一种污泥联合干化处置工艺介绍

文_成海泉 朱林坤 南通万达锅炉有限公司

我国城市化建设快速推进，截至2020年底国内污水处理厂建成量超过10000座，由此水污染问题得到了有效改善，但同时污水处理的二次产物-污泥也随之大量产生，截至2020年底污泥年产量超过6000万t。由于污泥含水量高而且体积庞大，且含有大量有毒有害物质并且散发臭味，因此污泥无害化处置已经成为迫切的任务。

近年来，结合西方发达国家已经形成的多种污泥干化技术以及国内固废处置企业多年来的实践经验，污泥的资源化及能源化利用已经成为国内污泥处置行业的发展方向。如何选择有效的污泥处理处置技术，主要判断标准是该技术工艺是否充分资源化利用，且处理成本较低，并使污泥充分实现减量化、稳定化、无害化和资源化。

1 污泥干化技术概况

从目前国内已建成的污泥处理处置项目来看，常见的污泥干化技术有污泥常温深度脱水技术、污泥间接式热干化技术两类，但均存在一定的优缺点，其中污泥常温深度脱水技术折算成每吨80%的污泥干化成本为55元/t，但是该工艺路线影响后续污泥的焚烧处置，不利于污泥进一步实现无害化、减量化。而污泥间接式热干化技术需要消耗大量的热量，成本基本上达到150元每吨 80%湿污泥，成本过高成为制约该技术工艺路线的主要因素。

1.1 污泥常温深度脱水技术

污泥常温深度脱水技术是一种低成本且安全稳定的湿污泥深度脱水技术，仅通过污泥加药多元调质以及机械压滤的方式把含水量80%以上的湿污泥降至50%～65%含水率。该技术添加化学物质（石灰、絮凝剂、强碱等药剂）以实现含水率的下降及稳定化，但由于会造成污泥干基增量以及污泥特性的破坏导致后续焚烧、堆肥等处置受限，该应用越来越多的地被排除在备选方案之外。为实现污泥深度脱水至含水率达到50%左右，该工艺过程化学药剂过量添加导致污泥干基增量严重、后续焚烧处置过程烟气排放不达标、后续堆肥利用污泥中有机物的热值及肥力受限；导致、后续填埋过程渗滤液关键参数超标。由此可知：单独使用此工艺实现污泥一次处置达到50%含水率是不利于后续工艺实现污泥资源化、无害化处置。

1.2 污泥间接式热干化技术

污泥间接式热干化技术是指利用高温饱和蒸汽或导热油，通过桨叶式、圆盘式污泥干化设备间接加热湿污泥，使湿污泥中部分水分蒸发的一种工艺。该技术能同时实现污泥的减量化、无害化、稳定化、资源化的要求。工业化应用较为广泛的是采用高温饱和蒸汽释放的汽化潜热对80%含水率湿污泥进行加热，蒸发其中部分内水及外水，高温饱和蒸汽释放汽化潜热后经冷凝器冷凝后进入厂内蒸汽发生设备给水系统进行循环使用。湿污泥中蒸发出来的水蒸气及不可凝气体，首先进入旋风分离器除尘，然后进入喷淋塔洗涤冷凝为废水进入污水管网，不可凝废气则达标处理后排放。由此可知，此技术运营成本较高，且需额外热源，仅适合有热源供应的大中型污泥处置企业。

2 污泥联合干化处置系统

现有的污泥常温深度脱水和污泥间接式热干化工艺均为单独应用，干化处理处置过程存在二次污染或经济性差等问题，充分发挥不同污泥干化技术的优势并联合应用两种工艺成为一种新的思路。

污泥干化联合处理系统主要采用污泥常温深度脱水和污泥间接式热干化二套系统串联运行。采用常温深度脱水工艺，可将脱水污泥含水率从80%左右降至65%左右。串联采用桨叶式污泥干化机，以高温饱和蒸汽为热源，将污泥干化至40%含水率。该联合工艺可以有效降低常温深度脱水工艺对后续焚烧处置的影响，也能充分减少间接式热干化技术的运营成本。前端常温深度脱水工艺仅需要将80%以上含水率的湿污泥干化至65%含水率，该工艺过程化学药剂的添加数量较一次干化至50%含水率的技术方案低40%左右，有效降低对后续污泥焚烧处置的影响。污泥间接式干化入口污泥含水率65%，采用联合干化技术能够实现该干化工艺投资成本减半，单位运营成本减半的效果。

2.1 工艺流程示意图

污泥联合干活处置工艺流程见图1。

图1 污泥联合干化处置工艺流程图

2.2 工艺流程说明

如图1所示，本污泥联合干化处置工艺联合采用污泥常温深度脱水和间接式热干化技术。含水率80%左右的湿污泥经湿污泥泵进入调理池，加药剂调理调质后进入板框压滤机进行压滤深度脱水，深度脱水后的污泥平均含水率在65%左右，脱水污泥通过螺旋输送设备送至桨叶式污泥干化机进行最终热干化处置。桨叶式污泥干化机采用0.5MPa的饱和蒸汽分两路分别进入桨叶式污泥干化机的夹套和空心桨叶轴内腔，以传导加热的方式对深度脱水污泥进行热干化处理。桨叶轴的转动使脱水污泥翻转、破碎，并充分与加热后的干化机筒体和空心桨叶轴接触，从而使污泥的部分内水及外水大量蒸发，最后颗粒状的含水率40%左右的污泥由干污泥输送系统送至干污泥仓供后续焚烧处理。

污泥在桨叶式污泥干化机内的干化过程在封闭状态下进行，有机挥发物不可凝气体、粉尘及水蒸汽在密闭环境下引入旋风分离器，分离出废气中直径大于15μm的粉尘颗粒；除尘后的废气进入洗涤塔进行二次除尘及废水冷凝；经过二次除尘及冷凝后的80℃不可凝气体直接引入尾气处理系统进行处理，避免了对环境的污染。

3 结语

目前国内污泥干化技术正在探索发展阶段，再加上污泥特性不稳定，已有的污泥处置项目运行问题较多。

联合使用污泥常温深度脱水干化技术、污泥间接式热干化技术对湿污泥进行分段式干化处理。能够克服单独采用污泥深度脱水过程中药剂添加过量导致干基增量严重、形成二次污染、导致后续焚烧的严重结焦及焚烧设备受热面高低温腐蚀等问题；同时克服单独采用污泥间接式热干化技术所需要的高投入及高能耗的难题。该污泥联合干化系统在有效控制干污泥后续焚烧系统焦结的前提下适量添加药剂既可降低进入间接式热干化系统的污泥含水率，又可有效降低污泥间接式热干化所需要的初期投资及运营成本。