低溫除濕幹化工藝在汙泥處置中的應用

　　低溫除濕幹化是近年開發出的汙泥處置新工藝，由於其具有能耗低、幹化條件易於控製、安全性高的優點，已逐漸被人們所關注。本文擬通過對比分析及技術經濟評價，以對低溫除濕幹化工藝在汙水處理廠汙泥處置中的可行性進行研究，並為汙泥處置工藝選型提供幫助。

　　1、項目簡介

　　1.1工程背景

　　某市汙水處理廠近期處理規模為t/d，遠期處理規模t/d。主體汙水處理工藝采用“改良A/A/O生物反應池+混合反應沉澱池+纖維轉盤濾池”，尾水經過二氧化氯消毒後排放。

　　1.2設計進水水質

　　分析該廠服務範圍內用水大戶及發展規劃的調研，結合周邊汙水處理廠進水水質情況，確定該工程設計進水水質，詳見表1所列。

　　按照環保部門要求，該工程出水執行《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》中的一級水質排放標準的A標準(見表2)。

　　1.3汙泥處理概況

　　1.3.1近期汙泥處理量

　　剩餘汙泥量：6400kg/d(絕幹泥)，含水率99.2%，折合體積為800m3/d。

　　化學汙泥量：627kg/d(絕幹泥)，含水率99%，折合體積為62.7m3/d。

　　1.3.2遠期汙泥處理量

　　剩餘汙泥量：kg/d(絕幹泥)，含水率99.2%，折合體積為1333.4m3/d。

　　化學汙泥量：1045kg/d(絕幹泥)，含水率99%，折合體積為104.5m3/d。

　　1.3.3汙泥處置出路

　　出路一：汙泥脫水後含水率≤60%，汙泥外運填埋處置。

　　出路二：汙泥幹化處理後含水率≤50%，外運至市垃圾焚燒發電廠，進行焚燒處置。

　　1.4工程內容

　　基於上述兩汙泥處置出路，通過對不同汙泥處理工藝的對比分析，最終確定汙水處理廠汙泥處理工藝。

　　2、汙泥深度脫水工藝的選擇

　　2.1填埋出路的汙泥處理工藝

　　目前，汙水處理廠內應用較多的是帶式壓濾機、板框壓濾機和離心脫水機三種。

　　板框壓濾機一般為間歇操作，其設備大，基建設備投資較高，不能24h連續運行，土建費用也較高。但該型脫水機脫水效果好，泥餅含水率在65%~60%以下，運輸量較小，可節省運輸費用。

　　帶式壓濾機具有脫水效率高，能源省，投資省等優點，應用實例眾多。脫水後泥餅含水率較高，一般為78%~80%。

　　離心脫水機結構緊湊，附屬設備少，在密閉狀況下運行，衛生條件好，能長期自動連續運行，費用低。但噪音較大，電耗較高。脫水後泥餅含水率一般為70%~75%。

　　基於以上分析，考慮到出路為填埋時要求出泥含水率達到60%以下，因此采用板框壓濾機作為汙泥脫水設備具有一定優勢。

　　2.2汙泥焚燒處置時的汙泥處理工藝

　　在處置出路為焚燒時，汙泥需深度脫水至含水率50%以下。目前滿足該要求的工藝主要有傳統汙泥幹化工藝和汙泥低溫幹化工藝等。

　　2.2.1傳統汙泥幹化工藝

　　傳統汙泥幹化工藝主要是通過直接或間接加熱的形式，降低汙泥含水率。目前主要的幹化工藝包括臥式薄層幹化工藝、流化床工藝、盤式幹燥工藝等。

　　2.2.2汙泥低溫幹化工藝

　　汙泥除濕幹化機的主要原理是利用幹燥熱空氣為幹燥介質，通過除濕熱泵使汙泥中的水份吸收空氣中的熱量汽化至空氣中，從而進入冷凝裝置冷卻後排出係統，達到幹燥目的。空氣為對流幹燥的載熱載濕介質。

　　在傳統汙泥幹化工藝中，臥式薄層幹化工藝具有安全性高、能耗較低、尾氣產生量小、對不同汙泥適應性強、無需返混等優勢。因此，擬對臥式薄層幹化工藝和汙泥低溫幹化工藝作為汙泥幹化工藝比選方案，其比較如表3所列。

　　從表3可以看出，汙泥低溫幹化工藝設備費用和運營成本較低，可回收部分能量，能源利用效率高，較傳統汙泥幹化工藝有明顯優勢。因此，在焚燒出路時，汙泥深度脫水工藝推薦采用汙泥低溫幹化工藝。

　　3、汙泥深度脫水工藝設計

　　3.1汙泥板框壓濾工藝設計

　　3.1.1設計參數

　　土建按5.0萬m3/d實施，設備按3.0萬m3/d安裝。

　　剩餘汙泥量：6400kg/d(絕幹泥)，含水率：99.2%，折合體積為800m3/d;化學汙泥量：627kg/d(絕幹泥)，含水率：99%，折合體積為62.7m3/d。

　　壓濾機工作周期：≤3.5h;壓濾機工作壓力：≤1.5MPa;工作時間：16h/d;脫水泥餅含水率：≤60%;調理藥劑：FeCl3+CaO。

　　3.1.2工藝流程

　　工藝流程為帶式濃縮——汙泥調理——板框脫水——填埋，具體詳見圖1所示。

　　3.1.3構、建築物(見表4)

　　3.1.4主要設備

　　(1)帶式濃縮機：2台(近期1用1備);設備參數：Q=50m3/h，P=3kW。

　　(2)板框壓濾機：2台(近期1用1備);設備參數：處理量9t幹泥/d，P=13kW。

　　(3)石灰加藥裝置係統：1台;設備參數：V=20m3，P=13kW。

　　3.2汙泥低溫除濕幹化工藝設計

　　3.2.1設計參數

　　土建按5.0萬m3/d實施，設備按3.0萬m3/d安裝。

　　剩餘汙泥量：同板框壓濾機方案。

　　工作時間：24h連續運行；泥餅含水率：≤50%。

　　3.2.2工藝流程

　　工藝流程為疊螺脫水機——低溫除濕幹化——焚燒，具體詳見圖2所示。

　　3.2.3構、建築物(見表5)

　　3.2.4主要設備

　　(1)疊螺脫水機：2台;設備參數：處理量5t/d，P=6.75kW。

　　(2)板框壓濾機：2台(近期1用1備);設備參數：處理量5t/d，P=6.75kW。

　　(3)石灰加藥裝置係統：1台;設備參數：V=20m3，P=13kW。

　　4、汙泥深度脫水工藝技術經濟分析

　　4.1板框壓濾工藝投資及運行成本分析

　　根據汙泥板框壓濾工藝設計，對其投資及運行成本進行分析，結果如下。

　　4.1.1投資(見表6)

　　4.1.2成本(見表7)

　　4.2低溫除濕幹化工藝投資及運行成本分析

　　根據汙泥低溫除濕幹化工藝，對其投資及運行成本進行分析，結果如下。

　　4.2.1投資(見表8)

　　4.2.2成本(見表9)

　　4.2.3焚燒發電收益

　　采用低溫除濕幹化後的汙泥運送至市垃圾焚燒發電廠進行焚燒處理。根據汙泥相關參數初步核算，其發電量約2822.40kW·h，發電收益按0.5元/kW·h計算，則其收益為1411.20元/d。

　　綜上所述，汙泥低溫除濕幹化工藝較板框壓濾工藝的投資及成本均稍高。但板框壓濾工藝處理後汙泥中混有大量石灰等藥劑，無法進一步資源化利用，而低溫除濕幹化工藝的出泥經焚燒發電後可產生一定收益。因此，低溫除濕幹化工藝在技術經濟方麵具有一定優勢，也更加符合國家政策要求。

　　5、結論

　　(1)汙泥低溫除濕幹化工藝響應了國家對汙泥處理減量化、穩定化、資源化的政策要求，是一種適用於汙水處理廠汙泥處理的新工藝。

　　(2)在有條件對汙泥進行焚燒發電處置時，低溫除濕幹化工藝的出泥經焚燒發電後可產生一定收益，因此低溫除濕幹化工藝在技術經濟方麵較傳統板框壓濾工藝具有一定優勢。(來源：天津市市政工程設計研究院)