城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)

安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽省市政污泥處置與資源化利用工程研究中心作者：劉 程，汪 軍，徐汝民，惲壯志，陳 濤，郵箱：1443569253@qq.com

【基本情況】

2016 年12 月安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司成功中標(biāo)安徽省無(wú)為市無(wú)城污水廠污泥處理處置中心項(xiàng)目（圖1）。項(xiàng)目選址無(wú)為市城東污水處理廠東側(cè)，面積達(dá)到3 300 m2，總投資2 395.11 萬(wàn)元，并于2017 年8 月20 日建設(shè)完成。采用自主研發(fā)的“城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)”對(duì)無(wú)為市城區(qū)污水處理廠所產(chǎn)生的市政污泥（含水率80%）進(jìn)行處理，處理能力達(dá)到50 t/d，污泥處理后含水率降至5% 以下，減量率大于85%，并實(shí)現(xiàn)了處理產(chǎn)物——生物炭的資源化利用，煙氣處理后達(dá)到GB 18458—2014 生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 無(wú)為市污泥處理處置中心Figure 1 Sludge treatment and disposal center in Wuwei

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)入選“2020 年重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)及示范工程名錄”；2018 年10 月17 日安徽省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布由本公司主持編制的《安徽省城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)導(dǎo)則》。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)2015 年榮獲“合肥市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)”及“中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)節(jié)能減排科技進(jìn)步獎(jiǎng)”、2017 年榮獲“安徽省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)”，榮獲中國(guó)環(huán)聯(lián)2018—2019 年度“固體廢物處理及污染治理典型技術(shù)案例獎(jiǎng)”。

【技術(shù)/案例原理及技術(shù)路線】

（1）技術(shù)原理：城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)是將污泥預(yù)處理（濃縮、稀釋或混合）后對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理，可改變污泥粒子表面的理化性質(zhì)，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，減小與水的親和力，從而改善脫水性能，調(diào)理改性后污泥配合板框式壓濾機(jī)脫水處理，脫水后泥餅含水率控制在60%以下。利用機(jī)械脫水后污泥中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無(wú)氧或缺氧條件下對(duì)其加熱干化炭化，先將污泥中的水分以水蒸氣的形式脫去，將污泥含水率降至20%～30%，再提高溫度使污泥中的有機(jī)物發(fā)生熱裂解，使污泥中部分揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變成熱解氣，污泥中無(wú)機(jī)物和殘?zhí)哭D(zhuǎn)變成穩(wěn)定的污泥基生物炭。

（2）技術(shù)路線：針對(duì)污泥的性質(zhì)特點(diǎn)和處置難點(diǎn)，采用“高干脫水+中溫炭化”技術(shù)路線（圖2），可根據(jù)不同地區(qū)污水水質(zhì)、處理工藝等因素造成的泥質(zhì)差異以及客戶的具體處置需求快速合理、有針對(duì)性地提供包括方案設(shè)計(jì)、裝備研制、系統(tǒng)集成和運(yùn)營(yíng)服務(wù)在內(nèi)的整體解決方案，為客戶安全、高效地實(shí)現(xiàn)污泥減容減量。

圖2 污泥高干脫水炭化工藝流程Figure 2 Flow chart of sludge advanced dewatering process

【技術(shù)/案例特點(diǎn)】

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥高干脫水炭化處置技術(shù)由污泥高干脫水技術(shù)、污泥干化技術(shù)與污泥炭化技術(shù)等單元組成，根據(jù)污泥中水分存在形式和物質(zhì)成分特點(diǎn)，先通過(guò)機(jī)械方式將污泥含水率降低至60%左右，再通過(guò)熱處理方式實(shí)現(xiàn)干化炭化過(guò)程，延伸了污泥高干脫水與干化技術(shù)，有效利用污泥自身熱值，并實(shí)現(xiàn)了能源的梯度利用。

（1）減量化：本技術(shù)與生物處理法、機(jī)械脫水法及干化相比，減量率高達(dá)85%～90%，在所有技術(shù)中減量率僅低于焚燒。

（2）無(wú)害化：本技術(shù)污泥通過(guò)高溫處理后，病原體被殺滅、有害有機(jī)物被分解、重金屬呈穩(wěn)定態(tài)，對(duì)植物的有害性降低，實(shí)現(xiàn)污泥無(wú)害化處理。而焚燒產(chǎn)生的飛灰對(duì)環(huán)境具有一定的危害性。

（3）穩(wěn)定化：本技術(shù)污泥最終產(chǎn)物含水率降低至5%以下，顆粒粒徑≤3 mm，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的固定碳，形成的污泥基生物炭穩(wěn)定，且在水中的返融率低。而生物法及機(jī)械脫水法的最終產(chǎn)物含水率較高，未達(dá)到真正的穩(wěn)定化。

（4）資源化：污泥基生物炭含有一定的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，其含量和配比適合植物的吸收利用，可作為營(yíng)養(yǎng)土輔料制備園林綠化營(yíng)養(yǎng)土。而干化及機(jī)械脫水后的產(chǎn)物還需進(jìn)一步處置才能進(jìn)行資源化利用。

【長(zhǎng)效運(yùn)行模式與機(jī)制】

（1）運(yùn)行模式：項(xiàng)目采用EPC+O 的運(yùn)行模式，前期按照EPC 模式負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的建設(shè)，后期由本公司負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的整體運(yùn)營(yíng)。

（2）運(yùn)行機(jī)制：整個(gè)項(xiàng)目設(shè)立廠長(zhǎng)、副廠長(zhǎng)各1 名，電工和設(shè)備維修工各1 名，運(yùn)行工人6 名。廠長(zhǎng)主要負(fù)責(zé)編制年、季、月度和平時(shí)作業(yè)及設(shè)備維修計(jì)劃，及時(shí)組織實(shí)施、檢查、協(xié)調(diào)及考核等工作，完成公司下達(dá)的生產(chǎn)目標(biāo)；副廠長(zhǎng)主要協(xié)助廠長(zhǎng)完成公司下達(dá)的生產(chǎn)目標(biāo)，保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)，確保安全文明生產(chǎn)；電工和設(shè)備維修工主要負(fù)責(zé)電路和設(shè)備的日常維修改造；運(yùn)行工人主要確保設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

【經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益】

（1）經(jīng)濟(jì)效益：項(xiàng)目每天處理50 t 市政污泥（按含水率80%計(jì)），每年運(yùn)行330 d，綜合處理費(fèi)用404 元/t，綜合經(jīng)濟(jì)效益667 萬(wàn)元。

（2）環(huán)境效益：污泥經(jīng)過(guò)高干脫水炭化處置工藝處理后，保證了污水處理廠的正常運(yùn)行，改善了城鎮(zhèn)人居環(huán)境，間接保護(hù)水環(huán)境。此外，污泥基生物炭可資源化利用，無(wú)需二次處置。

（3）社會(huì)效益：解決了污泥處理處置的資源化利用問題，將污泥變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)和生態(tài)效益。