污泥分散式污水处理设备处理技术

   1、项目背景

　　某市有第一、第二、第三污水处理厂三座，规模分别为3.5万m3/天、10万m3/天、5万m3/天，因工业污水比例较大，每天产生污泥量约300吨(80%含水率)。为应对环保要求，在第二污水处理厂内建设“深度脱水+阳光干化”为主体的处理工艺，干化后污泥含水率小于40%后外送垃圾发电厂协同处置，实际运行过程中存在以下问题：a.设备损坏较严重，大部分设备都有不同程度的锈蚀情况。b.项目主体采用“板框压滤+太阳能干化”工艺，太阳能干化处理装置受天气与气候、日照时间、空气温湿度等因素的影响，干化装置运行效果不稳定，导致出料污泥的含水率经常超出接收要求。c.太阳能干化工艺需大量抽风换气除湿，导致臭气污染周边环境，因其内部恶臭难以消除，工作环境难以控制。d.建设规模有限，已远远不能满足实际需求。随着进水浓度的增加及污水厂提标改造，污泥产量也与日俱增，积存趋于严重，原处理系统已无法满足实际需求。因此，一种高质、高效、稳定的污泥深度脱水方法已经称为该项目最迫切的需求。

　　2、产泥量分析

　　一污：40吨/d。二污：190吨/d。三污：70吨/d。合计300吨/d。根据上述数据，该地区污水处理厂每万吨污水生产2.28~3.8tDTS/d，折合成含水率80%泥饼，约合每万吨污水生产11.4~19t/d含水率80%污泥。产泥率有如此大波动的主要原因是第一污水处理厂污水性质为生活污水，产泥率2.28tDTS/d，第二、第三污水处理厂污水性质为工业污水，产泥率2.8~3.8tDTS/d。

　　3、污泥建造方式

　　本项目属于技改项目，在厂址选择上有两种考虑方式，即集中建厂和分置建厂。

　　3.1 集中建厂厂址选择考虑运输及实际土地供应因素，在紧邻第二污水处理厂附近进行集中建厂，规模设定为300吨/d。

　　集中建厂优缺点分析：a.便于集中管理、运行管理人员较少。b.工程规模性大，备品备件充裕，公用设备少。c.投资相对较低。d.需新征工程用地，相关手续办理时间长，影响工期要求。e.运输量相对较大，对城市市容影响较大。

　　3.2 分散建厂厂址选择

　　分散建厂考虑在各个污水厂内建设污泥深度处理工程。对第一、第二、第三污水处理厂进行现场调研，确定三个污水处理厂内均有可用利用场地。第二污水处理厂由于阳光干化系统运行不稳定，将阳光干化系统拆除，用于新建污泥处理工程。

　　3.3 分散建厂优缺点分析：

　　a.无需新征工程用地，减少施工周期。b.土地利用效率高。c.减少污泥运输量。d.干化系统产生的废水直接就进排放至本污水厂，减少了集中处理污泥，排水进入一个厂，对污水厂造成的冲击负荷较大。e.每个厂就近使用污水出水作为冷却水，使用后的冷却水就近排放。f.运行管理人员多，管理分散。g.每个厂址均需考虑公用系统。h.投资相对较高。

　　因本工程改造建设周期非常短，综合考虑决定采用分置建设的模式。

　　4、污泥处理方案比选

　　污泥常用处理工艺有“污泥消化”、“污泥脱水”、“污泥干化”、“好养堆肥”、“污泥焚烧”等。本工程改造完成后要求污泥含水率不高于40%，常规机械脱水方式已不适合，确定污泥处理方式为污泥干化。污泥干化又可分为热干化、低温除湿干化及干化工艺的衍生工艺。

　　4.1 污泥热干化工艺

　　污泥干化根据热媒是否与污泥直接接触可分为二类：一类是用燃烧烟气直接进行干化。另一类是用蒸汽或热油等热介质进行间接干化。根据本工程的污泥处置方式为垃圾发电厂协同焚烧处置，含水率要求为40%，及国内外类似工程，适合本工程并具有代表性的热干化工艺有：转盘式干化、桨叶干化、薄层干化。

　　4.2 低温除湿干化工艺

　　低温除湿干化是利用除湿热泵烘干原理，采用热风循环冷凝除湿对污泥进行干化的工艺。该工艺无需引入外界能源(蒸汽、导热油、热风)，其主要设备——污泥除湿干化机是利用除湿热泵对污泥采用热风循环冷凝除湿烘干。污泥水分汽化潜热=除湿热泵水蒸汽冷凝潜热(能量守恒)，干化过程无需接入外界热量，能源消耗为压缩机输入的电耗。除湿干化机相当于除湿热泵及网带输送机(带式干燥)。除湿热泵是利用制冷系统使湿热空气降温脱湿同时通过热泵原理回收空气水分凝结潜热加热空气的一种装置。除湿热泵=除湿(去湿干燥)+热泵(能量回收)结合。除湿热泵可回收所有排风过程潜热和显热，不向外界排放废热。经该工艺处置后的市政污泥，含水率可稳定降至40%以下。

　　4.3 热干化衍生工艺：

　　有机无机分离+干化工艺有机无机分离技术原理是通过对污泥进行改性从而破坏污泥粘性，再将其中的有机物、无机物进行分离，分离后的有机污泥热值提升50%以上，再通过机械做功和热能交换原理去除其中的大部分含水(机械脱水+热干化)，使污泥能够最大程度减量，再进入电厂掺烧，可大幅降低能耗。分离出的无机物不含有机成分，可脱水后直接作为建材使用。

　　4.4 污泥处理工艺方案确定

　　4.4.1 各种工艺方案对比如表1。

　　4.4.2 工艺方案确定

　　综上所述：以上三种工艺路线均可以实现污泥含水率降低到40%以下的要求。

　　污泥热干化工艺是较为成熟的污泥处理工艺，应用广泛，但结合本工程要求：污泥处理场地分散、施工周期、设备供货、安装、调试周期短，土建尽量简单、可分开模块化处理、有成熟稳定的运行经验等限制条件进行分析，项目附近无可用蒸汽、热水等热源，从远处引蒸汽管道进厂耗时较长，因此在本项目中暂不考虑采用热干化工艺。

　　低温除湿干化工艺方案很适合目前分散建厂的设计条件，且其消耗的能量主要为电能，取用方便，建设周期短，投资低、见效快，比较适合本项目。综上确定“本工程推荐低温除湿干化工艺。”

　　5、结论

　　本工程采用分散建厂方式，考虑远期污泥量的增加及产品模块化特点，确定建设规模为：一厂建设规模50t/d。二厂建设规模200t/d。三厂建设规模100t/d。该设置方式符合技术可行、经济合理的要求。