編者按

污泥含水率由97%減至<40%，一步到位——低溫真空脫水干化工藝是在板框壓濾機(jī)的基礎(chǔ)上增加抽真空和加熱系統(tǒng)，可在一套設(shè)備內(nèi)完成壓濾脫水和熱干化的過程，使污泥含水率從97%降至30%~40%。廣州某污水處理廠污水處理規(guī)模為10萬m3/d，采用該工藝實現(xiàn)了污泥減量，出泥含水率降至40%以下。

作者簡介：李亮（1984-），男，漢族，河北石家莊人，碩士，中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司工程師，主要從事水處理、給排水管網(wǎng)、城市防洪排澇等設(shè)計咨詢工作。

廣州市為更快、更好地解決污泥的問題，要求所有污水處理廠進(jìn)行廠內(nèi)污泥干化減量，處理至含水率40%。某污水處理廠根據(jù)要求，采用低溫真空脫水干化工藝，完成了污泥廠內(nèi)干化減量。

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污水廠概況

該污水處理廠總設(shè)計規(guī)模為40萬m3/d，現(xiàn)狀處理規(guī)模為10萬m3/d。處理工藝為：進(jìn)水→粗格柵及進(jìn)水泵房→曝氣沉砂池→改良A2O生物池→二沉池→纖維轉(zhuǎn)盤濾池→紫外消毒渠→尾水外排。出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。

本工程待處理污泥主要為二沉池排出的剩余活性污泥，含水率為99.3%，設(shè)計最大濕泥量為400m3/d（含水率97%），要求處理至含水率40%以下，干化后運至某水泥廠進(jìn)行焚燒處置。污水廠周邊有熱電廠的蒸汽管網(wǎng)，可提供穩(wěn)定的0.8MPa，220℃的蒸汽作為熱源。

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污泥處理工藝

2.1

工藝原理及特點

低溫真空脫水干化工藝，即在板框壓濾機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了抽真空系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。濃縮后的污泥進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)后，首先完成傳統(tǒng)板框壓濾機(jī)的壓濾過程；然后利用水的沸點隨壓強(qiáng)減小而降低的原理，通過真空系統(tǒng)將腔室內(nèi)的氣壓降低至10-15kPa（絕壓），使泥餅中水的沸點降低至42-53.5℃；最后采用80-90℃的熱水作為直接供熱介質(zhì)，將污泥中的水分沸騰汽化并抽出，使污泥含水率降至40%以下，達(dá)到污泥減量的目的。

污泥低溫真空脫水干化工藝可以利用商品蒸汽作為熱源加熱熱水，能夠有效降低運行費用。此外在脫水過程中只需投加PAM等常規(guī)絮凝劑，且投加比例較低，約占污泥干固的3~5%。在后續(xù)焚燒過程中對鍋爐不會產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢以及效率等負(fù)面影響，更不會對其他處置出路造成限制性的風(fēng)險。

2.2

工藝流程

工藝流程分為“濃縮調(diào)質(zhì)-深度機(jī)械脫水-低溫真空熱干化”三個步驟，流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

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工程設(shè)計

設(shè)計處理污泥量為400m3/d（含水率97%），共設(shè)2套低溫真空脫水干化系統(tǒng)，每套每天運行4個批次，每批次運行時間為320min。其中進(jìn)料過濾階段60min，深度機(jī)械脫水階段120min，真空干化階段100min，卸料及養(yǎng)護(hù)階段40min。

每套低溫真空脫水干化系統(tǒng)主要包括污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、壓濾系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、卸料輸送系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)等9個子系統(tǒng)。

3.1

濃縮調(diào)質(zhì)系統(tǒng)

污泥經(jīng)過進(jìn)泥泵提升至轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)，同時在進(jìn)泥管道上在線投加PAM。污泥經(jīng)過濃縮后含水率從99.3%降至97%，之后排入污泥調(diào)質(zhì)池進(jìn)行調(diào)質(zhì)。污泥調(diào)質(zhì)池設(shè)2座，每座有效容積108m3，內(nèi)設(shè)置攪拌器，攪拌同時投加混凝劑調(diào)質(zhì)。

3.2

進(jìn)料系統(tǒng)

進(jìn)料系統(tǒng)主要作用是將調(diào)質(zhì)后含水率97%的污泥提升至脫水干化主機(jī)系統(tǒng)，同時在線投加PAM。進(jìn)料過程中進(jìn)泥量和進(jìn)料泵壓力是變化的。隨著主機(jī)腔室內(nèi)泥量越來越大，進(jìn)料的壓力越來越大，進(jìn)泥量越來越小。設(shè)計進(jìn)料時間為60min，最大進(jìn)料壓力為0.85MPa，選用二級螺桿泵2臺，變頻控制，Q=50m3/h，H=100m，N=30kW，一用一備。PAM投加量為1-2kg/tDS。

3.3

脫水干化主機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)污水廠總產(chǎn)泥量為12tDS/d，每天運行8批次，則單臺單次處理泥量為50m3（含水率97%）,故選用2臺500m2的脫水干化主機(jī)系統(tǒng)。加混凝劑調(diào)質(zhì)。

圖2 污泥低溫真空脫水干化主機(jī)

3.4

壓濾系統(tǒng)

進(jìn)料階段完成后進(jìn)入壓濾階段。壓濾水泵從壓濾水箱提升熱水向隔膜腔內(nèi)加壓，進(jìn)行壓濾脫水，同時對泥餅預(yù)加熱。壓濾時間取120min。配置壓濾水泵2臺，Q=30m3/h，H=1.0MPa，N=15kW；壓濾水箱1座，容積V=44m3。

3.5

加熱系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)主要作用是為污泥干化提供供熱介質(zhì)熱水，由熱水箱和熱水泵組成。熱源為熱電廠提供的蒸汽，通過熱水箱換熱加熱熱水，之后通過熱水泵將熱水注入濾板，加熱泥餅。熱水流經(jīng)濾板后回流至熱水箱再次加熱，形成閉路循環(huán)。熱水溫度控制在90℃。熱干化階段的設(shè)計時間為100min。

3.6

真空冷凝系統(tǒng)

真空冷凝系統(tǒng)用于向腔室內(nèi)抽真空，同時將腔室中抽出的汽水混合物經(jīng)冷凝后排放。設(shè)計真空壓力為10-15kPa。

4

工程實際運行效果

本工程自2016年11月份開始運行，運行效果良好，出泥含水率為34%~38%，滿足含水率40%以下的設(shè)計要求。該工藝的自動化程度很高，運行過程中可以通過控制室的顯示屏集中監(jiān)視每個系統(tǒng)的實時運行情況，并可通過PLC獨立完成設(shè)備的監(jiān)視和控制功能，大大提高了管理效率，節(jié)省運行成本。

目前污水廠總產(chǎn)泥量為12tDS/d，實行兩班倒制度，兩臺設(shè)備每天共運行6個批次。每個批次的運行時間約為300min，處理量為2.0 tDS，每個批次的實際運行工況見表1。

表1 每個批次運行工況

可見干化設(shè)備的實際處理能力比設(shè)計處理能力大33.3%，而且每個階段的運行時間可以根據(jù)實際運行情況進(jìn)行微調(diào)。

圖3 原泥（含水率99.3%）

圖4 出泥（含水率34~38%）

（本文詳細(xì)內(nèi)容參見2017年6月《中國給水排水》第12期 “污泥低溫真空脫水干化工藝的工程應(yīng)用”,作者: 李亮1,史慧婷2 1.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司；2.廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院）