編者按

污泥含水率由97%減至<40%，一步到位——低溫真空脫水干化工藝是在板框壓濾機的基礎上增加抽真空和加熱系統，可在一套設備內完成壓濾脫水和熱干化的過程，使污泥含水率從97%降至30%~40%。廣州某污水處理廠污水處理規模為10萬m3/d，采用該工藝實現了污泥減量，出泥含水率降至40%以下。

作者簡介：李亮（1984-），男，漢族，河北石家莊人，碩士，中國市政工程中南設計研究總院有限公司工程師，主要從事水處理、給排水管網、城市防洪排澇等設計咨詢工作。

廣州市為更快、更好地解決污泥的問題，要求所有污水處理廠進行廠內污泥干化減量，處理至含水率40%。某污水處理廠根據要求，采用低溫真空脫水干化工藝，完成了污泥廠內干化減量。

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污水廠概況

該污水處理廠總設計規模為40萬m3/d，現狀處理規模為10萬m3/d。處理工藝為：進水→粗格柵及進水泵房→曝氣沉砂池→改良A2O生物池→二沉池→纖維轉盤濾池→紫外消毒渠→尾水外排。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

本工程待處理污泥主要為二沉池排出的剩余活性污泥，含水率為99.3%，設計最大濕泥量為400m3/d（含水率97%），要求處理至含水率40%以下，干化后運至某水泥廠進行焚燒處置。污水廠周邊有熱電廠的蒸汽管網，可提供穩定的0.8MPa，220℃的蒸汽作為熱源。

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污泥處理工藝

2.1

工藝原理及特點

低溫真空脫水干化工藝，即在板框壓濾機的基礎上，增加了抽真空系統和加熱系統。濃縮后的污泥進入主機系統后，首先完成傳統板框壓濾機的壓濾過程；然后利用水的沸點隨壓強減小而降低的原理，通過真空系統將腔室內的氣壓降低至10-15kPa（絕壓），使泥餅中水的沸點降低至42-53.5℃；最后采用80-90℃的熱水作為直接供熱介質，將污泥中的水分沸騰汽化并抽出，使污泥含水率降至40%以下，達到污泥減量的目的。

污泥低溫真空脫水干化工藝可以利用商品蒸汽作為熱源加熱熱水，能夠有效降低運行費用。此外在脫水過程中只需投加PAM等常規絮凝劑，且投加比例較低，約占污泥干固的3~5%。在后續焚燒過程中對鍋爐不會產生腐蝕、結垢以及效率等負面影響，更不會對其他處置出路造成限制性的風險。

2.2

工藝流程

工藝流程分為“濃縮調質-深度機械脫水-低溫真空熱干化”三個步驟，流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

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工程設計

設計處理污泥量為400m3/d（含水率97%），共設2套低溫真空脫水干化系統，每套每天運行4個批次，每批次運行時間為320min。其中進料過濾階段60min，深度機械脫水階段120min，真空干化階段100min，卸料及養護階段40min。

每套低溫真空脫水干化系統主要包括污泥調質系統、主機系統、進料系統、壓濾系統、加熱系統、真空系統、空壓系統、卸料輸送系統、除臭系統等9個子系統。

3.1

濃縮調質系統

污泥經過進泥泵提升至轉鼓濃縮機，同時在進泥管道上在線投加PAM。污泥經過濃縮后含水率從99.3%降至97%，之后排入污泥調質池進行調質。污泥調質池設2座，每座有效容積108m3，內設置攪拌器，攪拌同時投加混凝劑調質。

3.2

進料系統

進料系統主要作用是將調質后含水率97%的污泥提升至脫水干化主機系統，同時在線投加PAM。進料過程中進泥量和進料泵壓力是變化的。隨著主機腔室內泥量越來越大，進料的壓力越來越大，進泥量越來越小。設計進料時間為60min，最大進料壓力為0.85MPa，選用二級螺桿泵2臺，變頻控制，Q=50m3/h，H=100m，N=30kW，一用一備。PAM投加量為1-2kg/tDS。

3.3

脫水干化主機系統

根據污水廠總產泥量為12tDS/d，每天運行8批次，則單臺單次處理泥量為50m3（含水率97%）,故選用2臺500m2的脫水干化主機系統。加混凝劑調質。

圖2 污泥低溫真空脫水干化主機

3.4

壓濾系統

進料階段完成后進入壓濾階段。壓濾水泵從壓濾水箱提升熱水向隔膜腔內加壓，進行壓濾脫水，同時對泥餅預加熱。壓濾時間取120min。配置壓濾水泵2臺，Q=30m3/h，H=1.0MPa，N=15kW；壓濾水箱1座，容積V=44m3。

3.5

加熱系統

加熱系統主要作用是為污泥干化提供供熱介質熱水，由熱水箱和熱水泵組成。熱源為熱電廠提供的蒸汽，通過熱水箱換熱加熱熱水，之后通過熱水泵將熱水注入濾板，加熱泥餅。熱水流經濾板后回流至熱水箱再次加熱，形成閉路循環。熱水溫度控制在90℃。熱干化階段的設計時間為100min。

3.6

真空冷凝系統

真空冷凝系統用于向腔室內抽真空，同時將腔室中抽出的汽水混合物經冷凝后排放。設計真空壓力為10-15kPa。

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工程實際運行效果

本工程自2016年11月份開始運行，運行效果良好，出泥含水率為34%~38%，滿足含水率40%以下的設計要求。該工藝的自動化程度很高，運行過程中可以通過控制室的顯示屏集中監視每個系統的實時運行情況，并可通過PLC獨立完成設備的監視和控制功能，大大提高了管理效率，節省運行成本。

目前污水廠總產泥量為12tDS/d，實行兩班倒制度，兩臺設備每天共運行6個批次。每個批次的運行時間約為300min，處理量為2.0 tDS，每個批次的實際運行工況見表1。

表1 每個批次運行工況

可見干化設備的實際處理能力比設計處理能力大33.3%，而且每個階段的運行時間可以根據實際運行情況進行微調。

圖3 原泥（含水率99.3%）

圖4 出泥（含水率34~38%）

（本文詳細內容參見2017年6月《中國給水排水》第12期 “污泥低溫真空脫水干化工藝的工程應用”,作者: 李亮1,史慧婷2 1.中國市政工程中南設計研究總院有限公司；2.廣州市城市規劃勘測設計研究院）