城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术
时间：2023-02-24 14:20:08 来源：千叶帆 本文已影响人
安徽省通源环境节能股份有限公司，安徽省市政污泥处置与资源化利用工程研究中心作者：刘 程，汪 军，徐汝民，恽壮志，陈 涛，邮箱：1443569253@qq.com
2016 年12 月安徽省通源环境节能股份有限公司成功中标安徽省无为市无城污水厂污泥处理处置中心项目（图1）。项目选址无为市城东污水处理厂东侧，面积达到3 300 m2，总投资2 395.11 万元，并于2017 年8 月20 日建设完成。采用自主研发的“城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术”对无为市城区污水处理厂所产生的市政污泥（含水率80%）进行处理，处理能力达到50 t/d，污泥处理后含水率降至5% 以下，减量率大于85%，并实现了处理产物——生物炭的资源化利用，烟气处理后达到GB 18458—2014 生活垃圾焚烧污染控制标准要求。
图1 无为市污泥处理处置中心Figure 1 Sludge treatment and disposal center in Wuwei
城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术入选“2020 年重点环境保护实用技术及示范工程名录”；
2018 年10 月17 日安徽省住房和城乡建设厅发布由本公司主持编制的《安徽省城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术导则》。城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术2015 年荣获“合肥市科学技术一等奖”及“中国节能协会节能减排科技进步奖”、2017 年荣获“安徽省科学技术三等奖”，荣获中国环联2018—2019 年度“固体废物处理及污染治理典型技术案例奖”。
（1）技术原理：城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术是将污泥预处理（浓缩、稀释或混合）后对污泥进行调理，可改变污泥粒子表面的理化性质，破坏污泥的胶体结构，减小与水的亲和力，从而改善脱水性能，调理改性后污泥配合板框式压滤机脱水处理，脱水后泥饼含水率控制在60%以下。利用机械脱水后污泥中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其加热干化炭化，先将污泥中的水分以水蒸气的形式脱去，将污泥含水率降至20%～30%，再提高温度使污泥中的有机物发生热裂解，使污泥中部分挥发性有机化合物转变成热解气，污泥中无机物和残炭转变成稳定的污泥基生物炭。
（2）技术路线：针对污泥的性质特点和处置难点，采用“高干脱水+中温炭化”技术路线（图2），可根据不同地区污水水质、处理工艺等因素造成的泥质差异以及客户的具体处置需求快速合理、有针对性地提供包括方案设计、装备研制、系统集成和运营服务在内的整体解决方案，为客户安全、高效地实现污泥减容减量。
图2 污泥高干脱水炭化工艺流程Figure 2 Flow chart of sludge advanced dewatering process
城镇污水处理厂污泥高干脱水炭化处置技术由污泥高干脱水技术、污泥干化技术与污泥炭化技术等单元组成，根据污泥中水分存在形式和物质成分特点，先通过机械方式将污泥含水率降低至60%左右，再通过热处理方式实现干化炭化过程，延伸了污泥高干脱水与干化技术，有效利用污泥自身热值，并实现了能源的梯度利用。
（1）减量化：本技术与生物处理法、机械脱水法及干化相比，减量率高达85%～90%，在所有技术中减量率仅低于焚烧。
（2）无害化：本技术污泥通过高温处理后，病原体被杀灭、有害有机物被分解、重金属呈稳定态，对植物的有害性降低，实现污泥无害化处理。而焚烧产生的飞灰对环境具有一定的危害性。
（3）稳定化：本技术污泥最终产物含水率降低至5%以下，颗粒粒径≤3 mm，有机质转化为相对稳定的固定碳，形成的污泥基生物炭稳定，且在水中的返融率低。而生物法及机械脱水法的最终产物含水率较高，未达到真正的稳定化。
（4）资源化：污泥基生物炭含有一定的有机质和氮、磷、钾等植物生长所必需的营养元素，其含量和配比适合植物的吸收利用，可作为营养土辅料制备园林绿化营养土。而干化及机械脱水后的产物还需进一步处置才能进行资源化利用。
（1）运行模式：项目采用EPC+O 的运行模式，前期按照EPC 模式负责该项目的建设，后期由本公司负责该项目的整体运营。
（2）运行机制：整个项目设立厂长、副厂长各1 名，电工和设备维修工各1 名，运行工人6 名。厂长主要负责编制年、季、月度和平时作业及设备维修计划，及时组织实施、检查、协调及考核等工作，完成公司下达的生产目标；
副厂长主要协助厂长完成公司下达的生产目标，保质保量地完成生产任务，确保安全文明生产；
电工和设备维修工主要负责电路和设备的日常维修改造；
运行工人主要确保设备安全、经济运行。
（1）经济效益：项目每天处理50 t 市政污泥（按含水率80%计），每年运行330 d，综合处理费用404 元/t，综合经济效益667 万元。
（2）环境效益：污泥经过高干脱水炭化处置工艺处理后，保证了污水处理厂的正常运行，改善了城镇人居环境，间接保护水环境。此外，污泥基生物炭可资源化利用，无需二次处置。
（3）社会效益：解决了污泥处理处置的资源化利用问题，将污泥变废为宝，实现了社会和生态效益。
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