山東省某污水處理廠污泥處置項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)
行業(yè)動態(tài)
目前，我國污泥處理處置技術(shù)主要有：穩(wěn)定填埋、干化焚燒+填埋、干化+土地利用、厭氧消化/好氧堆肥+土地利用、干化+熱解、燒制+建筑材料。實(shí)際運(yùn)行中，污泥處理過程基本實(shí)現(xiàn)了減量化，但處置端未實(shí)現(xiàn)真正的穩(wěn)定化、無害化、資源化，存在嚴(yán)重的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。本項(xiàng)目采用的“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”工藝，將污泥初步機(jī)械脫水之后經(jīng)熱處理法進(jìn)行干化，可將污泥含水率降低至20%～30%，減量化明顯且產(chǎn)物熱值高，大大增加了污泥終端處置出路。
1 泥量確定
截至2019年底，山東某污水處理廠總設(shè)計(jì)處理規(guī)模為15萬m3/d，實(shí)際處理規(guī)模達(dá)到近20萬m3/d，日均產(chǎn)泥量已突破220t。依照遠(yuǎn)期預(yù)測，至2030年污水總量將達(dá)到35～40萬m3/d，污泥量將達(dá)到350～470t/d（含水率80%）?？紤]到生活污水增加及出水水質(zhì)提標(biāo)的可能性，污泥量會有一定量的增加，因此污泥處置工程設(shè)計(jì)規(guī)模按600t/d（含水率80%）分期建設(shè)，其中一期工程污泥處置規(guī)模為300t/d，二期污泥處置規(guī)模擴(kuò)建至600t/d。
2 技術(shù)路線確定
根據(jù)《山東污泥處理處置規(guī)劃》，本項(xiàng)目污泥的處置出路為焚燒后用作建材或填埋。污泥焚燒又可分為污泥單獨(dú)焚燒和協(xié)同處置2種方式。協(xié)同處置方式是通過污泥干化工藝將含水率80%的污泥降至30%后運(yùn)至電廠或垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒，是投資較為經(jīng)濟(jì)的污泥處置方式。污泥協(xié)同處置可與電廠或垃圾焚燒廠公用煙氣、飛灰等處理裝置，因此所需投資運(yùn)行成本大幅降低。自建污泥焚燒系統(tǒng)相對獨(dú)立，系統(tǒng)投資高，但焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣含有臭氣、氮氧化物、二惡英等污染物，全部妥善處理的費(fèi)用很高。兩者相比，本項(xiàng)目選定協(xié)同焚燒。
污泥燃燒過程中，污泥帶入爐膛內(nèi)的水分都以水蒸氣的形態(tài)排出，蒸汽以汽化潛熱的形式帶走了燃料中的能量。若直接燃燒含水率80%的污泥，污泥中的水分會吸收大量的熱，對鍋爐燃燒的穩(wěn)定性及鍋爐的設(shè)備材質(zhì)要求較高。因此大規(guī)模焚燒污泥必須要降低污泥的含水率?？紤]到節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用，本項(xiàng)目先通過深度脫水對污泥進(jìn)行初步減量后再進(jìn)行干化處理，達(dá)到污泥較大程度減量化目的的同時(shí)，較大限度地降低了項(xiàng)目的投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此，本項(xiàng)目技術(shù)路線確定為“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”后運(yùn)至電廠協(xié)同焚燒。
3 工藝流程
含水率為80%的污泥通過污水廠的污泥運(yùn)輸車送入處理廠內(nèi)的濕污泥緩存?zhèn)}，為防止臭氣擴(kuò)散，料倉車間設(shè)置電動卷簾門，料倉做密閉加蓋，卷簾門和料倉蓋在卸泥時(shí)打開，卸泥后關(guān)閉，且車間和料倉內(nèi)做負(fù)壓臭氣收集。料倉內(nèi)的污泥經(jīng)輸送機(jī)輸送至連續(xù)深度脫水設(shè)備經(jīng)處理后污泥含水率降至70%，然后進(jìn)入低溫干化系統(tǒng)，除濕干化后污泥含水率降至30%，干化后污泥運(yùn)至發(fā)電廠摻燒，系統(tǒng)內(nèi)的廢水回到污水處理廠進(jìn)行處理。
4 工程設(shè)計(jì)
4.1 廠區(qū)布局
本項(xiàng)目工程占地約17000㎡，一期污泥干化車間、除臭裝置布置在廠區(qū)東側(cè)，一、二期共用變配電室布置在廠區(qū)東南角，在廠區(qū)西側(cè)預(yù)留二期污泥干化車間、除臭裝置安裝位置。
按照工藝設(shè)計(jì)，本期污泥干化單體主要有污泥脫水干化車間（1座）、生物濾池除臭設(shè)備基礎(chǔ)（1座）、高壓變電室（1座）、地磅設(shè)備基礎(chǔ)（1座）、門衛(wèi)（1座）。
污泥干化廠廠區(qū)主要建筑物結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。一期污泥干化車間廠房地上建筑面積3756㎡，預(yù)留二期污泥干化車間廠房面積2188㎡。
4.2 濕污泥緩存料倉
該項(xiàng)目使用4套容積為60m3的滑架料倉儲存和輸送含水率80%的市政污泥。料倉采為矩形平底結(jié)構(gòu)、重力卸料的高架料斗結(jié)構(gòu)型式，儲存的污泥僅靠重力自動下落。倉底配有滑架裝置，將污泥納入雙軸螺旋輸送機(jī)將污泥輸出。
自卸式污泥運(yùn)輸車運(yùn)來的污泥直接倒入滑架料倉內(nèi)，料倉頂部設(shè)有液壓驅(qū)動的活動倉門，活動倉門下方安裝鋼格柵板，防止大塊的硬物進(jìn)入料倉內(nèi)。運(yùn)泥車卸料前，先打開該活動門，卸料完畢后，關(guān)閉該活動倉門。每套料倉底部設(shè)置1套滑架裝置和1個(gè)出料口，每個(gè)出料口都有液動插板閥和雙軸螺旋輸送機(jī)，滑架裝置由液壓缸驅(qū)動，于倉底往復(fù)運(yùn)動。
4.3 藥劑投加設(shè)備
（1）干粉自動投加設(shè)備（固化劑投加量200～1000kg/h）。污泥改性劑自動投加系統(tǒng)是將一定量的改性粉劑存放在1個(gè)特制的立式圓形儲罐內(nèi)，粉料入倉時(shí)產(chǎn)生的粉塵由微孔收塵器收塵，吸附在微孔管表面的粉塵由振打器激振下落回粉料倉。存儲的粉料經(jīng)振蕩器疏松均勻下料，變頻調(diào)速給料機(jī)定量給料，粉狀物料經(jīng)由管鏈輸送機(jī)輸送至4套稱量料斗和定量投加裝置，分別為4套污泥深度脫水帶式機(jī)提供藥劑。
（2）改性劑溶解投加設(shè)備（流量范圍不大于500L/h）。整套裝置包括改性劑拆包機(jī)、定量加藥器、溶解槽及攪拌器、流量計(jì)、計(jì)量泵、轉(zhuǎn)運(yùn)泵及內(nèi)部管道閥門、液位傳感器和控制箱。
（3）一體化污泥改性設(shè)備（處理能力4～5m3/h）。污泥藥劑混合系統(tǒng)主要設(shè)備為一體化污泥改性裝置，其主要工作方式為利用攪拌剪切污泥，并同時(shí)將污泥與污泥藥劑混合向前推送避免混合物料在筒體后部堆積，達(dá)到連續(xù)均勻混合的目的。該設(shè)備主要用于待脫水污泥與改性藥劑的混合攪拌，經(jīng)過混合攪拌處理后的污泥進(jìn)入帶式污泥深度脫水設(shè)備進(jìn)行壓榨脫水。
4.4 污泥深度脫水帶式機(jī)
含水率為80%的污泥與污泥改性劑充分混合、反應(yīng)、調(diào)質(zhì)后，經(jīng)高壓壓榨脫水至含水率70%左右。
污泥深度脫水帶式機(jī)是由上下2條拉緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S型經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D壓出來，獲得含固率較高的泥餅，從而實(shí)現(xiàn)污泥的深度脫水。污泥深度脫水帶式機(jī)含有低壓、中壓、高壓、超高壓4個(gè)壓濾區(qū)，壓濾動作均由氣動元件自動控制，根據(jù)污泥性質(zhì)及處理要求變頻調(diào)節(jié)。
本項(xiàng)目配置4臺（3用1備）污泥深度脫水帶式機(jī)，單臺處理能力4.0～5.0t/h。
4.5 低溫干化系統(tǒng)
經(jīng)污泥深度脫水帶式機(jī)脫水后的含水率70%的污泥，進(jìn)入低溫干化系統(tǒng)進(jìn)一步干化到含水率30%，再經(jīng)輸送系統(tǒng)輸送至干泥料倉儲存。
低溫干化技術(shù)利用除濕熱泵對污泥采用熱風(fēng)循環(huán)冷凝除濕烘干，由于污泥水份汽化潛熱等于除濕熱泵水蒸汽冷凝潛熱，干化過程無需接入外界熱量，能源消耗為壓縮機(jī)輸入的電耗。除濕熱泵烘干與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥的區(qū)別在于空氣循環(huán)方式不同，干燥室空氣降濕的方式也不同。除濕熱泵烘干時(shí)空氣在干燥室與除濕干燥機(jī)間進(jìn)行閉式循環(huán)，不排放廢熱；傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥是利用熱源對空氣進(jìn)行加熱，同時(shí)將吸濕后空氣排放的開式系統(tǒng)，排放廢熱，能源利用率低。
本項(xiàng)目配置4套低溫干化帶式機(jī)，單臺設(shè)備去水量1600kg/h。
4.6 除臭系統(tǒng)
除臭系統(tǒng)主要功能是收集和處理部分產(chǎn)生臭味區(qū)域的臭氣，如污泥料倉、污泥深度脫水干化系統(tǒng)等區(qū)域，對設(shè)備點(diǎn)源除臭和干化車間空間除臭。
臭氣經(jīng)臭氣收集系統(tǒng)有效收集后，平流進(jìn)入洗滌池，完成臭氣中水溶性及酸性物質(zhì)的吸收、除塵、加濕和調(diào)節(jié)pH值的預(yù)處理，然后進(jìn)入生物濾池過濾區(qū)，污染物從氣相中轉(zhuǎn)移到生物膜表面，在微生物的氧化分解下去除。
各構(gòu)筑物臭氣收集原則上按有人活動與否分為2種形式，結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，擬定設(shè)備和密封通道換氣頻率為8次/h，確定項(xiàng)目的除臭風(fēng)量為45000m3/h。
5 效益分析
本項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模為300t/d（含水率80%），采用“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”工藝，將污泥含水率從80%降至30%后外運(yùn)至電廠協(xié)同焚燒。污泥由300t/d減量至96t/d，減量化明顯，大幅降低了污泥處置費(fèi)用和處置難度。同時(shí)通過增加深度脫水段對低溫干化工藝進(jìn)行優(yōu)化，可降低電耗40%以上，降低運(yùn)行成本20%以上。
6 結(jié)論
污泥處置并沒有較優(yōu)方式，需要因地制宜地制定方案，是一個(gè)系統(tǒng)性的工程。本項(xiàng)目創(chuàng)新的“連續(xù)深度脫水耦合低溫干化”工藝減量化明顯，產(chǎn)物熱值高，可進(jìn)行協(xié)同焚燒或用于園林綠化、土壤改良基質(zhì)土制備原料等多種出路。
本工藝路線是對低溫干化工藝的優(yōu)化，具有以下優(yōu)勢：
（1）經(jīng)濟(jì)性。增加深度脫水段對污泥進(jìn)行初步減量后再進(jìn)行低溫干化處理，在滿足污泥較大程度減量化的同時(shí)，通過增加投資和運(yùn)行成本均較低的機(jī)械脫水段進(jìn)行二次脫水，降低低溫干化段的投資和能耗，從而降低系統(tǒng)整體的投資和運(yùn)行成本。
（2）安全性。該工藝運(yùn)行溫度較低，干化階段溫度僅為70℃，并且操作環(huán)境中無粉塵產(chǎn)生，無爆炸風(fēng)險(xiǎn)，具備良好的安全性。
（3）靈活性。干化熱源可采用電或者余熱，技術(shù)適用性廣。
本項(xiàng)目的成功實(shí)施對城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置工藝的選擇具有一定的示范意義。
