确定该工程设计进水水质，详见表1所列。

　　按照环保部门要求，该工程出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级水质排放标准的A标准(见表2)。

　　1.3污泥处理概况

　　1.3.1近期污泥处理量

　　剩余污泥量：6400kg/d(绝干泥)，含水率99.2%，折合体积为800m3/d。

　　化学污泥量：627kg/d(绝干泥)，含水率99%，折合体积为62.7m3/d。

　　1.3.2远期污泥处理量

　　剩余污泥量：kg/d(绝干泥)，含水率99.2%，折合体积为1333.4m3/d。

　　化学污泥量：1045kg/d(绝干泥)，含水率99%，折合体积为104.5m3/d。

　　1.3.3污泥处置出路

　　出路一：污泥脱水后含水率≤60%，污泥外运填埋处置。

　　出路二：污泥干化处理后含水率≤50%，外运至市垃圾焚烧发电厂，进行焚烧处置。

　　1.4工程内容

　　基于上述两污泥处置出路，通过对不同污泥处理工艺的对比分析，最终确定污水处理厂污泥处理工艺。

　　2、污泥深度脱水工艺的选择

　　2.1填埋出路的污泥处理工艺

　　目前，污水处理厂内应用较多的是带式压滤机、板框压滤机和离心脱水机三种。

　　板框压滤机一般为间歇操作，其设备大，基建设备投资较高，不能24h连续运行，土建费用也较高。但该型脱水机脱水效果好，泥饼含水率在65%~60%以下，运输量较小，可节省运输费用。

　　带式压滤机具有脱水效率高，能源省，投资省等优点，应用实例众多。脱水后泥饼含水率较高，一般为78%~80%。

　　离心脱水机结构紧凑，附属设备少，在密闭状况下运行，卫生条件好，能长期自动连续运行，费用低。但噪音较大，电耗较高。脱水后泥饼含水率一般为70%~75%。

　　基于以上分析，考虑到出路为填埋时要求出泥含水率达到60%以下，因此采用板框压滤机作为污泥脱水设备具有一定优势。

　　2.2污泥焚烧处置时的污泥处理工艺

　　在处置出路为焚烧时，污泥需深度脱水至含水率50%以下。目前满足该要求的工艺主要有传统污泥干化工艺和污泥低温干化工艺等。

　　2.2.1传统污泥干化工艺

　　传统污泥干化工艺主要是通过直接或间接加热的形式，降低污泥含水率。目前主要的干化工艺包括卧式薄层干化工艺、流化床工艺、盘式干燥工艺等。

　　2.2.2污泥低温干化工艺

　　污泥除湿干化机的主要原理是利用干燥热空气为干燥介质，通过除湿热泵使污泥中的水份吸收空气中的热量汽化至空气中，从而进入冷凝装置冷却后排出系统，达到干燥目的。空气为对流干燥的载热载湿介质。

　　在传统污泥干化工艺中，卧式薄层干化工艺具有安全性高、能耗较低、尾气产生量小、对不同污泥适应性强、无需返混等优势。因此，拟对卧式薄层干化工艺和污泥低温干化工艺作为污泥干化工艺比选方案，其比较如表3所列。

　　从表3可以看出，污泥低温干化工艺设备费用和运营成本较低，可回收部分能量，能源利用效率高，较传统污泥干化工艺有明显优势。因此，在焚烧出路时，污泥深度脱水工艺推荐采用污泥低温干化工艺。

　　3、污泥深度脱水工艺设计

　　3.1污泥板框压滤工艺设计

　　3.1.1设计参数

　　土建按5.0万m3/d实施，设备按3.0万m3/d安装。

　　剩余污泥量：6400kg/d(绝干泥)，含水率：99.2%，折合体积为800m3/d;化学污泥量：627kg/d(绝干泥)，含水率：99%，折合体积为62.7m3/d。

　　压滤机工作周期：≤3.5h;压滤机工作压力：≤1.5MPa;工作时间：16h/d;脱水泥饼含水率：≤60%;调理药剂：FeCl3+CaO。

　　3.1.2工艺流程

　　工艺流程为带式浓缩——污泥调理——板框脱水——填埋，具体详见图1所示。

　　3.1.3构、建筑物(见表4)

　　3.1.4主要设备

　　(1)带式浓缩机：2台(近期1用1备);设备参数：Q=50m3/h，P=3kW。

　　(2)板框压滤机：2台(近期1用1备);设备参数：处理量9t干泥/d，P=13kW。

　　(3)石灰加药装置系统：1台;设备参数：V=20m3，P=13kW。

　　3.2污泥低温除湿干化工艺设计

　　3.2.1设计参数

　　土建按5.0万m3/d实施，设备按3.0万m3/d安装。

　　剩余污泥量：同板框压滤机方案。

　　工作时间：24h连续运行；泥饼含水率：≤50%。

　　3.2.2工艺流程

　　工艺流程为叠螺脱水机——低温除湿干化——焚烧，具体详见图2所示。

　　3.2.3构、建筑物(见表5)

　　3.2.4主要设备

　　(1)叠螺脱水机：2台;设备参数：处理量5t/d，P=6.75kW。

　　(2)板框压滤机：2台(近期1用1备);设备参数：处理量5t/d，P=6.75kW。

　　(3)石灰加药装置系统：1台;设备参数：V=20m3，P=13kW。

　　4、污泥深度脱水工艺技术经济分析

　　4.1板框压滤工艺投资及运行成本分析

　　根据污泥板框压滤工艺设计，对其投资及运行成本进行分析，结果如下。

　　4.1.1投资(见表6)

　　4.1.2成本(见表7)

　　4.2低温除湿干化工艺投资及运行成本分析

　　根据污泥低温除湿干化工艺，对其投资及运行成本进行分析，结果如下。

　　4.2.1投资(见表8)

　　4.2.2成本(见表9)

　　4.2.3焚烧发电收益

　　采用低温除湿干化后的污泥运送至市垃圾焚烧发电厂进行焚烧处理。根据污泥相关参数初步核算，其发电量约2822.40kW·h，发电收益按0.5元/kW·h计算，则其收益为1411.20元/d。

　　综上所述，污泥低温除湿干化工艺较板框压滤工艺的投资及成本均稍高。但板框压滤工艺处理后污泥中混有大量石灰等药剂，无法进一步资源化利用，而低温除湿干化工艺的出泥经焚烧发电后可产生一定收益。因此，低温除湿干化工艺在技术经济方面具有一定优势，也更加符合国家政策要求。

　　5、结论

　　(1)污泥低温除湿干化工艺响应了国家对污泥处理减量化、稳定化、资源化的政策要求，是一种适用于污水处理厂污泥处理的新工艺。

　　(2)在有条件对污泥进行焚烧发电处置时，低温除湿干化工艺的出泥经焚烧发电后可产生一定收益，因此低温除湿干化工艺在技术经济方面较传统板框压滤工艺具有一定优势。(来源：天津市市政工程设计研究院)