惠州市惠阳区污泥干化处理工程的设计与建设分析

张 鑫

（绿色动力环保集团股份有限公司，广东 深圳 518057）

随着惠州市惠阳区社会经济的蓬勃发展，市政污泥、餐厨垃圾和粪便的产生量飞速增长。它们属于高水分、高有机质废弃物，成分复杂，不可简单地混合焚烧，当前迫切需要建造相关设施进行处理。近年来，政府和社会资本合作（PPP）模式已逐渐应用于环境保护领域。惠州市惠阳区污泥、餐厨垃圾、粪便无害化处理PPP 项目（简称三合一项目）正是在此背景下规划建设，同步解决污泥、餐厨垃圾、粪便问题，污泥干化处理工程为此项目的污泥处理部分。

三合一项目近期设计规模为600 t/d，其中，市政污泥为300 t/d，餐厨垃圾为200 t/d，粪便为100 t/d；远期设计规模增至1 200 t/d，各处理单元扩大一倍。本项目服务人口为86.14 万人，是广东省重点项目及惠州市惠阳区民生工程之一。厂区占地面积为19 115.95 m2，项目涉及三大处理单元，即污泥干化系统、餐厨垃圾预处理系统、粪便预处理系统。污泥干化处理工程于2020 年10 月开始启动建设，2022 年5 月建成运行。

1 工艺路线选择

生活污泥的典型处理工艺有堆肥、干化、焚烧等[1-3]。堆肥所需场地面积大，处理周期长，随着环境标准的日趋严格，项目难以持续。经过浓缩机械脱水后，污泥含水率在80%左右，热值低于单独焚烧工艺要求[4]。与堆肥和焚烧相比，污泥干化占地面积小，对热值没有要求，干化污泥处置方式灵活，不受外部条件限制。本项目位于惠州市惠阳区榄子垅环境园内，可以利用垃圾焚烧发电厂的余热蒸汽作为干化热源，干化污泥可送入垃圾焚烧炉进行掺烧，实现资源化利用。因此，本项目采用“污泥干化+掺烧”工艺。

2 污泥干化系统工艺设计

如图1 所示，污泥干化系统由多个部分组成，主要包括湿污泥接收、储存及输送，污泥干化，蒸汽供应及其凝结水回收，尾气处理，干污泥输送。污泥干化设置3 条生产线，每条线处理能力为100 t/d（脱水污泥），湿污泥接收储存仓与桨叶式干燥机采用一对一给料方式。污泥由环卫卡车运输至垃圾卸料大厅，通过污泥卸料口倒入平台下方的湿污泥接收仓。仓底设置液压驱动破拱滑架，连续不断地将污泥输送至仓底液压双轴螺旋输送机，再通过污泥柱塞泵将其输送至干化机内。经桨叶式干化机处理，市政污泥含水率由80%降至40%。干化热源为垃圾焚烧发电厂汽机一抽蒸汽，经减温减压后进入干化机的空心转轴、桨叶盘片和夹套腔体中，将热量间接传递给腔体外的污泥，促进污泥水分蒸发。污泥蒸发的水汽和带出的少量粉尘进入尾气处理系统处理，先进入尾气除尘器，后进入冷却器，水汽被冷却成水，流入废水箱，然后泵送至厂区污水处理系统处理，不凝尾气通过风管输送至焚烧厂用作焚烧炉一次风。加热用蒸汽在换热过程中冷凝成水，这些冷凝水洁净，收集后通过管道回到焚烧厂热力循环系统。干燥后的污泥由污泥刮板输送机送至干污泥仓，干污泥仓底设置加强型滑架及带有凸齿的螺旋给料机，使干污泥不易板结，排料连续稳定。干污泥由专用车辆送到焚烧厂垃圾库，与垃圾掺烧。

图1 污泥干化系统工艺流程

2.1 主要工艺参数

市政污泥处理量为300 t/d，含水率为80%，干化污泥的含水率为40%。垃圾焚烧系统蒸汽机的一级抽汽减温减压器压力为0.6 ～0.7 MPa，温度为165 ～170 ℃，设计使用量为11.25 t/h。干化机内腔负压为50 ～100 Pa。干化机转轴转速为0 ～9 r/min，实际为0 ～3 r/min。载气量为5 000 m3/h（单线）。

2.2 主要设备选型

污泥接收储存仓有3 座，储存量为200 m3；输送泵有3 台，输送量为8 m3/h；干化机有3 台，采用四轴桨叶式干化机，换热面积为240 m2。尾气除尘器有3 台，除尘率不小于90%；尾气冷凝器有3 台，换热面积为350 m2；尾气循环风机有3 台，流量为7 000 m3/h，全压为9 000 Pa。刮板输送机有2 套，输送量为12 m3/h；干污泥储存仓有2 座，容积为180 m3；减温减压器有1 套，流量为15.6 t/h；高浓度臭气风机有2 台，风量为12 000 m3/h，全压为3 600 Pa。

2.2.1 污泥仓选型

（1）湿污泥仓选型。为保护系统设备，湿污泥料仓卸料口设置钢制格栅。格栅采用下沉式设计，防止污泥飞溅。仓底设置破拱滑架，破拱滑架水平安装于料仓底部，于仓底做往复运动，能有效地将污泥铲起并推入卸料设备中。卸料设备采用双轴螺旋给料机，能连续、平稳地进入污泥输送泵，实现高喂料比。

（2）干污泥仓选型。干化污泥流动性差，容易结块，黏性大，容易黏附在斜面上板结成块。干污泥仓采用锥形斗通过重力方式出泥，污泥极易在锥斗收口处卡料，难以通过机械、振打等方式消除。因此，干污泥仓底设置推泥滑架，通过滑架与螺旋出料机的动作配合将干污泥排出。

2.2.2 干化机设备选型

干化机是污泥干化工程的核心设备，对工程的成功运行起关键作用。干化机的4 条转轴并排布置，贯穿头尾，每条转轴设置多排桨叶片，桨叶片与转轴垂直，均为中空结构并相互连通，相邻轴间的桨叶交错重叠。通过转轴的转动，桨叶对污泥进行搅动，桨叶上设置的刮片可以刮掉相邻桨叶片上的污泥，使换热面保持更新，加快热交换和水分蒸发。污泥含砂率高，干燥机对转轴和桨叶表面进行碳化钨防磨喷涂处理，有效控制设备磨耗。

2.2.3 干污泥输送设备选型

污泥输送设备有多种选择，包括皮带输送机、螺旋输送机和刮板输送机等。干化污泥含有一定水分，黏性较大，容易粘在皮带上，皮带转到下方时，污泥会掉落，弄脏下方，螺旋输送机不适用于长距离输送[5]。污泥刮板机在刮板和壳体内衬超高分子聚乙烯板，使污泥容易脱落，降低设备运转噪声和功率。刮板机具有良好的气密性，结合臭气抽风系统，保证臭味不会从机壳泄漏。

3 工程建设重难点

3.1 重点

一是重大设备吊装。污泥干化机是干化工程的核心设备（整机出厂运输），也是尺寸和质量最大的设备，设备安全就位是工程顺利进行的关键节点。干化机尺寸为12.0 m×5.2 m×3.0 m，质量为75 t，数量为3 台，受车间空间及设备基础所限，吊车无法就近吊装，较远的干化机需要另一台小吊车辅助共同完成设备就位。为确保吊装安全顺利进行，要制定专项方案并论证审查。吊装作业前，对相关地面进行压实，起吊前进行试吊，确认安全后，正式吊装设备。二是考虑与整个园区的协调、衔接。项目废物在园区内协同处置，包括干污泥，项目建设、运营阶段均需要重点考虑与整个园区的协调、衔接。

3.2 难点

一是系统复杂。污泥干化处理工程是三合一项目的子单元，项目包含污泥、餐厨垃圾、粪便等废物的处理，涉及多个处理单元。同一园区内协同处置多种物料，系统复杂、建设内容繁多是本项目的难点，要合理选择工艺路线，充分考虑园区已有设施，发挥集约建设的经济效益、环境效益，统筹考虑各项物料的流通，实现建设目的。二是建设密度大，土建和安装工程集中。三合一项目厂区布置7 个功能区，即主处理车间区、厌氧处理区、除臭区、低浓度污水处理车间区、冷却系统区、消防水池及泵房区、远期预留高浓度污水处理区，主处理车间区包括污泥处理车间、餐厨粪便处理车间等，厌氧处理区包括发酵罐、出料暂存区、水解罐、脱水间、应急燃烧火炬基础、气浮出水及粪便暂存池、沼气储柜、油脂罐。受周围山体影响，场地的形状、大小受限，因此项目设施、设备单元布置十分紧凑，设计时要合理布置，确保间距得当，充分利用土地。这给土建施工、设备安装带来不少难点，如容易发生交叉施工作业、材料堆放面与施工面交叉、施工道路被占用等。要精心规划施工作业面、设备材料进场路线和占用时间，划分好公共区域的设备材料堆放区，根据工程进度计划落实土建交付、设备材料进场和工程安装的时间，减少公共区域和交叉区域不同工序间的相互影响时间，保障工程安全、有序进行。

4 结论

目前，惠州市惠阳区污泥干化处理工程已顺利投入运行，污泥得到高效集中处理，同时污染物的排放也得到有效控制。污泥干化与垃圾焚烧发电具有显著的协同效应，为土地资源的集约利用及生态环境的改善提供良好示范。随着城市化的推进，有必要探索节省土地、综合影响小并能与周边环境相协调的废物处理模式，而污泥、餐厨垃圾、粪便无害化集中处理项目是一次很好的尝试，为后续同类项目的设计和施工提供借鉴。