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市政污泥不同机械处置方法的应用分析研究

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第12期作者：路淅红

[导读] 摘要：本文从工艺路线、药剂选型、后续处置方式等多种因素，对不同含水率市政污泥的机械处置方式进行比较和分析

        上海同臣环保有限公司上海 210000
        摘要：本文从工艺路线、药剂选型、后续处置方式等多种因素，对不同含水率市政污泥的机械处置方式进行比较和分析，解释了市政污泥处置路线选型的原理和待处理污泥的含水率对工艺配套选型的影响；在污泥处置形式一定的情况下，日处理污泥总量越高，则每吨污泥处理的成本越低；待处理污泥含水率在92%-97%的情况下，如果污泥具有流动性，则可以减少污泥处置单元的系统配套设备；待处理污泥含水率在85%以下或99.2%以上，则需要相应增加污泥处置单元的系统配套设备；相较于传统的污泥压榨方式，污泥干化工艺成本虽然增加，但是处理后污泥含水率可以降低至传统压榨方式效果的1/2 ~ 1/3。
        关键词：污泥机械处置；工艺路线；药剂选型；后续处置；污泥干化
        1 行业背景概述
        1.1 市政污泥的来源和性质
        市政污泥一般是在城市生活和与城市生活活动相关的城市市政设施运行与维护过程中产生的污泥。按来源，可分为污水厂污泥、给水厂污泥、排水管道污泥、疏浚淤泥和建筑泥浆等。来源不同的污泥性质差别很大，相应的处理处置技术要求和资源化利用途径也各不相同。
        市政污泥是一种固体废物，污泥里面通常含有间隙水、毛细水、吸附水、内部水这四种不同形式的水分，且富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置。随着我国污水处理厂数量和规模的不断扩展，相应的城市污泥的产量也急剧增加；要实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，达到节能减排和发展循环经济的处置目标，污泥脱水是污泥处理处置的前提，只有把污泥水分降至60%以下，资源化综合利用才有可能。
        1.2 国内市政污泥的处置现状
        城市污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（实际经验值区间0.5%~1.5%），通常含水率在99.2%左右。部分污泥经过其他处理，含水率可以达到85%左右，主要根据前端工艺特点决定。
        含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数。通常，污泥的含水率在95％以上呈流态，75％~90％时呈塑态，低于65％呈固态。目前国内常用的污泥脱水处置的方法，大多采用机械脱水处理和低温干化处理技术，不同的含水率的污泥，其机械处置的工艺流程也不尽相同，需要结合项目现场实际情况和运行投资成本等分析确定工艺路线。
        2 污泥机械脱水工艺路线介绍
        2.1 流态形式污泥处置的特征
        流态形式污泥处置工艺是指在待处理污泥的含水率大于95%且具有流动性的环境下，通过机械压榨的形式将污泥含水率降低至60%左右，通过后端运输装置或者接车外运填埋、焚烧、制砖等处置形式的工艺路线，其中根据后端污泥处置形式的不同，调理药剂类型也会发生相应的改变。
        2.1.1 流态形式污泥的工艺流程
        其污泥处理工艺流程如下图1所示：

        图1 液态形式污泥的处置工艺流程
        含水率约99.2%的污泥，先通过脱水机机械脱水浓缩，在此过程中需要加入PAM或PAC等絮凝药剂进行脱水处理，一般含水率达到95%左右，通过重力自留等形式进入到调理罐进行加药调理形成骨架；一般可用于填埋的污泥多选用石灰+铁盐的调理药剂组合，会增加后端产生的污泥产量；用于焚烧热解等其他后端处理形式的污泥多采用有机药剂组合等调理形式，避免增加氯离子等腐蚀性；调理反应后的污泥具有一定的骨架，方便后端压榨脱水，经泵送至压榨机进行压榨，降低含水率至60%以下进行后续处置。
        2.1.2 流态形式污泥的工艺特点
        从前端储泥池出来的流态污泥，因为仍然具有较高的含水率，故需要增加机械脱水的处理工艺，具有以下优势：1、机械脱水能够进一步降低污泥含水率，从而降低后续设备的选型型号；2、机械脱水可以降低进入后续调理的污泥体积和质量，从而减少药剂的投加量；3、机械脱水可以在前端工艺路线大大降低污泥含水率，从而减少设备的运行时间，降低整个工艺运行能耗。
        2.2 塑态形式污泥处置的特征
        塑态形式污泥处置工艺是指待处理污泥的含水率在75-90%且流动性差的环境下，通过机械压榨或干化的形式将污泥含水率降低至60%左右，通过后端运输装置或者接车外运等处置形式的工艺路线。
        2.2.1 塑态形式污泥的工艺流程
        其污泥处理工艺流程如下图2所示：

        图2 塑态形式污泥的处置工艺流程
        含水率约75-90%的污泥，先通过加水或加入含水率较高的污泥进行稀释，使其具有流动性之后进入到调理罐进行加药调理形成骨架；污泥调理改性之后，经泵送至压榨机进行压榨，降低含水率至60%以下进行后续处置。
        2.2.2 流态形式污泥的工艺特点
        塑态污泥的含水率决定了其流动性差，难以通过泵送转输等缺点，故需要增加加水稀释的处理工艺，具有以下优势：1、加水稀释增加流动性后，方便远距离输送，增加了设计的灵活性；2、加水稀释后的污泥，对于污泥泵的磨损减小，大大的增加了整个工艺路线上设备的使用寿命；3、加水稀释后的污泥，比较符合板框压榨的特点，污泥具有流动性能够更好的充满整个板框间隙，使得压榨的泥饼形状规则，不易划破损伤滤布。
        2.3 固态污泥低温干化处置工艺
        固态污泥是指含水率低于65%左右之后，污泥基本成饼状或块状形式存在，不具有流动性，此时可以通过低温干化的形式将污泥含水率进一步降低至30%左右，进行后端焚烧或资源化的工艺路线。
        污泥干化，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份凝结潜热加热的一种装置；除湿热泵污泥烘干机，是利用制冷系统，使来自干燥室的湿空气降温脱湿，同时通过热泵原理回收水分凝结潜热加热空气达到干燥污泥的目的，是干燥过程中能量循环利用。
        2.3.1 固态形式污泥的低温干化工艺流程
        其污泥处理工艺流程如下图3所示：

        图3 固态形式污泥的处置工艺流程
        含水率65%左右且可以造粒的污泥需要进一步降低含水率至60%以下，甚至到含水率10-30%，适用于污泥干化处理工艺。从压滤机或是叠螺机出来的含水率65%左右的污泥通过泥饼破碎装置和造粒机进行切条造粒，然后落入到网带输送上均匀布料，进入干化系统由热泵循环系统提供热量完成进一步脱水减量。
        2.3.2 固态形式污泥的低温干化工艺特点
        固态污泥的含水率要进一步降低，因其含水率几乎达到传统压榨方式的极限，故需要采用低温干化处理工艺，具有以下优势：1、低温干化是利用除湿热泵对污泥采用热风循环冷凝除湿烘干的过程；除湿干化是回收排风中的潜热和显热，热量可以实现封闭循环利用，而水分通过冷凝水排出；2、低温干化的除湿干化过程没有任何余热排放，也没有尾气排放，不需要尾气除臭和粉尘处理的装置，系统简洁优化；3、低温干化处置工艺可以突破传统机械脱水工艺的压榨脱水极限，将含水率进一步降低至30%甚至10%左右。
        3 常规流态污泥案例分析
        3.1 项目概况
        某国电银河水务污泥深脱项目项目污泥总量为667吨/天（含水率98.5%），污泥的绝干泥处理量为10吨/天，设计处理后污泥的含水率＜60%，设计每天运行时间为20小时，后端焚烧，调理药剂选择有机药剂组合形式。
        3.2 主要设备清单
        表1 机械脱水工艺主要设备一览表

        3.3 项目的主要经济性指标
        表2 机械脱水工艺主要经济指标


        3.4 项目的经济性对比
        表3 机械脱水工艺和干化工艺处理成本对比表

        以上对比数据来自中国产业信息网《2016年中国污泥处置市场行业现状及市场规模预测》
        4 结论与建议
        市政污泥的处理方式具有多样性，且不同的后端处理要求对应不同的药剂投加选型，其处理处置需要经过不同条件和环境适用性的分析。对于常规的含水率在99.2%左右的时候，污泥具有流态性。通过对污泥的设备选型和成本分析，得出对于一般性流态污泥，采用机械压榨处理的方式，经济成本更低，更具有适用性。
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