低溫除濕干化是近年開發(fā)出的污泥處置新工藝，由于其具有能耗低、干化條件易于控制、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被人們所關(guān)注。本文擬通過對(duì)比分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，以對(duì)低溫除濕干化工藝在污水處理廠污泥處置中的可行性進(jìn)行研究，并為污泥處置工藝選型提供幫助。
1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
1.1 工程背景
某市污水處理廠近期處理規(guī)模為30000t/d，遠(yuǎn)期處理規(guī)模50000t/d。主體污水處理工藝采用“改良A/A/O生物反應(yīng)池+混合反應(yīng)沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”，尾水經(jīng)過二氧化氯消毒后排放。
1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
分析該廠服務(wù)范圍內(nèi)用水大戶及發(fā)展規(guī)劃的調(diào)研，結(jié)合周邊污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)情況，確定該工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，詳見表1所列。
按照環(huán)保部門要求，該工程出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。
1.3 污泥處理概況
1.3.1 近期污泥處理量
剩余污泥量：6400kg/d(絕干泥)，含水率99.2%，折合體積為800m3/d。
化學(xué)污泥量：627kg/d(絕干泥)，含水率99%，折合體積為62.7m3/d。
1.3.2 遠(yuǎn)期污泥處理量
剩余污泥量：10667kg/d(絕干泥)，含水率99.2%，折合體積為1333.4m3/d。
化學(xué)污泥量：1045kg/d(絕干泥)，含水率99%，折合體積為104.5m3/d。
1.3.3 污泥處置出路
出路一：污泥脫水后含水率≤60%，污泥外運(yùn)填埋處置。
出路二：污泥干化處理后含水率≤50%，外運(yùn)至市垃圾焚燒發(fā)電廠，進(jìn)行焚燒處置。
1.4 工程內(nèi)容
基于上述兩污泥處置出路，通過對(duì)不同污泥處理工藝的對(duì)比分析，最終確定污水處理廠污泥處理工藝。
2、污泥深度脫水工藝的選擇
2.1 填埋出路的污泥處理工藝
目前，污水處理廠內(nèi)應(yīng)用較多的是帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)三種。
板框壓濾機(jī)一般為間歇操作，其設(shè)備大，基建設(shè)備投資較高，不能24h連續(xù)運(yùn)行，土建費(fèi)用也較高。但該型脫水機(jī)脫水效果好，泥餅含水率在65%~60%以下，運(yùn)輸量較小，可節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用。
帶式壓濾機(jī)具有脫水效率高，能源省，投資省等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用實(shí)例眾多。脫水后泥餅含水率較高，一般為78%~80%。
離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，附屬設(shè)備少，在密閉狀況下運(yùn)行，衛(wèi)生條件好，能長(zhǎng)期自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，費(fèi)用低。但噪音較大，電耗較高。脫水后泥餅含水率一般為70%~75%。
基于以上分析，考慮到出路為填埋時(shí)要求出泥含水率達(dá)到60%以下，因此采用板框壓濾機(jī)作為污泥脫水設(shè)備具有一定優(yōu)勢(shì)。
2.2 污泥焚燒處置時(shí)的污泥處理工藝
在處置出路為焚燒時(shí)，污泥需深度脫水至含水率50%以下。目前滿足該要求的工藝主要有傳統(tǒng)污泥干化工藝和污泥低溫干化工藝等。
2.2.1 傳統(tǒng)污泥干化工藝
傳統(tǒng)污泥干化工藝主要是通過直接或間接加熱的形式，降低污泥含水率。目前主要的干化工藝包括臥式薄層干化工藝、流化床工藝、盤式干燥工藝等。
2.2.2 污泥低溫干化工藝
污泥除濕干化機(jī)的主要原理是利用干燥熱空氣為干燥介質(zhì)，通過除濕熱泵使污泥中的水份吸收空氣中的熱量汽化至空氣中，從而進(jìn)入冷凝裝置冷卻后排出系統(tǒng)，達(dá)到干燥目的。空氣為對(duì)流干燥的載熱載濕介質(zhì)。
在傳統(tǒng)污泥干化工藝中，臥式薄層干化工藝具有安全性高、能耗較低、尾氣產(chǎn)生量小、對(duì)不同污泥適應(yīng)性強(qiáng)、無需返混等優(yōu)勢(shì)。因此，擬對(duì)臥式薄層干化工藝和污泥低溫干化工藝作為污泥干化工藝比選方案，其比較如表3所列。
從表3可以看出，污泥低溫干化工藝設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本較低，可回收部分能量，能源利用效率高，較傳統(tǒng)污泥干化工藝有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，在焚燒出路時(shí)，污泥深度脫水工藝推薦采用污泥低溫干化工藝。
3、污泥深度脫水工藝設(shè)計(jì)
3.1污泥板框壓濾工藝設(shè)計(jì)
3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)
土建按5.0萬m3/d實(shí)施，設(shè)備按3.0萬m3/d安裝。
剩余污泥量：6400kg/d(絕干泥)，含水率：99.2%，折合體積為800m3/d;化學(xué)污泥量：627kg/d(絕干泥)，含水率：99%，折合體積為62.7m3/d。
壓濾機(jī)工作周期：≤3.5h;壓濾機(jī)工作壓力：≤1.5MPa;工作時(shí)間：16h/d;脫水泥餅含水率：≤60%;調(diào)理藥劑：FeCl3+CaO。
3.1.2工藝流程
工藝流程為帶式濃縮——污泥調(diào)理——板框脫水——填埋，具體詳見圖1所示。
3.1.3構(gòu)、建筑物(見表4)
3.1.4主要設(shè)備
(1)帶式濃縮機(jī)：2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù)：Q=50m3/h，P=3kW。
(2)板框壓濾機(jī)：2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù)：處理量9t干泥/d，P=13kW。
(3)石灰加藥裝置系統(tǒng)：1臺(tái);設(shè)備參數(shù)：V=20m3，P=13kW。
3.2 污泥低溫除濕干化工藝設(shè)計(jì)
3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
土建按5.0萬m3/d實(shí)施，設(shè)備按3.0萬m3/d安裝。
剩余污泥量：同板框壓濾機(jī)方案。
工作時(shí)間：24h連續(xù)運(yùn)行；泥餅含水率：≤50%。
3.2.2 工藝流程
工藝流程為疊螺脫水機(jī)——低溫除濕干化——焚燒，具體詳見圖2所示。
3.2.3 構(gòu)、建筑物(見表5)
3.2.4 主要設(shè)備
(1)疊螺脫水機(jī)：2臺(tái);設(shè)備參數(shù)：處理量5t/d，P=6.75kW。
(2)板框壓濾機(jī)：2臺(tái)(近期1用1備);設(shè)備參數(shù)：處理量5t/d，P=6.75kW。
(3)石灰加藥裝置系統(tǒng)：1臺(tái);設(shè)備參數(shù)：V=20m3，P=13kW。
4、污泥深度脫水工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
4.1 板框壓濾工藝投資及運(yùn)行成本分析
根據(jù)污泥板框壓濾工藝設(shè)計(jì)，對(duì)其投資及運(yùn)行成本進(jìn)行分析，結(jié)果如下。
4.1.1 投資(見表6)
4.1.2 成本(見表7)
4.2 低溫除濕干化工藝投資及運(yùn)行成本分析
根據(jù)污泥低溫除濕干化工藝，對(duì)其投資及運(yùn)行成本進(jìn)行分析，結(jié)果如下。
4.2.1 投資(見表8)
4.2.2 成本(見表9)
4.2.3 焚燒發(fā)電收益
采用低溫除濕干化后的污泥運(yùn)送至市垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行焚燒處理。根據(jù)污泥相關(guān)參數(shù)初步核算，其發(fā)電量約2822.40kW·h，發(fā)電收益按0.5元/kW·h計(jì)算，則其收益為1411.20元/d。
綜上所述，污泥低溫除濕干化工藝較板框壓濾工藝的投資及成本均稍高。但板框壓濾工藝處理后污泥中混有大量石灰等藥劑，無法進(jìn)一步資源化利用，而低溫除濕干化工藝的出泥經(jīng)焚燒發(fā)電后可產(chǎn)生一定收益。因此，低溫除濕干化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面具有一定優(yōu)勢(shì)，也更加符合國(guó)家政策要求。
5、結(jié)論
(1)污泥低溫除濕干化工藝響應(yīng)了國(guó)家對(duì)污泥處理減量化、穩(wěn)定化、資源化的政策要求，是一種適用于污水處理廠污泥處理的新工藝。
(2)在有條件對(duì)污泥進(jìn)行焚燒發(fā)電處置時(shí)，低溫除濕干化工藝的出泥經(jīng)焚燒發(fā)電后可產(chǎn)生一定收益，因此低溫除濕干化工藝在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面較傳統(tǒng)板框壓濾工藝具有一定優(yōu)勢(shì)。( >
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