隨著我國城鎮(zhèn)化水平不斷提高，污水處理設施大批建成，污水處理率大幅提高。城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥處理處置的問題日益突出，污泥處理水平亟待提高。根據廣州市市政府審議通過的《廣州市城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥處理處置技術路線》（以下簡稱《技術路線》）要求，廣州市污水處理廠需在廠內將污泥處理至含水率為30%～40%，以實現污泥的減量合穩(wěn)定化。

1 污水處理廠概況

鰲頭污水處理廠位于廣州市從化區(qū)鰲頭鎮(zhèn)，污水處理廠處理來自鰲頭鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)范圍內的生活污水，工程遠期總規(guī)模為5×10⁴m3/d，分兩期實施，近期處理規(guī)模為2×10⁴m3/d。污水處理工藝如下：管網進水→粗格柵及提升泵房→細格柵及旋流沉砂池→改良UCT生化池→二沉池→纖維轉盤濾池→紫外消毒池→出水排放至黃河。出水水質按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準、廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第Ⅱ時段的一級標準中較嚴值執(zhí)行。設計進出水水質如下表所示：

本工程剩余污泥含水率為99.2%，設計近期剩余污泥量為120m3/d（污泥含水率為98%），設計近期絕干污泥量為2400kgDS/d。由于鰲頭污水處理系統(tǒng)服務范圍內的雨污分流相對不完善，合流排水設施的污水中含有一定量的砂質雜質，故本工程污泥泥質呈現含砂率較高的特點。污泥處理工藝如下：剩余污泥（污泥含水率為99.2%）→污泥機械濃縮（污泥含水率為98%）→脫水干化（污泥含水率為40%）→外運。

2 污泥干化工藝的確定

2.1 工藝比選

按照《技術路線》要求，鰲頭污水處理廠按照“濃縮+機械脫水+熱干化”實現污泥減量化，出廠污泥含水率需降至30%～40%。在技術路線的指引下，通過工藝比選確定污泥干化工藝，選取對比方案：方案一“低溫真空干化”、方案二“低溫除濕干化”、方案三“藥劑調理+熱風干化”。3個比選工藝組合均遵循《技術路線》的要求，具體對比情況分析如下表所示：

通過上表工藝對比可知，方案一“低溫真空干化”工藝的工程運行費用相對較低，工程投資適中，但需配備熱源（天然氣、蒸汽源或電熱鍋爐等）。方案二“低溫除濕干化”工藝占地面積較小，成套系統(tǒng)比較簡單，但投資和運行成本也較高，添加劑量稍多，不利于污泥減量化。同時，為防止尾氣外泄，需采用密閉干燥模式。方案三“藥劑調理+熱風干化”投資和占地較大，運行成本也較高，添加劑量較多，導致污泥產生量加大。除此之外，廢氣出口粉塵含量大，需配置除塵和尾氣處理措施。

針對鰲頭污水處理廠實際設計情況，對上述比選方案進行分析。在用地方面，由于廠區(qū)規(guī)劃對污泥處理單元的用地預留充足，3個方案的用地要求均能滿足。在運行調控方面，按照項目業(yè)主的要求盡量選取運行操作簡單的處理工藝，“低溫真空干化”與“低溫除濕干化”相對易于操作調控。在運行費用及尾氣方面，“低溫真空干化”較另外兩個方案更優(yōu)。綜上所述，針對鰲頭污水處理廠方案一的工藝組合較優(yōu)，本工程污泥干化系統(tǒng)工藝設計采用“機械脫水+低溫真空干化”。

2.2 工藝原理及特點

工程采用“機械脫水+低溫真空干化”的工藝組合，具體工藝流程如下。

（1）污泥濃縮調質：含水率為99.2%的剩余污泥進入污泥濃縮機，經濃縮后污泥含水率達到98%，通過重力流直接進入污泥調質池。

（2）污泥壓榨脫水：調質后的污泥輸送至脫水干化系統(tǒng)，利用泵壓實現固液分離。入料初期，濾餅層較薄，過濾阻力小，過濾阻力隨濾餅厚度逐步增大。入料后期，通過高壓水將殘留濾液擠出；濾餅中的毛細水利用壓縮空氣強氣流吹掃，進行穿流置換，降低濾餅水含水率至60%。

（3）污泥低溫真空干化：壓濾完成后，腔室中的濾餅被注入的熱水加熱，運行真空泵降低系統(tǒng)內水的沸點。濾餅中的水分以汽水混合物的形式被真空泵抽出，經過冷凝器汽水分離后，液態(tài)部分回流至污水處理工藝進一步處理，尾氣經除臭系統(tǒng)處理達標后排放。污泥經壓濾和真空干化處理后，濾餅含水率降至30%～40%，可實現污泥的減量化。

采用“機械脫水+低溫真空干化”工藝組合，可將污泥含水率從98%一次性降低至30%左右，實現污泥的脫水和干化一體式處理。相當于傳統(tǒng)的市政污水處理廠污泥處置措施，此工藝全過程僅添加少量絮凝劑，極大地降低了干化后污泥的無機鹽含量。

3 工程設計

3.1 工藝流程

污泥干化系統(tǒng)主要由污泥調質系統(tǒng)、干化機體系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、壓濾系統(tǒng)、加熱循環(huán)系統(tǒng)、真空冷凝系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)和除臭系統(tǒng)這11個分系統(tǒng)組成。干化系統(tǒng)設計運行4批次/d，每批次4個工段共計5h，其中，污泥進料工段1h，脫水工段2h，低溫干化工段1.5h，卸料維護工段0.5h。

3.2 干化車間布置

污泥干化車間土建按遠期設計，設備按近期安裝，預留遠期設備安裝條件。污泥干化車間尺寸L×B×H=41.8m×18.4m×15.8m，共兩層。首層為污泥泵車間、污泥輸送間、熱水機房、高壓室、變壓器室、值班室及工具間。二層為污泥干化間（含污泥干化區(qū)、冷凝設備區(qū)、空壓設備區(qū)）、低壓室、控制室。二層局部設置夾層作為污泥濃縮間。

3.3 污泥調質系統(tǒng)

剩余污泥經濃縮后含水率降至98%，通過輸送泵輸送至調質池內。自動配藥裝置根據污泥性質配置不同濃度的藥劑，脫水絮凝劑采用干粉狀PAM，污泥調理池投加PAC，二者均在藥劑制備和貯存系統(tǒng)中配置成溶液。在污泥調質池內對污泥進行調質、調理，滿足進料要求后，通過進料系統(tǒng)進入機體設備。

3.4 干化機體系統(tǒng)

干化機體系統(tǒng)采用等強實心矩形主梁與止推板、壓緊板組件和后支架相接，構成矩形框架機架。主梁上排列濾板與針對物料特性選定的濾布，在液壓缸壓緊力的作用下，形成多個濾室，該濾室滿足特定物料的脫水、干化要求。設計干化機體壓濾面積A=250㎡，單批次處理能力Q=30m3（含水率為98%），每批次壓濾工段運行時間為2h。

3.5 液壓及進料系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)采用高性能、高精度一體化設備。當濾板壓緊時，活動壓緊板推動濾板靠攏，油缸同步運動，實現濾板的穩(wěn)定閉合，確保均勻施壓，密閉可靠。

進料系統(tǒng)由物料泵、管道、閥組組成，經調質過的物料通過進料系統(tǒng)進入系統(tǒng)主機機體。污泥經進料螺桿泵進料的同時，加藥螺桿泵將所需PAM與污泥在混合器內完成污泥的絮凝，不同進料階段進料流量、加藥流量的變化均在PLC上自動完成。選用螺桿泵2臺，Q=35m3/h，H=100m，N=30kW，電機變頻控制。

3.6 壓濾及加熱循環(huán)系統(tǒng)

進料過濾結束后，隔膜空腔通入高壓水，通過擠壓濾餅進行壓濾脫水。壓濾保壓強度為0.8～0.9MPa，保壓時間約為1.5h。系統(tǒng)選用壓濾水泵2臺，Q=25m3/h，H=100m，N=11kW。

熱源中心采用電熱水鍋爐制備80℃熱水。在壓濾工段完成后，經熱水泵將熱水注入濾板，使其加熱面迅速升溫，進而加熱攪拌。熱水回流經鍋爐再次加熱后進入濾板，形成循環(huán)。加熱循環(huán)系統(tǒng)包括：常壓熱水鍋爐1臺，發(fā)熱量為0.48MW；熱水箱，容積V=12m3；循環(huán)水泵Q=80m3/h，H=20m，N=7.5kW。

3.7 真空冷凝及冷卻循環(huán)系統(tǒng)

真空系統(tǒng)包括真空泵、冷凝器、冷凝液儲罐、緩沖罐、管道等。真空系統(tǒng)使密閉腔室內形成真空，從而降低系統(tǒng)內水的沸點。抽出的汽水混合物經冷凝系統(tǒng)處理后排放。主要設備包括：真空泵（Q=28m3/min，H=15kPa，N=45kW）；冷凝器（換熱面積A=100㎡）；冷凝液儲罐（V=1m3）；緩沖罐（V=0.8m3）。

冷卻循環(huán)系統(tǒng)是為真空系統(tǒng)配套設置的，包括：冷卻水池、循環(huán)冷卻塔、冷卻水泵、管道、閥組等。冷卻水池1座（與污泥調理池、貯泥池合建），有效容積為85m3；循環(huán)冷卻塔2座，處理量Q=80m3/h；冷卻水泵2臺，Q=80m3/h。

3.8 空壓及卸料系統(tǒng)

空壓系統(tǒng)用于工藝設備用氣和儀表用氣，利用壓縮空氣吹掃濾板中心孔和進料管路。主要設備如下：螺桿式空壓機（Q=1.7m3/min，H=1.05MPa，N=15kW）；儀表空氣罐（V=2m3，1.05MPa）；壓縮空氣罐（V=6m3，1.05MPa）。

真空干化結束，油缸活塞桿回縮，自動拉板裝置啟動，濾板逐塊拉開，濾餅自行脫落后通過螺旋輸送機輸送至泥斗，再裝車外運進行后期處置。主要設備為水平螺旋輸送機（Q=8t/h）。

3.9 除臭系統(tǒng)

為降低設備運行中及卸料過程中的臭氣散發(fā)，設計采用全密封的陽光板集氣罩，對真空系統(tǒng)排出的尾氣及落料區(qū)域的尾氣進行收集，再通過廠區(qū)除臭風管抽送至生物除臭系統(tǒng)，處理后達標排放。

4 技術經濟指標

本工程污泥干化系統(tǒng)工程建設費為1256.22萬元。污泥干化系統(tǒng)直接運行成本包含污泥脫水及干化階段的藥劑、水、電、熱源等消耗，本項目運行成本核算如下表所示：

綜上，本工程污泥干化運行費用為1228.15元/t干污泥，折算為80%含水率污泥的運行費用為245.63元/t。

5 結語

鰲頭污水處理廠采用低溫真空干化工藝處理剩余污泥，污泥含水率由98%降至40%以下，極大地降低了后期的污泥運輸與處置費用。污泥干化處理車間布置緊湊，工程投資及運行費用均較低。污泥經過干化處理后達到減量化及無害化的要求，為進一步實現資源化提供了有利條件。