創(chuàng)新型污水處理廠構(gòu)建過程中的污泥處理方式分析

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污泥；高壓板框；低溫干化；經(jīng)濟(jì)比較

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）04-0242-03

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.067

Analysis of Sludge Treatment Methods during the Construction of Innovative Wastewater TreatmentPlants

CUIYin，RENJiaqi，SHIHandi （China Energy EngineeringGroup Zhejiang ElectricPowerDesign Institute Co.，Ltd.，Hangzhou31oo12，China）

Abstract：Intheconstruction processof innovativesewagetreatmentplants，thefocusofthesludgetreatment process is onreduction，andasewage treatmentplantin Zhejiang Province isselectedastheresearch project.Thefactoryuses highpressureplateandframe pressure filtrationdewatering technology，which has theproblemofhigh sludgedisposalcosts. Therefore，alow-temperature drying technology transformation plan isproposedanddetailed.Through comprehensive comparisonof technologyand economy，low-temperature drying technology hasmany technical advantagesand lower annual operating costs，and is recommended for use.

Keywords：wastewatertreatmentplant;sludge;high-pressureplate-and-frame;lowtemperaturedryng;conomiccomparison

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，污水產(chǎn)生量不斷增加，污水處理廠在環(huán)境保護(hù)中的作用愈發(fā)重要。污水處理廠產(chǎn)生的污泥是污水處理過程中的副產(chǎn)品，主要來源于污水中懸浮固體的吸附沉淀和微生物降解有機(jī)物時的增殖[1-2]。污泥含有一定水分，需選取經(jīng)濟(jì)有效的方式進(jìn)行妥善處理。同時，污泥富含有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)元素，通過合理處置可以實(shí)現(xiàn)資源化利用，從而減少對環(huán)境的負(fù)擔(dān)并創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值[3-4]。

在污泥處理中，減量化及穩(wěn)定化是關(guān)鍵目標(biāo)。其中，減量化需通過濃縮、機(jī)械脫水或者熱法脫水工藝實(shí)現(xiàn)，而穩(wěn)定化可以通過厭氧消化、好氧穩(wěn)定化、化學(xué)穩(wěn)定化、干化及焚燒（單獨(dú)或者協(xié)同）方式實(shí)現(xiàn)[9-10]。

在構(gòu)建創(chuàng)新型污水處理廠的過程中，研究著重聚焦于工藝效果的提升與優(yōu)化，同時力求在運(yùn)行費(fèi)用上實(shí)現(xiàn)合理化降低。針對污泥減量這一議題，深入開展了高壓板框處理與低溫干化兩種方式的綜合性能評估，旨在通過對比分析，科學(xué)擇優(yōu)，以確定一種最優(yōu)的推薦方案。

污泥處理遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化及和資源化4項(xiàng)基本原則[5-。這一過程分為預(yù)處理和最終處置階段。在預(yù)處理階段，污泥會經(jīng)過一系列的工藝步驟，包括濃縮、脫水、干燥、干化及調(diào)制等，以減少污泥的體積和質(zhì)量，提高其穩(wěn)定性，并為后續(xù)的處置做好準(zhǔn)備[7-8]

1研究項(xiàng)目介紹

選取浙江省某污水處理廠作為研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目污水處理規(guī)模為10萬 ，其中，一期規(guī)模為4萬 二期規(guī)模為6萬td。該污水處理廠采用“粗格柵、調(diào)節(jié)池及進(jìn)水泵房 + 細(xì)格柵及沉砂池 + 調(diào)節(jié)池 + 強(qiáng)化預(yù)處理 + 水解酸化池 + 厭氧好氧（Anaerobic Oxic，A/O）池 + 二沉池 + 高效沉淀池 + 臭氧 + 曝氣生物濾池 + 紫外消毒”工藝，剩余污泥經(jīng)脫水等處理后外運(yùn)。

2污泥現(xiàn)有處理方式

該污水處理廠的實(shí)際進(jìn)水流量約10萬 ，每日產(chǎn)生含水率為 8 0 % 的污泥約 5 0 t ，即相當(dāng)于絕干污泥量為 最初設(shè)計(jì)方案采用了帶式濃縮壓榨過濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，泥餅的含水率維持在 8 0 % ，這些泥餅被外運(yùn)至鄰近的水泥窯，進(jìn)行協(xié)同焚燒處置，以實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用與無害化處理。

2018一2019年，污水廠污泥系統(tǒng)進(jìn)行整體改造，改造后采用高壓板框壓濾脫水工藝。新建高壓隔膜壓濾機(jī)2臺，具體參數(shù)如下：過濾面積為 ，過濾壓強(qiáng)不超過 ，壓榨壓強(qiáng)不超過 ，隔膜板尺寸為 ，廂式板尺寸為 ，配套儲泥斗、操作平臺以及其他相關(guān)的設(shè)備。

高壓板框壓濾脫水工藝先利用化學(xué)藥劑對污泥進(jìn)行預(yù)處理，以改善其脫水性能，再利用板框的強(qiáng)擠壓作用，迫使污泥中的水分透過特制的濾布排出，從而實(shí)現(xiàn)污泥的有效脫水。該工藝系統(tǒng)主要由5個關(guān)鍵組件構(gòu)成：一是濾板，用于支撐和分離污泥；二是框架，為整個系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)支撐；三是自動化氣動閉合系統(tǒng)，確保壓濾過程的密封性和效率；四是空氣壓縮裝置，提供必要的壓力以推動擠壓過程；五是濾布高壓沖洗裝置，用于清洗濾布以保持其過濾效率。

此工藝通過添加藥劑改性和機(jī)械壓濾方式把污泥的含水率從 9 7 % ～ 9 8 % 降低至 6 0 % 。污泥在添加改性劑后，污泥膠核形成結(jié)晶，吸附水轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)水，使污泥原子、分子進(jìn)行重組，水分在污泥內(nèi)部重新排列，促使膠核轉(zhuǎn)為晶核，污泥的整體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了從松散到堅(jiān)實(shí)的固態(tài)化轉(zhuǎn)變。該過程不可逆，從而有效避免二次污泥化的發(fā)生。

高壓板框壓濾機(jī)壓榨壓力較高，所需能量由油缸穩(wěn)定供給。該系統(tǒng)的運(yùn)行流程包括保壓、進(jìn)料、壓榨及卸餅等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，該系統(tǒng)存在一個顯著缺陷，即需預(yù)先投入大量化學(xué)藥劑進(jìn)行污泥的調(diào)理處理，顯著增加了藥劑費(fèi)用。同時，化學(xué)調(diào)理增加了污泥的總體積，進(jìn)而增加了外運(yùn)及處置成本。目前，該廠的年度污泥處置費(fèi)用已高達(dá)400萬元。

3污泥處理模擬設(shè)計(jì)方案

鑒于當(dāng)前污泥處理方式的局限性，需進(jìn)行改造升級。具體改造方案為引入低溫干化技術(shù)，并配置相應(yīng)的先進(jìn)設(shè)備以完成整個系統(tǒng)的優(yōu)化。低溫干化技術(shù)是基于低溫?zé)岜贸凉竦脑?，運(yùn)用對流熱風(fēng)對濕污泥進(jìn)行干燥處理。該過程旨在有效脫除污泥中的水分，實(shí)現(xiàn)污泥的深度干化，最終達(dá)到污泥減量的預(yù)期目標(biāo)。

低溫干化工藝系統(tǒng)采用了密閉式構(gòu)造，旨在有效遏制熱風(fēng)的熱量散失，并防止臭氣外泄。該系統(tǒng)由多個關(guān)鍵組件構(gòu)成，具體包括污泥成型機(jī)、網(wǎng)帶式輸送機(jī)、除濕熱泵裝置、除塵設(shè)備以及電氣控制系統(tǒng)等部分。污泥成型機(jī)的主要功能是將污泥切制成泥條，采用減速電機(jī)，變頻控制。網(wǎng)帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)需要有足夠強(qiáng)度，傳送網(wǎng)帶用耐腐蝕的工程塑料制作，采用減速機(jī)驅(qū)動，變頻控制。除濕熱泵系統(tǒng)采用高效熱回收技術(shù)，可以捕獲并再利用濕熱空氣中的顯熱成分以及氣化潛熱，進(jìn)而有效減輕壓縮機(jī)的制冷負(fù)擔(dān)，并顯著提高整個機(jī)組的運(yùn)行效率。此外，該系統(tǒng)配備的風(fēng)機(jī)電機(jī)耐高溫、高濕環(huán)境，確保了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)道經(jīng)過除塵器可以過濾絕大部分肉眼可見的粉塵，避免風(fēng)道循環(huán)時從污泥里帶出的粉塵再次回到前端，可以有效控制粉塵量以免引起爆炸。電控系統(tǒng)由綜合控制箱、變頻器、開關(guān)等部件組成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值設(shè)定、報警、調(diào)節(jié)含水率、自動停機(jī)等功能。低溫干化設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：單模塊裝機(jī)功率為2 8 9 . 8 k W （4個模塊）；冷卻方式為風(fēng)冷；熱源為電能（ 3 8 0 V / 5 0 H z ）；送風(fēng)溫度在 ；干化溫度在 。

該系統(tǒng)采用全封閉方式且將溫度控制在 不僅避免了臭氣外泄，還無須安裝復(fù)雜除臭裝置。該過程顯著降低了硫化氫（ ）和氨氣（ ）等有害氣體的析出量。

4兩種方案技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)比較

在技術(shù)方面，高壓板框壓濾脫水工藝與低溫干化技術(shù)比較如表1所示。由表1的對比發(fā)現(xiàn)，在污泥車間占地、減量、廢水量、運(yùn)維方面，低溫干化技術(shù)達(dá)到了更高水平，性能較優(yōu)。

從經(jīng)濟(jì)性角度進(jìn)行分析，該示范項(xiàng)目高壓板框壓濾脫水工藝改造初期設(shè)備、土建及相關(guān)費(fèi)用約為

1000萬元，而采用低溫干化技術(shù)，初期設(shè)備、土建及相關(guān)費(fèi)用預(yù)計(jì)為1480萬元，低溫干化技術(shù)初期投資較高。運(yùn)行費(fèi)用方面，高壓板框壓濾脫水工藝與低溫干化技術(shù)比較如表2所示。

采用高壓板框壓濾脫水工藝運(yùn)行費(fèi)用如下：該污水處理廠2023年產(chǎn)生污泥量為1.1萬t，按照折算單價為363.6元/t（含運(yùn)費(fèi)）計(jì)算處置費(fèi)用總計(jì)約400萬元；藥劑投入包括氧化鈣 三氯化鐵 4 3 5 t . 陽離子 1 6 . 5 t ，單價分別為670、700、1800元，總計(jì)藥劑費(fèi)為67.59萬元；高壓板框壓濾機(jī)功率總計(jì)約 ，按照運(yùn)行系數(shù)0.45取值，電費(fèi)為219.81萬元；濾布等易耗品，需經(jīng)常更換，人力成本較高，運(yùn)行人員按5人計(jì)算，每人支出按12萬元 / a 計(jì)算，費(fèi)用為60萬元。

采用低溫干化技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用如下：污泥含水率從6 0 % 降低至 3 5 % ，且無須添加前置化學(xué)調(diào)和劑，因此外運(yùn)污泥量減少，約為 6 1 7 8 t ，按照363.6元/t（含運(yùn)費(fèi)）單價計(jì)算處置費(fèi)用為224.63萬t；無須添加藥劑，因此藥劑費(fèi)項(xiàng)無支出；按照單模塊功率為 2 8 9 . 8 k W （4個模塊）、運(yùn)行系數(shù)0.60進(jìn)行計(jì)算，電費(fèi)為414.31萬元；檢修維護(hù)工作量較小，運(yùn)行人員按2人計(jì)算，每人支出按12萬元/a進(jìn)行計(jì)算，費(fèi)用為24萬元。

運(yùn)行方面，高壓板框壓濾脫水工藝運(yùn)行穩(wěn)定性較低，檢修費(fèi)用高；日常維護(hù)量大，需人員現(xiàn)場看護(hù)，特別是需額外人員鏟除無法自動脫落的泥餅；需人工配藥。低溫干化技術(shù)則可以保持長期穩(wěn)定運(yùn)行；自動化程度高。污泥方面，高壓板框壓濾后污泥含水率高，污泥熱值低；污泥壓濾后還需破碎。而低溫干化技術(shù)，不改變原污泥特性，不產(chǎn)生其他污染物；干污泥含水率較低，熱值較高。

5結(jié)論

經(jīng)過綜合比較，高壓板框壓濾脫水工藝污泥車間占地大，脫水后污泥含水率為 6 0 % ，產(chǎn)生廢水量較大，運(yùn)行人員配置程度高，運(yùn)行穩(wěn)定性低；低溫干化技術(shù)污泥車間占地小，脫水后污泥含水率達(dá)到 3 5 % 污泥熱值更高，廢水產(chǎn)生量較小，運(yùn)行維護(hù)較方便，運(yùn)行人員配置程度低，系統(tǒng)較為穩(wěn)定，自動化程度高。相較于高壓板框壓濾脫水工藝，低溫干化技術(shù)的初期投資較高，但是年運(yùn)行費(fèi)用較低。由于低溫干化技術(shù)具備諸多優(yōu)點(diǎn)，且年運(yùn)行費(fèi)用較低，在創(chuàng)新型污水處理廠構(gòu)建過程中，推薦采用低溫干化技術(shù)。

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