截至2018年，全國廢水排放總量達695億t，按照0.05%～0.08%含泥量測算，廢水污泥產量為3475萬～5560萬t（以污泥含水率為80%計），體量相當龐大。2018年6月， 能源局、生態環境部出臺《關于燃煤耦合生物質發電技改試點項目建設的通知》，文件所列84個技改試點項目中有29個涉及燃煤耦合污泥焚燒發電項目。將環境治理與生物質能源革命相結合，探索電廠燃煤摻燒污泥的新思路、新工藝，逐步緩解“重水輕泥”“污泥圍城”的現象。由于城市污水污泥隨地域、季節不同，其成分、性狀、熱值等也會發生變化。污泥運送至電廠進行干化焚燒時，各工藝參數無法做到一成不變，需適時進行調整。目前，國內電廠采用的污泥干化設備以圓盤或槳葉居多，單條污泥干化線以100t/d處理量為標準進行設計建造，由于進場污泥參數的波動，對污泥干化系統調試與運行的研究顯得至關重要。

本文以廣東某電廠內建設的處理量為100t/d的圓盤式污泥干化系統為例，對比干化系統主體設備在不同運行參數下的污泥干化效果及出力等變化趨勢，為干化系統穩定、高效、節能運行提供參考。

1 污泥干化系統概述

鑒于我國市政污泥處理處置的緊迫形勢，為避免污泥大量積存引發環境安全風險，廣東某電廠廠內2號機組汽機房前側區域，建設日處理規模為100t的污泥干化系統，系統工藝設計要求如下：

來料污泥含水率的波動范圍為75%～82%；干化后污泥含水率為30%～40%；干化系統的污泥處理能力為60～100t（污泥）/d；干化后污泥出口溫度為40℃～50℃；設備年工作時間≥8000h。

該干化系統建成后，以圓盤干燥機為主體對系統進行調試運行。依次選擇日處理量為60t、80t和100t三個工況進行調試運行。針對系統不同出力情況，對系統內主體設備的各個運行參數進行分析與研究。

污泥干化系統主要由以下四個系統組成：

（1）濕泥存儲和輸送系統：以濕泥倉和螺桿泵為主。含水率為80%的污泥儲存在濕泥倉中，濕泥倉內有液壓驅動滑架防止污泥在倉內發生堵塞，倉內濕泥通過倉底螺旋輸送機送至螺桿泵，然后通過螺桿泵泵送至干燥機進泥口。

（2）污泥干化系統：主要設備為圓盤干燥機。濕泥從進泥口進入，在干燥機內部通過污泥與熱媒（0.5MPa、160℃蒸汽）間接接觸的方式對污泥加熱脫水，污泥含水率降至35%以下，干污泥從干燥機側部出料口排出。

（3）工藝廢氣系統：主要包括旋風除塵器、噴淋塔、冷凝器和離心風機。工藝廢氣主要由粉塵顆粒、水蒸氣以及其他不凝性氣體組成。廢氣首先經過旋風除塵器進行除塵處理，然后經過噴淋塔進一步除塵并使廢氣達到飽和濕蒸汽狀態，在冷凝器內部冷凝大部分水蒸汽，剩余的不凝性氣體通過離心風機送至下一道工序。

（4）干污泥輸送與存儲系統：主要包括刮板機和干料倉。污泥從干燥機出泥口落入刮板機，通過刮板機送至干泥倉儲存。

2 污泥干化系統運行結果分析

2.1 污泥干化系統處理不同污泥量調試運行參數

干燥機的處理量是污泥干化系統干燥能力的主要指標，而干化系統處理量的設定，主要取決于濕泥進泥量、含水率、熱源蒸汽參數及污泥在干燥機內停留時間。在調試過程中，進泥量和停留時間分別通過螺桿泵的運行頻率和干燥機中軸轉動頻率的調節來實現。當干燥機的處理量在60t/d、80t/d、100t/d三個處理工況下，干燥機中軸轉動頻率都在7～10Hz范圍內波動。但是，隨著處理量的增加，螺桿泵的運行頻率呈增加趨勢。當污泥處理量分別為60t/d、80t/d和100t/d時，螺桿泵的運行頻率依次為9Hz、11Hz和13Hz。

2.2 不同工況下各工藝參數對干化系統的影響

干燥機的蒸發能力是影響污泥干化系統能耗的重要指標之一。干燥機的蒸發能力可以體現為蒸發每噸水的蒸汽耗量。在運行過程中，設定系統處理量為60t/d、80t/d、100t/d的三個不同工況下，分別控制相同的蒸汽品質和相近的進料、出料污泥質量。對系統蒸汽耗量、干燥機廢氣排放量、載氣量等進行監測記錄，具體工況條件及監測數據見下表：

從上表可知，在保證污泥入泥含水率標準的前提下，不同處理量工況系統出泥含水率均能滿足小于35%的要求。隨著污泥日處理量的增加，單位時間蒸汽耗量、干燥機出口廢氣量、載氣量、尾氣冷卻循環水量以及冷凝污水水量均增加。這主要體現為在保持干燥機內一定微負壓的條件下，處理量增加，干燥機內載氣量或單位時間內濕污泥水分蒸發量有所增加。但是隨著污泥日處理量的增加，蒸發每噸水的蒸汽耗量有所下降，這是因為處理污泥量較小時，圓盤干燥機與污泥的有效接觸面積及熱利用率有所下降。相比于工況3，在工況1條件下蒸發污泥內部每噸水的蒸汽耗量增加了4%。故從節能降耗角度考慮，應避免或減少圓盤干燥機長期低負荷（污泥處理量＜100t/d）運行。

2.3 污泥干化系統調試依據

污泥干化工藝系統調試的主要目的是在污泥處理量及干污泥質量兩項指標達到設計要求的前提下，盡可能降低運行成本。其中，干燥機處理污泥要求為100t/d，干污泥需滿足含水率不高于35%的要求。根據以往的系統調試工作經驗，調試人員往往以干燥機#4段是否出現污泥干濕界面，作為定性判斷干燥機出料口干污泥是否滿足含水率在35%以下的重要依據。

在調試過程中對干燥機內部不同階段污泥含水率進行分析。通過調整系統變量將干濕界面控制在干燥機#4段出現，測得該段含水率為41.80%～45.19%，可滿足出口污泥含水率＜35%的要求。當進一步要求降低干污泥含水率時，可考慮通過控制變量將干濕界面向#3段方向移動來實現。

2.4 干燥機內污泥特征變化情況

當污泥干化系統的污泥處理量為100t/d時，在干化過程中對干燥機#1～#5段內污泥取樣，對其含水率、pH值等相關理化性能進行檢測，并根據各性能參數值繪制各理化性質參數在干燥機內部不同階段的變化趨勢。

隨著污泥在干燥機內不斷干化，污泥含水率逐漸減少，污泥pH值沒有明顯波動，污泥的揮發分和恒容低位發熱量逐漸增加。其中，#5段污泥揮發分是#1段污泥揮發分的4.85倍，#5段污泥恒容低位發熱量是#3段污泥恒容低位發熱量的8.34倍。可見，經過干化后的污泥更有利于在電廠中與煤混合摻燒，同時對燃煤熱值影響較小。經計算，日干化處理100t含水率為80%的污泥至含水率在35%以下，然后送入鍋爐與煤摻燒，按系統年運行300d計算，相當于每年可節約標煤1630t。但是，隨著污泥含水率的減少，污泥的黏度在#2～#3段先快速增加，當污泥完成半干化后呈現顆粒狀的污泥在#4～#5段將檢測不出黏度。在干燥機#3段，污泥黏度達到極值，出現黏滯區，故在干燥機升級改造時應盡量考慮通過結構優化減少污泥黏滯造成的不利影響。

2.5 干化系統冷凝污水水質特征

干化系統污泥處理量為100t/d時，對污泥干化系統冷凝水進行了取樣，對其pH值、渾濁度、SS、CODcr、BOD₅、Cl^-和石油烴等水質指標進行檢測，為后續冷凝污水處理方式和處理工藝選型提供參考。

2.5.1 冷凝污水常規指標釋放特性

根據其他污泥干化系統建設工程經驗，冷凝污水處置通常選擇電廠回收再利用或直接排入污水管，為分析冷凝污水水質是否滿足相應處置方式的水質要求，本文將測定值與相應的標準值做了對比分析。

上表為運行階段冷凝污水的各項水質指標檢測值，其中，pH值和CODcr是污泥干化冷凝污水的重要指標。根據上表可知，冷凝污水呈堿性，這是由于污泥干化過程中氨氣的釋放速度高于揮發性有機酸的釋放速度，進而造成冷凝污水中的OH^-較多。冷凝污水中的CODcr含量一般受污泥干化溫度影響較大，且隨著干化溫度的升高，CODcr含量也呈上升趨勢。采用160℃蒸汽對污泥進行干化處理，冷凝污水中的CODcr與已有的研究結果相近。

首先，將冷凝污水與《火電發電廠再生水深度處理設計規范》（DL/T 5483-2013）中的直接補入循環水系統的再生水水質指標進行對比分析，發現冷凝污水中各項目的測定值遠高于再生水的水質指標；然后，將冷凝污水與《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中一級排放標準進行對比分析，發現冷凝污水的部分項目的測定值較高，如pH值、渾濁度、SS、CODcr、BOD₅和石油烴；隨后將冷凝污水與《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962-2015）中水質控制項目限值A級進行對比分析，發現冷凝污水的SS、CODcr、BOD₅、Cl^-、P、石油烴以及鐵等項目的測定值均高于限值。因此，無論是電廠回用或排入污水管網，都應該在電廠內對冷凝污水進行預處理。

2.5.2 冷凝污水重金屬釋放特征

下表為污泥干化系統冷凝污水中的重金屬含量。

由上表可知，冷凝污水中的重金屬含量較低，遠小于《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）規定的限值。在污泥干燥過程中，重金屬主要殘留在污泥固相組分中，所以實際工程中應重點關注干化污泥中的重金屬含量。

3 結語

近年來，電廠為了響應污泥處理處置要求，圓盤干燥機作為污泥干化+摻燒工藝的核心設備，在我國投運數量劇增。實現圓盤干化系統穩定、高效、節能運行是重要的研究方向，本文以調試運行過程中的廣東某電廠污泥干化系統為例，對污泥干化效果、出力及污泥干化過程中干、濕污泥理化特性等參數的變化趨勢進行分析，同時對干化冷凝污水進行檢測并分析，總結如下：

（1）圓盤干燥機作為污泥干化系統的核心設備，污泥干燥程度主要受進泥量及干燥機轉速的影響，直接反映在對螺桿泵及干燥機運行頻率的調節上。其中，干燥機日處理60～100t污泥，含水率從80%降至35%時，螺桿泵的運行頻率為9～13Hz，干燥機的運行頻率為7～10Hz。

（2）污泥圓盤干化系統設計處理量為100t/d，但實際處理量為60t/d時，蒸發每噸污泥內部水分所耗蒸汽量增加4%。故系統運行時，應盡量避免或減少系統在低負荷下運行。另外，經干燥機干化后的污泥的揮發分和熱值明顯提升，有利于污泥在后續工序中與煤的耦合摻燒。

（3）污泥干化過程中重金屬主要滯留在固相中，產生的冷凝污水中重金屬含量較小，且遠小于《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中的規定限值，但pH及CODcr等含量不滿足相應處置方式的水質進水要求。故無論是電廠回用還是排放，都應該在電廠內對冷凝污水進行預處理。