污泥低温真空脱水干化可行性方案20210927

郑州市陈三桥污水处理厂二期污泥处置工艺方案
郑东水务
2021年09月27日
第一章工艺描绘
1.1 工艺描绘
“低温真空脱水干化成套技术〞是上海复洁环保科技股份自主研发、消费的新型固液别离设备，已申请并获得了十余项国家创造和实用新型专利受权。

该技术改变了传统脱水工艺，将物料的脱水、洗涤〔可选〕、压滤与热干化等工序合成一体，在同一设备上连续完成。

含水率90-99%的物料，经一次工艺处理后，其含水率降低至20%以下，并可根据客户需求，进展针对性设计，满足不同含水率的指标要求。

经调质后的污泥，经进料泵送入脱水干化系统，同时在线投加絮凝剂，利用泵压使滤液通过过滤介质排出，完成液固两相别离。

在入料初期，滤布上的滤饼层较薄，过滤阻力小，因此入料量很大。

随着过滤的进展，滤饼逐渐增厚，滤饼的空隙率那么相对减少，导致过滤阻力增加，入料量随之减少，当物料充满滤室时，进料过滤期完毕。

在密实成饼阶段，通过滤板内的高压水产生压榨力，破坏了物料颗粒间形成的“拱桥〞，使滤饼压密，将残留在颗粒空隙间的滤液挤出；滤饼中的毛细水那么利用压缩空气强气流吹扫进展穿流置换，使滤饼中的毛细水进一步排出，以到达最大限度地降低滤饼水分。

在此根底上，低温真空脱水干化成套技术增加了真空干化功能，即在隔膜压滤完毕后，滤板中通入热水，加热腔室中的滤饼，同时开启真空泵，对腔室进展抽真空，使其内部形成负压，降低水的沸点。

滤饼中的水分随之沸腾汽化，被真空泵抽出的汽水混合物经过冷凝器，汽水别离后，液态水定期排放，尾气经净化处理后排放。

污泥经进料过滤、隔膜压滤、以及真空热干化等过程处理以后，滤饼中的水分已得到充分的脱除，污泥量大大减少，最大限度实现污泥的减量化。

滤饼在脱水干化过程中含水率变化曲线如图1所示。

图1 滤饼含水率随时间变化曲线
经过上述各阶段的脱水干化，污泥含水率降至20%以下，到达污泥减量化和无害化的要求，同时为后续进一步资源化创造了条件。

1.2 工艺流程图
图2 低温真空脱水干化成套技术系统工艺流程图
1.3 水的压力与沸点
表1 水的沸点在不同气压及相应真空度下的变化情况
1.4 技术独特性
低温真空脱水干化成套技术设备与其他干化技术工艺相比拟，明显具有以下优势：
1) 脱水干化“一体化〞：污泥含水率一次性由90-99%降低至20%以下，可以取代现有脱水设备，省却脱水设备的运行本钱；或者分阶段改造原有脱水机房，充分利用厂区现有场地，解决污泥干化场地紧张的问题；原有脱水设备可以作为备用进展保存，或者搬迁安装到其他污水厂继续使用。

同时减少脱水污泥在脱水设备与干化设备之间的贮存与运输带来的投资与运行本钱，降低环境污染和平安风险。

2) 无需“添加剂〞：在脱水过程中只需投加PAM 等常规絮凝剂，无需投加石灰、铁盐等无机添加剂，污泥干基不会增加，使污泥得到充分减量化，污泥在后续燃烧过程中对锅炉不会产生腐蚀、结垢以及效率等负面影响，更不会对其他处置出路造成限制性的风险；而且药剂投加比例较低，脱水阶段运行本钱相比传统脱水工艺更低。

3) 全过程“平安化〞：属于低温真空脱水干化工艺，加热介质温度为85-90℃热水，过程全封闭负压运作，污泥进入干化系统后不再与其他运转部件产生动态接触，无磨损隐患和粉尘爆炸危险，无粉尘和臭气排放。

在设备运行或者停运过程中无需考虑惰性气体保护等平安措施。

4) 使用“低品位〞热源：采用热焓较低的热水作为加热介质，比直接使用高压商品蒸汽更平安、更经济，假如与电厂相结合，可以根据现场情况选择烟道气、热水或者低品位的余热蒸汽，实现污泥电厂协同燃烧、废热利用；在工业领域也可充分利用消费环节产生的废水、废气余热作为热源，此时污泥脱水干化运行本钱将更低，更能表达节能环保和绿色循环经济的经济理念和技术优势。

5) 核心部件滤板全部德国原装进口：所有滤板均有德国制造的品质保证，非金属PP 外框的设计与加工大大减少了热量的环境损失，节省能源费用。

滤板的隔膜膜片及其他配件是可拆卸的，滤板使用多年后可以非常方便地更换隔膜，没有必要更换整块滤板，节省运行本钱。

该构造设计明显优于金属框架的整体滤板，无需返厂重新修复。

6) “模块化〞设计与组合：可以根据工程实际规模的不断变化，一次性设计，灵敏、分期建立，运行不同数量的单体设备，减少前期设备投资风险和运行过程中的“大马拉小车〞现象，降低设备折旧和运行本钱。

7) 更广泛“适应性〞：无论针对浓缩污泥还是脱水污泥，对含水率波动的适应范围很广泛，对外运污泥的含水率没有更高要求；同时，对污泥中含砂量的要求不高，不会由于污泥含砂量高而带来运转部件的磨蚀问题；对污泥有机质含量没有严格限制，不会因为长期运行或者停运后造成结垢而影响热传导效率。

8) 系统“全自动化〞：过程实现全部自动化集成控制，系统构造简单，操作方便，运行中无需人工干预，劳动强度低，维修维护简单。

9) 运行“稳定可靠〞：该技术设备已成功应用于国内市政、工业领域多项污泥的脱水干化工程，经过长期连续运行考核，性能稳定可靠，干化后污泥含水率均能满足设计要求。

10) 综合本钱“合理化〞：在实现“脱水干化一体〞的前提下，从含水率98%左右的污泥脱水干化至20%以下，直接运行本钱远远低于其他“脱水+干化〞两段式工艺设备的叠加本钱，大大降低设备的重复投资，完全可以满足目前国家和地方对污泥处理处置的需求。

11) 强大“技术支持〞：该技术获得同济大学城市污染控制国家工程研究中心强有力的技术支持，各项工艺均得到有效论证。

该技术已被
纳入住建部“十二五〞水专项重大环保装备产业化工程、国家重点新产品目录、国家环保部环境保护实用技术推荐目录、中国印染行业协会节能减排先进技术推荐目录、中国石油和化学工业结合会石油和化工行业环境保护与清洁消费重点支撑技术及石化结合会科技进步奖，国家鼓励开展的环境保护技术〔水污染治理领域〕等。

12) 社会“认同效应〞：该技术装备分别通过了江苏省住建厅和中国环保产业协会组织的技术鉴定会，受到了国内外专家、指导和社会各界的高度关注和认可，?中国环境报?作了专题报道和评说，各部委专家对低温真空脱水干化成套技术进展了考察，写下了动人的一笔，“填补了国内污泥低温真空干化处理的技术空白，到达国际先进程度〞。

1.5 局部工程业绩
第二章设计方案描绘
2.1 工程设计根据
来源物料：市政污水处理厂污水处理所得污泥
物料总量： 250吨/天〔以含水率80%计〕
50.0 TDS/天〔以干基计〕
原料含水率： 96-97%
出料含水率要求：≤ 30%
2.2 系统配置
针对郑州市郑东新区水务污水处理厂的污泥属性及处理要求，初步设计的低温真空脱水干化系统选型见下表：
表2 系统规格及主要参数
说明：
1．上述脱水干化系统包含：污泥调质系统、系统主机、液压系统、进料系统、压滤系统、加热系统、真空系统、冷却循环系统、空气压缩系统、卸料系统、除臭系统、滤布清洗系统、电控系统。

2．低温真空脱水干化系统来源物料含水率96-97%，设计出泥含水率30%以下，在运行中业主可根据需要调节出泥含水率。

3、系统为5用1备。

2.3 系统设备一览表
2.4 干化污泥后期处置
郑州市郑东新区污水处理厂的污泥总量约为250吨/天〔以含水率80%计〕，脱水干化为含水率30%后的干物料约为71吨/天，污泥可减量70%以上。

干化后污泥可因地制宜采取多元化出路进展处置，如低质燃料、建材原料以及园林绿化用土等，本方案不包含干化后物料的处置费用。

第三章投资及运行本钱
3.1 系统设备投资估算
〔池体〕，外部供电、供水、供气、外接市政道路、排水管道等。

3.2 直接运行本钱组成
本方案的物料处理本钱按照污泥含水率≤30%的标准测算，根据我司“低温真空脱水干化成套技术设备〞的特点，该系统完全具备将污泥含水率进一步降低的才能，其经济指标如下：
〔1〕药剂费
污泥进入脱水干化系统前需加药调质，所必须的药剂〔絮凝剂〕一般为PAM等，根据我司经历，药剂的投加量根据原始污泥浓度不同，会有显著变化。

一般絮凝剂PAM投加~kg/T干基，本方案以1.0 kg/T干基计，单价以元/kg计算；可能需要的PAC一般投加30-50kg/T干基，本方案以30kg/T干基计，单价以元/kg计算。

〔2〕电费
系统耗电单价以0.75元/kwh计算。

〔3〕水费
水费：系统消耗用水为配药用水、冷却消耗水及冲洗用水，中水利用。

〔4〕干化热源〔天然气〕
根据工程实际特点，暂全部按采用商品天然气作为热源，天然气的费用按照0元/Nm3计算。

吨泥耗天然气28Nm3.
(5)人员按每班两人，每日两班制，四班运行共计8人。

滤布一般考虑半年更换一次。

统计现有运行实际经历，吨泥人工、耗材、设备维护及员工其他费用合计不高于30元/吨泥〔含水率80%〕
3.3 直接运行本钱
直接运行本钱包含：脱水阶段、干化阶段的药剂、水、电、热源〔天然气〕等消耗，详细如下：
注：1、上述直接运行本钱测算为最终脱水干化物料含水率至30%。

2、假如工程现场有免费的余热蒸汽、大量超过90℃的热水或者烟道气，
使用太阳能或中水热泵提供局部热源，那么实际运行本钱将更低〔在运行本钱中直
接扣除热源费用〕。