惠州市惠陽區(qū)污泥干化處理工程的設(shè)計與建設(shè)分析

張 鑫

（綠色動力環(huán)保集團(tuán)股份有限公司，廣東 深圳 518057）

隨著惠州市惠陽區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，市政污泥、餐廚垃圾和糞便的產(chǎn)生量飛速增長。它們屬于高水分、高有機(jī)質(zhì)廢棄物，成分復(fù)雜，不可簡單地混合焚燒，當(dāng)前迫切需要建造相關(guān)設(shè)施進(jìn)行處理。近年來，政府和社會資本合作（PPP）模式已逐漸應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。惠州市惠陽區(qū)污泥、餐廚垃圾、糞便無害化處理PPP 項(xiàng)目（簡稱三合一項(xiàng)目）正是在此背景下規(guī)劃建設(shè)，同步解決污泥、餐廚垃圾、糞便問題，污泥干化處理工程為此項(xiàng)目的污泥處理部分。

三合一項(xiàng)目近期設(shè)計規(guī)模為600 t/d，其中，市政污泥為300 t/d，餐廚垃圾為200 t/d，糞便為100 t/d；遠(yuǎn)期設(shè)計規(guī)模增至1 200 t/d，各處理單元擴(kuò)大一倍。本項(xiàng)目服務(wù)人口為86.14 萬人，是廣東省重點(diǎn)項(xiàng)目及惠州市惠陽區(qū)民生工程之一。廠區(qū)占地面積為19 115.95 m2，項(xiàng)目涉及三大處理單元，即污泥干化系統(tǒng)、餐廚垃圾預(yù)處理系統(tǒng)、糞便預(yù)處理系統(tǒng)。污泥干化處理工程于2020 年10 月開始啟動建設(shè)，2022 年5 月建成運(yùn)行。

1 工藝路線選擇

生活污泥的典型處理工藝有堆肥、干化、焚燒等[1-3]。堆肥所需場地面積大，處理周期長，隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，項(xiàng)目難以持續(xù)。經(jīng)過濃縮機(jī)械脫水后，污泥含水率在80%左右，熱值低于單獨(dú)焚燒工藝要求[4]。與堆肥和焚燒相比，污泥干化占地面積小，對熱值沒有要求，干化污泥處置方式靈活，不受外部條件限制。本項(xiàng)目位于惠州市惠陽區(qū)欖子垅環(huán)境園內(nèi)，可以利用垃圾焚燒發(fā)電廠的余熱蒸汽作為干化熱源，干化污泥可送入垃圾焚燒爐進(jìn)行摻燒，實(shí)現(xiàn)資源化利用。因此，本項(xiàng)目采用“污泥干化+摻燒”工藝。

2 污泥干化系統(tǒng)工藝設(shè)計

如圖1 所示，污泥干化系統(tǒng)由多個部分組成，主要包括濕污泥接收、儲存及輸送，污泥干化，蒸汽供應(yīng)及其凝結(jié)水回收，尾氣處理，干污泥輸送。污泥干化設(shè)置3 條生產(chǎn)線，每條線處理能力為100 t/d（脫水污泥），濕污泥接收儲存?zhèn)}與槳葉式干燥機(jī)采用一對一給料方式。污泥由環(huán)衛(wèi)卡車運(yùn)輸至垃圾卸料大廳，通過污泥卸料口倒入平臺下方的濕污泥接收倉。倉底設(shè)置液壓驅(qū)動破拱滑架，連續(xù)不斷地將污泥輸送至倉底液壓雙軸螺旋輸送機(jī)，再通過污泥柱塞泵將其輸送至干化機(jī)內(nèi)。經(jīng)槳葉式干化機(jī)處理，市政污泥含水率由80%降至40%。干化熱源為垃圾焚燒發(fā)電廠汽機(jī)一抽蒸汽，經(jīng)減溫減壓后進(jìn)入干化機(jī)的空心轉(zhuǎn)軸、槳葉盤片和夾套腔體中，將熱量間接傳遞給腔體外的污泥，促進(jìn)污泥水分蒸發(fā)。污泥蒸發(fā)的水汽和帶出的少量粉塵進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)處理，先進(jìn)入尾氣除塵器，后進(jìn)入冷卻器，水汽被冷卻成水，流入廢水箱，然后泵送至廠區(qū)污水處理系統(tǒng)處理，不凝尾氣通過風(fēng)管輸送至焚燒廠用作焚燒爐一次風(fēng)。加熱用蒸汽在換熱過程中冷凝成水，這些冷凝水潔凈，收集后通過管道回到焚燒廠熱力循環(huán)系統(tǒng)。干燥后的污泥由污泥刮板輸送機(jī)送至干污泥倉，干污泥倉底設(shè)置加強(qiáng)型滑架及帶有凸齒的螺旋給料機(jī)，使干污泥不易板結(jié)，排料連續(xù)穩(wěn)定。干污泥由專用車輛送到焚燒廠垃圾庫，與垃圾摻燒。

圖1 污泥干化系統(tǒng)工藝流程

2.1 主要工藝參數(shù)

市政污泥處理量為300 t/d，含水率為80%，干化污泥的含水率為40%。垃圾焚燒系統(tǒng)蒸汽機(jī)的一級抽汽減溫減壓器壓力為0.6 ～0.7 MPa，溫度為165 ～170 ℃，設(shè)計使用量為11.25 t/h。干化機(jī)內(nèi)腔負(fù)壓為50 ～100 Pa。干化機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為0 ～9 r/min，實(shí)際為0 ～3 r/min。載氣量為5 000 m3/h（單線）。

2.2 主要設(shè)備選型

污泥接收儲存?zhèn)}有3 座，儲存量為200 m3；輸送泵有3 臺，輸送量為8 m3/h；干化機(jī)有3 臺，采用四軸槳葉式干化機(jī)，換熱面積為240 m2。尾氣除塵器有3 臺，除塵率不小于90%；尾氣冷凝器有3 臺，換熱面積為350 m2；尾氣循環(huán)風(fēng)機(jī)有3 臺，流量為7 000 m3/h，全壓為9 000 Pa。刮板輸送機(jī)有2 套，輸送量為12 m3/h；干污泥儲存?zhèn)}有2 座，容積為180 m3；減溫減壓器有1 套，流量為15.6 t/h；高濃度臭氣風(fēng)機(jī)有2 臺，風(fēng)量為12 000 m3/h，全壓為3 600 Pa。

2.2.1 污泥倉選型

（1）濕污泥倉選型。為保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備，濕污泥料倉卸料口設(shè)置鋼制格柵。格柵采用下沉式設(shè)計，防止污泥飛濺。倉底設(shè)置破拱滑架，破拱滑架水平安裝于料倉底部，于倉底做往復(fù)運(yùn)動，能有效地將污泥鏟起并推入卸料設(shè)備中。卸料設(shè)備采用雙軸螺旋給料機(jī)，能連續(xù)、平穩(wěn)地進(jìn)入污泥輸送泵，實(shí)現(xiàn)高喂料比。

（2）干污泥倉選型。干化污泥流動性差，容易結(jié)塊，黏性大，容易黏附在斜面上板結(jié)成塊。干污泥倉采用錐形斗通過重力方式出泥，污泥極易在錐斗收口處卡料，難以通過機(jī)械、振打等方式消除。因此，干污泥倉底設(shè)置推泥滑架，通過滑架與螺旋出料機(jī)的動作配合將干污泥排出。

2.2.2 干化機(jī)設(shè)備選型

干化機(jī)是污泥干化工程的核心設(shè)備，對工程的成功運(yùn)行起關(guān)鍵作用。干化機(jī)的4 條轉(zhuǎn)軸并排布置，貫穿頭尾，每條轉(zhuǎn)軸設(shè)置多排槳葉片，槳葉片與轉(zhuǎn)軸垂直，均為中空結(jié)構(gòu)并相互連通，相鄰軸間的槳葉交錯重疊。通過轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，槳葉對污泥進(jìn)行攪動，槳葉上設(shè)置的刮片可以刮掉相鄰槳葉片上的污泥，使換熱面保持更新，加快熱交換和水分蒸發(fā)。污泥含砂率高，干燥機(jī)對轉(zhuǎn)軸和槳葉表面進(jìn)行碳化鎢防磨噴涂處理，有效控制設(shè)備磨耗。

2.2.3 干污泥輸送設(shè)備選型

污泥輸送設(shè)備有多種選擇，包括皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)等。干化污泥含有一定水分，黏性較大，容易粘在皮帶上，皮帶轉(zhuǎn)到下方時，污泥會掉落，弄臟下方，螺旋輸送機(jī)不適用于長距離輸送[5]。污泥刮板機(jī)在刮板和殼體內(nèi)襯超高分子聚乙烯板，使污泥容易脫落，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和功率。刮板機(jī)具有良好的氣密性，結(jié)合臭氣抽風(fēng)系統(tǒng)，保證臭味不會從機(jī)殼泄漏。

3 工程建設(shè)重難點(diǎn)

3.1 重點(diǎn)

一是重大設(shè)備吊裝。污泥干化機(jī)是干化工程的核心設(shè)備（整機(jī)出廠運(yùn)輸），也是尺寸和質(zhì)量最大的設(shè)備，設(shè)備安全就位是工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。干化機(jī)尺寸為12.0 m×5.2 m×3.0 m，質(zhì)量為75 t，數(shù)量為3 臺，受車間空間及設(shè)備基礎(chǔ)所限，吊車無法就近吊裝，較遠(yuǎn)的干化機(jī)需要另一臺小吊車輔助共同完成設(shè)備就位。為確保吊裝安全順利進(jìn)行，要制定專項(xiàng)方案并論證審查。吊裝作業(yè)前，對相關(guān)地面進(jìn)行壓實(shí)，起吊前進(jìn)行試吊，確認(rèn)安全后，正式吊裝設(shè)備。二是考慮與整個園區(qū)的協(xié)調(diào)、銜接。項(xiàng)目廢物在園區(qū)內(nèi)協(xié)同處置，包括干污泥，項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營階段均需要重點(diǎn)考慮與整個園區(qū)的協(xié)調(diào)、銜接。

3.2 難點(diǎn)

一是系統(tǒng)復(fù)雜。污泥干化處理工程是三合一項(xiàng)目的子單元，項(xiàng)目包含污泥、餐廚垃圾、糞便等廢物的處理，涉及多個處理單元。同一園區(qū)內(nèi)協(xié)同處置多種物料，系統(tǒng)復(fù)雜、建設(shè)內(nèi)容繁多是本項(xiàng)目的難點(diǎn)，要合理選擇工藝路線，充分考慮園區(qū)已有設(shè)施，發(fā)揮集約建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益，統(tǒng)籌考慮各項(xiàng)物料的流通，實(shí)現(xiàn)建設(shè)目的。二是建設(shè)密度大，土建和安裝工程集中。三合一項(xiàng)目廠區(qū)布置7 個功能區(qū)，即主處理車間區(qū)、厭氧處理區(qū)、除臭區(qū)、低濃度污水處理車間區(qū)、冷卻系統(tǒng)區(qū)、消防水池及泵房區(qū)、遠(yuǎn)期預(yù)留高濃度污水處理區(qū)，主處理車間區(qū)包括污泥處理車間、餐廚糞便處理車間等，厭氧處理區(qū)包括發(fā)酵罐、出料暫存區(qū)、水解罐、脫水間、應(yīng)急燃燒火炬基礎(chǔ)、氣浮出水及糞便暫存池、沼氣儲柜、油脂罐。受周圍山體影響，場地的形狀、大小受限，因此項(xiàng)目設(shè)施、設(shè)備單元布置十分緊湊，設(shè)計時要合理布置，確保間距得當(dāng)，充分利用土地。這給土建施工、設(shè)備安裝帶來不少難點(diǎn)，如容易發(fā)生交叉施工作業(yè)、材料堆放面與施工面交叉、施工道路被占用等。要精心規(guī)劃施工作業(yè)面、設(shè)備材料進(jìn)場路線和占用時間，劃分好公共區(qū)域的設(shè)備材料堆放區(qū)，根據(jù)工程進(jìn)度計劃落實(shí)土建交付、設(shè)備材料進(jìn)場和工程安裝的時間，減少公共區(qū)域和交叉區(qū)域不同工序間的相互影響時間，保障工程安全、有序進(jìn)行。

4 結(jié)論

目前，惠州市惠陽區(qū)污泥干化處理工程已順利投入運(yùn)行，污泥得到高效集中處理，同時污染物的排放也得到有效控制。污泥干化與垃圾焚燒發(fā)電具有顯著的協(xié)同效應(yīng)，為土地資源的集約利用及生態(tài)環(huán)境的改善提供良好示范。隨著城市化的推進(jìn)，有必要探索節(jié)省土地、綜合影響小并能與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的廢物處理模式，而污泥、餐廚垃圾、糞便無害化集中處理項(xiàng)目是一次很好的嘗試，為后續(xù)同類項(xiàng)目的設(shè)計和施工提供借鑒。