隨著城市污水處理設施的建設和發展，近年來天津市先后建成了紀莊子污水處理廠、東郊污水處理廠、咸陽路污水處理廠、北倉污水處理廠，污水處理能力達到149×10⁴m3/d。從目前全市污水處理廠的運行情況看，經濃縮、中溫厭氧消化、機械脫水的污泥，其含水率為80%左右，基本滿足污泥外運的要求。但即使消化后的污泥也無法達到完全無害化，泥餅中的細菌、重金屬、多氯聯苯等有毒有害物質依然存在，處置不當可能造成地下水環境的污染，用于農田會在農作物中富集而進入食物鏈，造成二次污染。由此可見，污泥的妥善處置已成為當務之急，應盡快尋求安全穩定無害化的污泥處置方式。

咸陽路污水處理廠設計規模為45×10⁴m3/d，采用A/O除磷、硝化脫氮處理工藝；污泥采用重力濃縮、厭氧消化、機械脫水處理工藝及以填埋為主，部分脫水污泥進行干化的處理方案。

1 污泥脫水工藝

污泥脫水是進入干化系統的預處理工藝，咸陽路污水處理廠采用重力濃縮、中溫厭氧消化、機械脫水的處理工藝。選擇不同的脫水工藝，脫水污泥的含水率也不同，會直接影響后續污泥干化處理的效率。從理論上講，脫水污泥含水率越低，越節省干化投資，但另一方面機械脫水程度越高，脫水設備的投資和混凝劑投量也會增加，脫水工序的處理成本也隨之提高，因此合理選擇脫水污泥含水率很重要。在考慮降低干化成本的同時兼顧脫水成本的前提下，咸陽路污水處理廠的污泥脫水采用高干離心脫水機，脫水后污泥含水率為70%～75%，這樣可以減少后續污泥干化系統的投資和運行費用。

污泥脫水系統的主要設計參數如下：

總干泥量：73tDS/d；

進料含固率：3.3%～4.0%；

離心脫水機：4臺（3用1備），單臺處理量為34m3/h（固體負荷＞1020kgDS/h）；

固體回收率：＞95%；

泥餅含固率：25%～30%；

混凝劑用量：4～6kg/tDS；

每天工作時間：24h；

電機功率：45kW。

2 污泥干化系統

2.1 設計規模的確定

咸陽路污水處理廠的污泥經機械脫水后，污泥產量為300m3/d（含水率按75%計）。由于目前國內大型污水處理廠使用和引進干化設備的經驗缺乏，本著節省投資、循序漸進、摸索經驗、避免造成失誤的原則，充分利用廠內污泥消化產生的沼氣，減少運行管理的經濟負擔。廠內污泥消化產生的沼氣量約為16500m3/d，除用于污泥加熱外，其余均可用于污泥干化系統。經過測算，確定干化系統設計規模為100m3/d（含水率按75%計），占全廠污泥總量的1/3。

2.2 干化工藝的選擇

目前污泥干化處理技術呈現出多樣化格局，其中污泥干化裝置高效靈活、安全可靠的優勢尤為突出。國外的污泥熱干化工藝主要包括：轉鼓干化、流化床干化、盤式干化、帶式干化、熱對流臥式干化等，各種干化裝置均有其優缺點，選擇干化工藝需因地制宜、結合實際情況綜合考慮。以咸陽路污水廠的特定要求為基準，干化裝置必須以廠內沼氣為 能源，天然氣為補充能源；同時考慮設置2套干化裝置，以便夏季沼氣產量高時可驅動2臺，冬季沼氣產量低時也可驅動1臺；運行操作時可滿足沼氣與天然氣的自動切換。這樣既考慮了自產能源的充分利用，也考慮了干化產品資源化的不同需求。

經過方案比較和設備招標，咸陽路污水廠選用了間接傳熱臥式旋轉腔室污泥干化裝置。

2.3 設備選型的基本要求

（1）干化系統的主要能源為廠內污泥消化產生的沼氣，并可隨時自動轉換采用天然氣，以滿足不同季節沼氣量變化的使用條件，因此要求設備自身具備2套管路系統。

（2）干化系統進泥含固率為25%～30%，出泥含固率＞90%,且可根據實際需要通過選擇運行條件，獲得含固率為50%～90%的各種污泥產品。

（3）具備完善的安全操作系統，實現全自動化操作。

2.4 干化系統的組成

系統共設2套裝置，每套包括：干化機，對通過干化機的導熱油進行加熱和泵送的導熱油系統，對污泥蒸汽進行急冷和除去顆粒的冷凝洗滌器系統，帶計量的污泥貯存箱，帶系統所有開關、人機接口和火焰管理的總控制盤。

2.5 干化系統的工藝流程

脫水污泥經螺旋輸送機輸送至干化機的進料斗（帶計量裝置），通過斗下部的螺旋輸送器輸送至干化機主體，該裝置的特點是可變頻控制定量輸送。干化機主體由轉鼓和線形翼片螺桿組成，轉鼓通過燃燒爐加熱，翼片螺桿通過循環熱油傳熱，轉鼓和翼片螺桿同向或反向旋轉，污泥經轉鼓和翼片螺桿推移并同時加熱被逐步烘干成粒狀，在轉鼓后端的低溫區經空氣止回閥由干泥螺旋輸送器送至室外儲料斗。污泥蒸發出的水汽通過抽風機送至冷凝和洗滌吸附系統，冷凝水和冷卻水混合收集后排至廠區污水管道。

2.6 干化系統的設計參數

（1）濕污泥量為100m3/d，含固率為25%～30%。

（2）共設2套干化裝置，每套處理能力為50m3/d，每套安裝功率為57kW。

（3）干化產品含固率達90%，顆粒粒徑為1～4mm，同時滿足干燥度根據需要靈活控制的要求，其含固率控制在50%～90%。

（4）干化系統溫度控制：轉鼓沿長度方向分布為370、340、85℃；翼片螺桿內的熱油溫度為315℃，干化冷卻后溫度＜40℃。

（5）污泥在系統內的停留時間為2.5～5.0h，熱能利用率為78%。

（6）干化系統的能耗：污泥的含固率由25%干化至90%，蒸發量為3010m3/h。每套系統所需能耗約為4.6MJ/h，沼氣的熱值為0.023MJ/m3，天然氣的熱值為0.036MJ/m3，若以沼氣為 能源，每套干化系統平均耗氣量約為200m3/h。若以天然氣為第二能源，每套干化系統平均耗氣量為127m3/h。

3 設計特點

（1）全廠將污泥離心脫水與污泥干化工藝作為一個整體系統考慮。為減少干化系統的能耗，選擇了高干離心脫水機，使脫水后泥餅含固率為25%～30%。

（2）總體布置中將脫水機房與干化車間合建，將污泥脫水與污泥干化系統緊密配合。脫水機房按兩層布置，脫水機布置在第2層，可實現對脫水后泥餅的再分配。脫水泥餅通過高架的無軸螺旋輸送機，一部分直接進入干化車間，另一部分直接裝車外運。污泥干化設備優先選擇臥式機組，以減少不必要的泥餅二次輸送，節約能耗，節省廠房占地及投資。

（3）干化車間屋頂采用網架結構，省去車間內的構造柱，同時考慮設備的檢修，將兩套機組在平面上交錯布置，合理利用檢修空間，使占地達到較小化。

（4）污泥干化機設計為全封閉裝置，系統在負壓狀態下工作并采用間接加熱方式，安全性高于直接加熱系統。采用全自動控制，減少運行管理人員。

（5）干化產品可實現資源化，如作為農作物和綠化的肥料、土壤改良劑，也可作為燃料用于焚燒廠、發電廠和水泥廠，還可作為水泥添加劑制成污泥磚、污泥陶粒等建筑材料。

4 結語

咸陽路污水處理廠的污泥采用全部脫水、部分干化的處理工藝，其目的是積累污泥處置建設及運行管理經驗，同時為干化產品尋找一些資源化途徑。建議盡快建立天津市污泥處置的專項規劃，根據實際情況增加污泥安全處置設施的投入，為應用和不斷開發污泥處置的新技術打下基礎。