低温除湿干燥工艺在污泥处置中的应用

低温除湿干燥是近年来发展起来的一种新的污泥处置工艺。由于其能耗低、干燥条件容易控制、安全性高等优点，逐渐受到人们的重视。本文通过对比分析和技术经济评价，研究了低温除湿干燥工艺在污水处理厂污泥处置中的可行性，为污泥处置工艺的选择提供帮助。

1.项目介绍

1.1工程背景

某市污水处理厂近期处理能力3万t/d，远期处理能力5万t/d，主体污水处理工艺采用“改进型A/A/O生物反应器+混合反应沉淀池+纤维旋转滤池”，尾水经二氧化氯消毒后排放。

1.2设计水质

分析该厂服务范围内的用水大户调查和发展规划，根据周边污水处理厂的水质确定本项目的设计水质，详见表1。

根据环保部门的要求，本项目出水应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级水质排放标准的A标准(见表2)。

1.3污泥处理概述

1.3.1近期污泥处理能力

剩余污泥:6400kg/d(绝对干污泥)，含水率99.2%，当量体积800 m3/d

化学污泥量:627kg/d(绝干污泥)，含水率99%，当量体积62.7 m3/d

1.3.2长期污泥处理能力

剩余污泥:10667kg/d(绝对干污泥)，含水率99.2%，当量体积1333.4 m3/d

化学污泥量:1045kg/d(绝干污泥)，含水率99%，当量体积104.5 m3/d

1.3.3污泥处置出口

出路:脱水后污泥含水率小于等于60%，运出污泥填埋处置。

出路二:污泥干燥后，含水率小于等于50%，输送至城市垃圾焚烧发电厂焚烧。

1.4项目内容

基于上述两个污泥处置口，通过不同污泥处理工艺的对比分析，最终确定污水处理厂的污泥处理工艺。

2.污泥深度脱水工艺的选择

2.1填埋场出口污泥处理工艺

目前污水处理厂广泛采用带式压滤机、板框压滤机和离心脱水机。

板框压滤机一般间歇运行，设备大，基建设备投资高，不能24小时连续运行，建设成本高。但这种脱水机脱水效果好，泥饼含水率在65%~60%以下，运输量小，可节省运输成本。

带式压滤机具有脱水效率高、节能、节省投资等优点。脱水后的泥饼含水率较高，一般为78%~80%。

该离心脱水机结构紧凑，辅助设备少，卫生条件好，可长期自动连续运行，成本低。但是噪音大，耗电多。脱水后的泥饼含水率一般为70%~75%。

基于以上分析，考虑到出口为填埋场，要求污泥含水率在60%以下，采用板框压滤机作为污泥脱水设备具有一定的优势。

2.2污泥焚烧过程中的污泥处理工艺

当处置口为焚烧时，污泥需要深度脱水，直至含水率低于50%。目前，满足这一要求的主要工艺有传统污泥干化工艺和低温污泥干化工艺。

2.2.1传统的污泥干燥工艺

传统的污泥干燥工艺主要通过直接或间接加热来降低污泥的含水率。目前主要的干燥工艺有卧式薄层干燥工艺、流化床干燥工艺、盘式干燥工艺等。

2.2.2污泥低温干燥过程

污泥除湿机的主要原理是利用干热空气作为干燥介质，污泥中的水分吸收空气中的热量，通过除湿热泵蒸发到空气中，使其进入冷凝装置，冷却后排出系统，从而达到干燥的目的。空气是对流干燥的载热和载湿介质。

在传统的污泥干燥工艺中，卧式薄层干燥工艺具有安全性高、能耗低、尾气产生量小、对不同污泥适应性强、无返混等优点。因此，污泥干燥工艺的比较方案拟采用卧式薄层干燥工艺和低温污泥干燥工艺，比较见表3。

从表3可以看出，低温污泥干化工艺设备成本和运行成本较低，可以回收部分能量，能量利用效率高，与传统污泥干化工艺相比优势明显。因此，当燃尽时，污泥深度脱水工艺推荐采用污泥低温干燥工艺。

3.污泥深度脱水工艺设计

3.1污泥板框压滤工艺设计

设计参数

土建工程按5万m3/d执行，设备安装按3万m3/d执行

剩余污泥:6400kg/d(绝对干污泥)，含水率:99.2%，当量体积:800 m3/d；化学污泥量:627kg/d(绝干污泥)，含水率:99%，当量体积:62.7 m3/d

压滤机工作周期:≤3.5h；压滤机的工作压力:≤1.5 MPa；工作时间:16h/d；水泥饼含水率:≤60%；调理剂:三氯化铁+氧化钙。

工艺流程

工艺流程为皮带浓缩-污泥调理-板框脱水-填埋，详见图1。

3.1.3结构和建筑物(见表4)

主要设备

(1)带式浓缩机:2台(近期一用一备)；设备参数:Q=50m3/h，P=3kW。

(2)板框压滤机:2台(近期一用一备)；设备参数:处理能力9t干泥/d，P=13kW。

(3)石灰加药装置系统:1套；设备参数:V=20m3，P=13kW。

3.2污泥低温除湿干燥工艺设计

设计参数

土建工程以5万立方米/天的速度实施，设备安装以3万立方米/天的速度实施

剩余污泥:同板框压滤机方案。

工作时间:24小时连续运行；蛋糕含水率:≤50%。

工艺流程

工艺流程为螺旋脱水机-低温除湿干燥-焚烧，详见图2。

3.2.3结构和建筑物(见表5)

主要设备

(1)两个螺旋脱水机；设备参数:处理能力5t/d，p = 6.75kw

(2)板框压滤机:2台(近期一用一备)；设备参数:处理能力5t/d，p = 6.75kw

(3)石灰加药装置系统:1套；设备参数:V=20m3，P=13kW。

4.污泥深度脱水工艺的技术经济分析

4.1板框压滤工艺投资及运行费用分析

根据污泥板框压滤工艺的设计，对投资和运行费用进行了分析，结果如下。

4.1.1投资(见表6)

4.1.2成本(见表7)

4.2低温除湿干燥工艺投资及运行费用分析

根据污泥低温除湿干燥工艺，对投资和运行费用进行分析，结果如下。

4.2.1投资(见表8)

4.2.2成本(见表9)

4.2.3焚烧发电收入

低温除湿干燥后的污泥输送至城市垃圾焚烧发电厂焚烧。根据污泥相关参数初步计算，其发电量约为2822.40 kW·h，按0.5元//kW·h计算，发电收入为1411.20元/d

综上所述，污泥低温除湿干燥工艺在投资和成本上略高于板框压滤工艺。然而，板框压滤工艺处理后的污泥中混有大量的石灰等化学物质，无法进一步资源化利用。而低温除湿干燥过程产生的污泥，经过焚烧发电后，可以产生一定的效益。因此，低温除湿干燥工艺在技术和经济方面具有一定的优势，更符合国家政策的要求。

5.结论

(1)污泥低温除湿干燥工艺响应了国家污泥处理减量化、稳定化和资源化的政策要求，是适合污水处理厂污泥处理的新工艺。

(2)当污泥可以焚烧发电时，低温除湿干燥工艺的污泥焚烧发电后可以产生一定的效益，因此低温除湿干燥工艺在技术和经济上比传统板框压滤工艺有一定的优势。(来源:天津市市政工程设计研究院)

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