山東省某污水處理廠污泥處置項目工程設(shè)計
行業(yè)動態(tài)
目前，我國污泥處理處置技術(shù)主要有：穩(wěn)定填埋、干化焚燒+填埋、干化+土地利用、厭氧消化/好氧堆肥+土地利用、干化+熱解、燒制+建筑材料。實際運行中，污泥處理過程基本實現(xiàn)了減量化，但處置端未實現(xiàn)真正的穩(wěn)定化、無害化、資源化，存在嚴重的二次污染風(fēng)險。本項目采用的“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”工藝，將污泥初步機械脫水之后經(jīng)熱處理法進行干化，可將污泥含水率降低至20%～30%，減量化明顯且產(chǎn)物熱值高，大大增加了污泥終端處置出路。
1 泥量確定
截至2019年底，山東某污水處理廠總設(shè)計處理規(guī)模為15萬m3/d，實際處理規(guī)模達到近20萬m3/d，日均產(chǎn)泥量已突破220t。依照遠期預(yù)測，至2030年污水總量將達到35～40萬m3/d，污泥量將達到350～470t/d（含水率80%）?？紤]到生活污水增加及出水水質(zhì)提標的可能性，污泥量會有一定量的增加，因此污泥處置工程設(shè)計規(guī)模按600t/d（含水率80%）分期建設(shè)，其中一期工程污泥處置規(guī)模為300t/d，二期污泥處置規(guī)模擴建至600t/d。
2 技術(shù)路線確定
根據(jù)《山東污泥處理處置規(guī)劃》，本項目污泥的處置出路為焚燒后用作建材或填埋。污泥焚燒又可分為污泥單獨焚燒和協(xié)同處置2種方式。協(xié)同處置方式是通過污泥干化工藝將含水率80%的污泥降至30%后運至電廠或垃圾焚燒廠進行焚燒，是投資較為經(jīng)濟的污泥處置方式。污泥協(xié)同處置可與電廠或垃圾焚燒廠公用煙氣、飛灰等處理裝置，因此所需投資運行成本大幅降低。自建污泥焚燒系統(tǒng)相對獨立，系統(tǒng)投資高，但焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣含有臭氣、氮氧化物、二惡英等污染物，全部妥善處理的費用很高。兩者相比，本項目選定協(xié)同焚燒。
污泥燃燒過程中，污泥帶入爐膛內(nèi)的水分都以水蒸氣的形態(tài)排出，蒸汽以汽化潛熱的形式帶走了燃料中的能量。若直接燃燒含水率80%的污泥，污泥中的水分會吸收大量的熱，對鍋爐燃燒的穩(wěn)定性及鍋爐的設(shè)備材質(zhì)要求較高。因此大規(guī)模焚燒污泥必須要降低污泥的含水率?？紤]到節(jié)省投資和運行費用，本項目先通過深度脫水對污泥進行初步減量后再進行干化處理，達到污泥較大程度減量化目的的同時，較大限度地降低了項目的投資和運行費用。因此，本項目技術(shù)路線確定為“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”后運至電廠協(xié)同焚燒。
3 工藝流程
含水率為80%的污泥通過污水廠的污泥運輸車送入處理廠內(nèi)的濕污泥緩存?zhèn)}，為防止臭氣擴散，料倉車間設(shè)置電動卷簾門，料倉做密閉加蓋，卷簾門和料倉蓋在卸泥時打開，卸泥后關(guān)閉，且車間和料倉內(nèi)做負壓臭氣收集。料倉內(nèi)的污泥經(jīng)輸送機輸送至連續(xù)深度脫水設(shè)備經(jīng)處理后污泥含水率降至70%，然后進入低溫干化系統(tǒng)，除濕干化后污泥含水率降至30%，干化后污泥運至發(fā)電廠摻燒，系統(tǒng)內(nèi)的廢水回到污水處理廠進行處理。
4 工程設(shè)計
4.1 廠區(qū)布局
本項目工程占地約17000㎡，一期污泥干化車間、除臭裝置布置在廠區(qū)東側(cè)，一、二期共用變配電室布置在廠區(qū)東南角，在廠區(qū)西側(cè)預(yù)留二期污泥干化車間、除臭裝置安裝位置。
按照工藝設(shè)計，本期污泥干化單體主要有污泥脫水干化車間（1座）、生物濾池除臭設(shè)備基礎(chǔ)（1座）、高壓變電室（1座）、地磅設(shè)備基礎(chǔ)（1座）、門衛(wèi)（1座）。
污泥干化廠廠區(qū)主要建筑物結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。一期污泥干化車間廠房地上建筑面積3756㎡，預(yù)留二期污泥干化車間廠房面積2188㎡。
4.2 濕污泥緩存料倉
該項目使用4套容積為60m3的滑架料倉儲存和輸送含水率80%的市政污泥。料倉采為矩形平底結(jié)構(gòu)、重力卸料的高架料斗結(jié)構(gòu)型式，儲存的污泥僅靠重力自動下落。倉底配有滑架裝置，將污泥納入雙軸螺旋輸送機將污泥輸出。
自卸式污泥運輸車運來的污泥直接倒入滑架料倉內(nèi)，料倉頂部設(shè)有液壓驅(qū)動的活動倉門，活動倉門下方安裝鋼格柵板，防止大塊的硬物進入料倉內(nèi)。運泥車卸料前，先打開該活動門，卸料完畢后，關(guān)閉該活動倉門。每套料倉底部設(shè)置1套滑架裝置和1個出料口，每個出料口都有液動插板閥和雙軸螺旋輸送機，滑架裝置由液壓缸驅(qū)動，于倉底往復(fù)運動。
4.3 藥劑投加設(shè)備
（1）干粉自動投加設(shè)備（固化劑投加量200～1000kg/h）。污泥改性劑自動投加系統(tǒng)是將一定量的改性粉劑存放在1個特制的立式圓形儲罐內(nèi)，粉料入倉時產(chǎn)生的粉塵由微孔收塵器收塵，吸附在微孔管表面的粉塵由振打器激振下落回粉料倉。存儲的粉料經(jīng)振蕩器疏松均勻下料，變頻調(diào)速給料機定量給料，粉狀物料經(jīng)由管鏈輸送機輸送至4套稱量料斗和定量投加裝置，分別為4套污泥深度脫水帶式機提供藥劑。
（2）改性劑溶解投加設(shè)備（流量范圍不大于500L/h）。整套裝置包括改性劑拆包機、定量加藥器、溶解槽及攪拌器、流量計、計量泵、轉(zhuǎn)運泵及內(nèi)部管道閥門、液位傳感器和控制箱。
（3）一體化污泥改性設(shè)備（處理能力4～5m3/h）。污泥藥劑混合系統(tǒng)主要設(shè)備為一體化污泥改性裝置，其主要工作方式為利用攪拌剪切污泥，并同時將污泥與污泥藥劑混合向前推送避免混合物料在筒體后部堆積，達到連續(xù)均勻混合的目的。該設(shè)備主要用于待脫水污泥與改性藥劑的混合攪拌，經(jīng)過混合攪拌處理后的污泥進入帶式污泥深度脫水設(shè)備進行壓榨脫水。
4.4 污泥深度脫水帶式機
含水率為80%的污泥與污泥改性劑充分混合、反應(yīng)、調(diào)質(zhì)后，經(jīng)高壓壓榨脫水至含水率70%左右。
污泥深度脫水帶式機是由上下2條拉緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S型經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水?dāng)D壓出來，獲得含固率較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥的深度脫水。污泥深度脫水帶式機含有低壓、中壓、高壓、超高壓4個壓濾區(qū)，壓濾動作均由氣動元件自動控制，根據(jù)污泥性質(zhì)及處理要求變頻調(diào)節(jié)。
本項目配置4臺（3用1備）污泥深度脫水帶式機，單臺處理能力4.0～5.0t/h。
4.5 低溫干化系統(tǒng)
經(jīng)污泥深度脫水帶式機脫水后的含水率70%的污泥，進入低溫干化系統(tǒng)進一步干化到含水率30%，再經(jīng)輸送系統(tǒng)輸送至干泥料倉儲存。
低溫干化技術(shù)利用除濕熱泵對污泥采用熱風(fēng)循環(huán)冷凝除濕烘干，由于污泥水份汽化潛熱等于除濕熱泵水蒸汽冷凝潛熱，干化過程無需接入外界熱量，能源消耗為壓縮機輸入的電耗。除濕熱泵烘干與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥的區(qū)別在于空氣循環(huán)方式不同，干燥室空氣降濕的方式也不同。除濕熱泵烘干時空氣在干燥室與除濕干燥機間進行閉式循環(huán)，不排放廢熱；傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥是利用熱源對空氣進行加熱，同時將吸濕后空氣排放的開式系統(tǒng)，排放廢熱，能源利用率低。
本項目配置4套低溫干化帶式機，單臺設(shè)備去水量1600kg/h。
4.6 除臭系統(tǒng)
除臭系統(tǒng)主要功能是收集和處理部分產(chǎn)生臭味區(qū)域的臭氣，如污泥料倉、污泥深度脫水干化系統(tǒng)等區(qū)域，對設(shè)備點源除臭和干化車間空間除臭。
臭氣經(jīng)臭氣收集系統(tǒng)有效收集后，平流進入洗滌池，完成臭氣中水溶性及酸性物質(zhì)的吸收、除塵、加濕和調(diào)節(jié)pH值的預(yù)處理，然后進入生物濾池過濾區(qū)，污染物從氣相中轉(zhuǎn)移到生物膜表面，在微生物的氧化分解下去除。
各構(gòu)筑物臭氣收集原則上按有人活動與否分為2種形式，結(jié)合工程實際經(jīng)驗，擬定設(shè)備和密封通道換氣頻率為8次/h，確定項目的除臭風(fēng)量為45000m3/h。
5 效益分析
本項目設(shè)計規(guī)模為300t/d（含水率80%），采用“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”工藝，將污泥含水率從80%降至30%后外運至電廠協(xié)同焚燒。污泥由300t/d減量至96t/d，減量化明顯，大幅降低了污泥處置費用和處置難度。同時通過增加深度脫水段對低溫干化工藝進行優(yōu)化，可降低電耗40%以上，降低運行成本20%以上。
6 結(jié)論
污泥處置并沒有較優(yōu)方式，需要因地制宜地制定方案，是一個系統(tǒng)性的工程。本項目創(chuàng)新的“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”工藝減量化明顯，產(chǎn)物熱值高，可進行協(xié)同焚燒或用于園林綠化、土壤改良基質(zhì)土制備原料等多種出路。
本工藝路線是對低溫干化工藝的優(yōu)化，具有以下優(yōu)勢：
（1）經(jīng)濟性。增加深度脫水段對污泥進行初步減量后再進行低溫干化處理，在滿足污泥較大程度減量化的同時，通過增加投資和運行成本均較低的機械脫水段進行二次脫水，降低低溫干化段的投資和能耗，從而降低系統(tǒng)整體的投資和運行成本。
（2）安全性。該工藝運行溫度較低，干化階段溫度僅為70℃，并且操作環(huán)境中無粉塵產(chǎn)生，無爆炸風(fēng)險，具備良好的安全性。
（3）靈活性。干化熱源可采用電或者余熱，技術(shù)適用性廣。
本項目的成功實施對城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置工藝的選擇具有一定的示范意義。
