全康環(huán)保:摘 要：某熱電廠(chǎng)中水裝置產(chǎn)生的污泥含水量大，運輸過(guò)程對廠(chǎng)區物流通道區域環(huán)境造成影響。通過(guò)資料收集和現場(chǎng)踏勘等方式，對熱電廠(chǎng)中水裝置污泥脫水系統運行狀態(tài)、設備出力等進(jìn)行綜合評估，經(jīng)過(guò)工藝比選、方案設計、投資和運行費用估算等方式對可能的污泥脫水技術(shù)改造方案進(jìn)行了多角度的論證和比較，最終確定了技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的改造方案，將污泥含水率由之前的80%調整到50%以下，避免運輸過(guò)程中污泥泥漿污染道路。

關(guān)鍵詞：熱電廠(chǎng); 工藝比選; 污泥干化; 改造方案;

某熱電廠(chǎng)裝機容量為2×330 MW，熱電廠(chǎng)中水裝置設計處理量為2200 t/h，受季節及機組運行工況影響，中水裝置目前實(shí)際產(chǎn)水量為600～1200 t/h，平均污泥產(chǎn)量約為20 t/d，平均含水率80%，脫水后污泥由熱電廠(chǎng)負責外運處置。

由于中水裝置產(chǎn)生的污泥含水量大，運輸過(guò)程對2018年新投運的廠(chǎng)區物流通道區域環(huán)境造成影響。因此，對污泥源頭減量化、無(wú)害化處理，將污泥含水率由之前的80%調整為50%以下，避免運輸過(guò)程中污泥泥漿污染道路。

01 污泥脫水改造背景概述

1.1 概況

石家莊地區貧水，水價(jià)高，為降低用水費用，某熱電廠(chǎng)補水水源主要采用經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)和橋東污水處理廠(chǎng)的排水，城市自來(lái)水作為電廠(chǎng)生產(chǎn)用水的應急備用供水水源。污水處理廠(chǎng)執行GB 18918―2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》一級B排放標準，堿度、硬度、SS等水質(zhì)指標不滿(mǎn)足電廠(chǎng)用水標準。熱電廠(chǎng)投資約2916萬(wàn)元建設了一座日處理量為2200 t/h的中水深度處理站（中水裝置），市政污水水源經(jīng)中水裝置深度處理系統處理達標后，作為電廠(chǎng)循環(huán)水補水、脫硫工藝用水和鍋爐補給水系統的原水。中水裝置采用加藥、絮凝、沉淀等工藝降低來(lái)水的堿度、硬度、SS。

1.2 原污泥脫水系統簡(jiǎn)介

熱電廠(chǎng)污泥來(lái)源于中水處理裝置，該裝置使用石灰軟化絮凝過(guò)濾工藝。市政污水水源經(jīng)中水裝置深度處理達標后，作為電廠(chǎng)循環(huán)水補水、脫硫工藝用水和鍋爐補給水系統的原水。中水深度處理裝置工藝流程如圖1所示。

水澄清池排泥直接排至連續式濃縮池，澄清池排泥由澄清池排泥泵輸送到濃縮池進(jìn)行濃縮，濃縮后泥漿送至離心式脫水機，脫水后污泥外運。目前平均污泥產(chǎn)量約為20 t/d，平均含水量在80%以上。

02 污泥脫水技術(shù)分析

污泥脫水工藝主要分機械式脫水技術(shù)和外加熱源干化技術(shù)。根據相關(guān)要求，在充分考慮現場(chǎng)的實(shí)際情況（如場(chǎng)地條件、空間條件、設備狀況、資源狀況等）的基礎上，進(jìn)行污泥脫水工藝方案的選擇。在脫水工藝方案的選擇中，主要考慮：脫水效果、設備投資、環(huán)保要求、系統占地面積及布置條件、熱源來(lái)源、能耗、原有設備的情況、工藝成熟度等。

2.1 機械式干化技術(shù)

污泥機械脫水目前使用最多的有3種：板框式污泥脫水機、離心式污泥脫水機、帶式污泥脫水機。

2.1.1 板框式污泥脫水機

原理：通過(guò)板框的擠壓，使污泥內的水通過(guò)濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動(dòng)氣閉式系統、濾板震動(dòng)系統、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側光電保護裝置等構成。

優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)過(guò)加藥調質(zhì)（藥劑PAM和絮凝劑）能直接將含水分97%的污泥脫水至60%；極限條件下能將污泥脫水至含水率50%。

缺點(diǎn)：壓榨時(shí)間較長(cháng)，一個(gè)循環(huán)周期時(shí)間3～4 h；濾框給料口容易堵塞，濾餅不易取出，往往需借助人工卸料，消耗勞動(dòng)力；板框壓濾機濾布采用PP或聚酰胺制造，使用壽命較短，易破板；為達到脫水效果，需要增加一定量的絮凝劑（木屑或生石灰），增加了運行成本。

2.1.2 離心式污泥脫水機

原理：主要由轉載和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉筒后，在高速旋轉產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉轂腔內。污泥顆粒比例較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉轂內壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內側產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下，被輸送到轉載的錐端，經(jīng)轉載周?chē)某隹谶B續排出，液體則由堰四溢流排至轉載外，匯集后排出脫水機。離心脫水機最關(guān)鍵的部件是轉轂，轉轂的直徑越大，脫水處理能力越強，但制造及運行成本都相當高，經(jīng)濟性差。轉載的長(cháng)度越長(cháng)，污泥的含固率就越高，但轉載過(guò)長(cháng)會(huì )使性?xún)r(jià)比下降。

優(yōu)點(diǎn)：離心脫水機處理能力相對較強，可連續運轉。

缺點(diǎn)：電耗比較大，通常情況下每立方污泥脫水電耗為1.2 k W/m3。處理后污泥含水率只能達到75%～80%。

2.1.3 帶式污泥脫水機

原理：帶式污泥脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著(zhù)污泥層，從一連串按規律排列的轆壓筒中呈S形彎曲經(jīng)過(guò)，靠濾帶本身的長(cháng)力形成對污泥層的壓榨力和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來(lái)，獲得含固量高的泥餅，從而實(shí)現污泥脫水。

優(yōu)點(diǎn)：帶式壓濾脫水機運行速度慢、無(wú)噪聲，處理量比較大。

缺點(diǎn)：帶式壓濾機現場(chǎng)環(huán)境差、濕氣大，易造成二次污染。帶式壓濾機由于濾帶不能織的太密，為防止細小污泥漏網(wǎng)，需要投加較多的絮凝劑，一般加藥量大于3 kg/L（干泥）。處理后污泥含水率只能達到75%～80%。

綜合分析板框式壓濾機、離心脫水機、帶式壓濾機3種設備的運行方式及優(yōu)缺點(diǎn)，其中離心式脫水機和帶式壓濾機無(wú)法滿(mǎn)足項目污泥含水率低于50%的要求；板框式壓濾機雖然在加絮凝劑的條件下能夠將污泥脫水至含水率為50%，但該數值為臨界值，運行過(guò)程中存在污泥脫水不達標的風(fēng)險，且存在人力裝卸、濾布壽命短、絮凝劑消耗大的缺點(diǎn)。因此，本次改造不考慮采用機械式污泥脫水機。

2.2 外加熱源干化技術(shù)

外加熱源干化技術(shù)主要有間接加熱圓盤(pán)式干化技術(shù)、太陽(yáng)能干化技術(shù)、生石灰干化技術(shù)等。

2.2.1 圓盤(pán)干化技術(shù)

圓盤(pán)主要由定子（外殼）、轉子（轉盤(pán)）和驅動(dòng)裝置組成。轉子中心軸和轉盤(pán)都是中空的，熱油（180～220℃）、熱水或者高壓蒸汽（0.4～0.8 MPa）通過(guò)其中并加熱轉盤(pán)，將熱量傳遞給干化產(chǎn)品。轉盤(pán)邊緣的攪拌器將污泥均勻緩慢地推進(jìn)并通過(guò)整個(gè)干燥機，產(chǎn)生的熱蒸汽冷凝在轉盤(pán)腔的內壁上，形成冷凝水并導出干燥機。為了防止污泥粘附在轉盤(pán)上，在轉盤(pán)之間裝有刮刀，使得圓盤(pán)干化機不僅能進(jìn)行污泥的全干化（含水率低于15%），也能適應污泥的半干化（含水率低于50%）。干化機負壓運行[?（20～40)Pa]，避免了干化過(guò)程中廢蒸汽泄漏；廢氣中含氧量約2%，能夠有效地預防粉塵爆炸。半干化蒸發(fā)單位水需耗熱2000～3000 k J/kg，耗電約45kW?h/t。其優(yōu)點(diǎn)是投資較少、運行安全、干化產(chǎn)品質(zhì)量好，缺點(diǎn)是與太陽(yáng)能干化相比能耗較高。

2.2.2 太陽(yáng)能干化技術(shù)

太陽(yáng)能干化技術(shù)的核心是利用廉價(jià)的太陽(yáng)能進(jìn)行污泥干化。太陽(yáng)能輻射加熱，使污泥水分蒸發(fā)，并利用通風(fēng)系統排出陽(yáng)光房?jì)葷窨諝?，降低污泥表面空氣濕度。其?yōu)點(diǎn)是能耗小，運行管理費用低；運行穩定安全，灰塵少；操作維護簡(jiǎn)單；清潔能源，符合可持續發(fā)展需要。缺點(diǎn)是占地面積大、處理效果受天氣和季節影響較大。

2.2.3 生石灰干化技術(shù)

生石灰與污泥內的水分發(fā)生化學(xué)反應時(shí)，1kg生石灰能以化學(xué)形式結合去除0.32 kg的水，另外，所產(chǎn)生的反應熱又可蒸發(fā)去除0.5 kg的水。要使污泥含水率由80%降至40%，理論上1 t污泥需要0.39 t石灰。生石灰市場(chǎng)價(jià)格為300～600元/噸，則藥劑成本為120～240元/噸。加入石灰后的污泥體積有所增加。干化產(chǎn)品一般用作酸性土壤的改良劑或建筑材料。生石灰干化技術(shù)工藝過(guò)程為：控制系統根據進(jìn)出污泥含水率確定最佳配料比，控制電子稱(chēng)對污泥和活性石灰分別計量，稱(chēng)重后兩者投加至攪拌筒內進(jìn)行充分攪拌，反應時(shí)溫度逐漸上升，最高可達到102～105℃，此時(shí)控制系統將排氣閥開(kāi)啟，廢氣帶走部分水分，當反應釜內溫度下降至100℃時(shí)控制系統關(guān)閉閥門(mén)。

優(yōu)點(diǎn)：干化產(chǎn)品p H值升高，根據污泥性質(zhì)可干化后污泥做酸性土壤的改良劑或建筑材料。

缺點(diǎn)：無(wú)法連續運行，生石灰耗量較大，且因為生石灰的加入增加了干污泥量。

綜合分析圓盤(pán)干化技術(shù)、太陽(yáng)能干化技術(shù)、生石灰干化技術(shù)的運行方式及優(yōu)缺點(diǎn)，3種技術(shù)都能夠將污泥脫水至含水率為50%以下并保持穩定運行。太陽(yáng)能干化技術(shù)受天氣影響，且占地面積較大，本次改造可利用土地僅有18m×16m，不滿(mǎn)足使用太陽(yáng)能干化技術(shù)條件。生石灰干化技術(shù)與圓盤(pán)干化技術(shù)相比，藥劑成本高（120～240元/噸），并增加了干化污泥的量。因此，建議采用圓盤(pán)干化技術(shù)。

圓盤(pán)干化技術(shù)可采用蒸汽、導熱油、熱煙氣作為干化介質(zhì)。該熱電廠(chǎng)的廠(chǎng)區內能夠穩定提供0.5～0.8 MPa的蒸汽，而引取熱煙氣條件不便，同時(shí)與采用高品質(zhì)電能的導熱油介質(zhì)相比，低品位蒸汽耗材更經(jīng)濟。因此，采用蒸汽為熱源的圓盤(pán)干化污泥技術(shù)。

03 污泥干化改造方案研究

3.1 污泥干化改造總體設想

本次改造按照污泥含水80%，日產(chǎn)泥量為24 t為輸入條件，用原污泥離心脫水機和主螺桿輸送機，通過(guò)增加污泥干化機，將污泥水分從80%降低至50%以下。

本次改造總體工程設想如下：(1)增加一臺圓盤(pán)式污泥干化機，采用蒸汽作為熱源；(2)原污泥螺旋脫泥房外，新增污泥干化間（單層建筑），用于放置污泥干化機和儲存污泥；(3)在原中水裝置電控間上部新增一層建筑，用于新增的電氣控制間；(4)對原中水系統的廢水池進(jìn)行改造，并更換兩臺廢水泵，新增一臺廢水攪拌器。

本次改造提出兩個(gè)方案：(1)新增污泥干化機及附屬設備、污泥干化間；將污泥干化煙氣作為廢水池曝氣使用；在原一層電控間樓上新增一層電控間；改造廢水池，更換兩臺廢水泵，新增一臺廢水池攪拌器。(2)新增污泥干化機及附屬設備、污泥干化間；污泥干化煙氣采用水噴淋洗滌后經(jīng)煙囪有組織排放，并設置粉塵在線(xiàn)檢測系統；在原一層電控間樓上新增一層電控間；改造廢水池，更換兩臺廢水泵，新增一臺廢水池攪拌器。

3.2 污泥干化系統設計

中水裝置現有兩臺離心式污泥脫水機（Q=25～60m3/h），離心脫水機出口的污泥含水率為80%，出口污泥分別經(jīng)兩臺子螺桿輸送至主螺桿（Q=7m3/h），主螺桿伸出現有污泥脫水間外水平距離4.83 m，螺桿出口高度為3.8 m。

充分利用原離心脫水機及原螺桿輸送機，在原脫水機間外，新增圓盤(pán)式污泥干化機。在原螺旋脫水間外側，新建16.5 m（長(cháng)）×16 m（寬）×6 m（高）污泥干化間，放置污泥干化機及附屬設備作為干污泥暫存間使用。在污泥干化機間、污泥暫存間內各設置起吊質(zhì)量為5 t的單軌電動(dòng)葫蘆，用于輸送干污泥。

圓盤(pán)干化機熱源采用電廠(chǎng)蒸汽，從原脫硝氨區蒸汽管道引DN80管道至圓盤(pán)干化機。

在圓盤(pán)干化機內，蒸汽與污泥間接換熱，蒸汽冷凝后排至中水處理系統廢水池（容積100 m3），干化機蒸汽耗量約1.0 t/h，蒸汽冷凝水的排入不會(huì )對原廢水池運行產(chǎn)生影響。

污泥在圓盤(pán)干化機內干化過(guò)程，水分蒸發(fā)為氣體，水蒸氣伴著(zhù)污泥顆粒的干化煙氣需進(jìn)行除塵凈化。根據干化煙氣的處理工藝，設計了2種方案：(1)干化煙氣通過(guò)引風(fēng)機提供的壓力，先經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器除去大顆粒，之后通入中水處理系統廢水池進(jìn)行曝氣，達到廢水池攪拌的目的，能夠減少廢水池內污泥的沉淀；將干化煙氣輸送過(guò)程產(chǎn)生的冷凝疏水直接排放至廢水池。污泥干化煙氣溫度約為100℃，其中飽和水蒸氣含量為0.6 t/h，將該煙氣通入廢水池曝氣后，廢水池升溫約2℃。(2)干化煙氣通過(guò)引風(fēng)機提供的壓力，先經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器除去大顆粒，再通過(guò)二級水噴淋塔進(jìn)行洗滌，之后通過(guò)煙囪進(jìn)行有組織排放，煙囪排放出口顆粒物小于150 mg/m3（滿(mǎn)足《大氣污染物綜合排放標準》），并設置在線(xiàn)檢測系統。噴淋塔根據煙氣顆粒物排放值定期更換噴淋水，將更換的噴淋水排至廢水池，進(jìn)行循環(huán)處理。

將兩個(gè)方案污泥干化產(chǎn)生的廢水都排至原廢水池，不存在廢水外排情況；兩個(gè)方案均能達到污泥干化的目的。方案1與方案2相比，工藝流程較簡(jiǎn)單，設備投資較少，更具有技術(shù)優(yōu)勢。

04 技術(shù)改造效益分析

4.1 環(huán)境效益

改造后，將污泥中含水量由80%降低至50%，降低了中水外運污泥水分，污泥量可減少約4800 t/年（8000 h計），減少中水污泥外運的運輸成本，可有效降低中水污泥運輸過(guò)程中的環(huán)境風(fēng)險，提升廠(chǎng)區總體安全文明生產(chǎn)水平。

4.2 經(jīng)濟效益

實(shí)施改造后，增加固定投資500萬(wàn)左右，每年增加運行成本120多萬(wàn)元，污泥運輸費用可減少至原來(lái)的50%左右。

4.3 社會(huì )效益

中水污泥干化系統升級改造后，得到以下社會(huì )效益：(1)污泥中含水量由80%降低至50%，降低污泥體積便于運輸，且節省了后續處理的空間；(2)本項目將污泥進(jìn)行干化，有效地控制了污泥在運輸、堆放過(guò)程中的二次污染，對于改善城市環(huán)境，提高人民的健康水平和促進(jìn)城市的現代化建設具有十分重要的意義。

05 結論

本次對水裝置污泥脫水升級改造，采用圓盤(pán)干化技術(shù)。保留原有離心脫水機和螺桿輸送機，新增一臺圓盤(pán)干化機，采用蒸汽作為烘干介質(zhì)。污泥含水率從改造前的80%降低為50%，設計污泥處理量為24 t/d，年利用小時(shí)為8000 h，改造完成后外運污泥量減少4800 t/年。

在滿(mǎn)足污泥干化要求的基礎上，根據污泥干化煙氣的利用和排放方式設計了兩個(gè)方案。方案1是利用干化煙氣對廢水池曝氣；方案2是對干化煙氣進(jìn)行除塵和有組織排放。方案1與方案2相比，工藝流程較簡(jiǎn)單，更具有技術(shù)優(yōu)勢。綜合考慮兩個(gè)方案的投資成本、運行費用等因素，推薦方案1為改造方案。