摘要：我国的污泥出路问题已经十分突出，国家有关部门正在积极开展对污泥处理处置的研究和相关技术政策的制订工作。本文对临汾市污泥处理处置项目进行规划设想，按照无害化、资源化与低碳节能相结合的原则，并因地制宜地科学选择技术路线和建设方案，在满足国家节能减排战略实施的总体要求下，实现处理处置污泥的全面资源化，以最终实现污泥“零排放”的循环经济模式。 关键词： 污泥处理处置，污泥干化，转盘式干化机，循环经济模式。
中图分类号：[tu992.3] 文献标识码：a文章编号：
abstract: our way out of the sludge has a very prominent, the relevant state departments are actively carry out of sludge treatment and disposal of research and related technologies develop policies work. in this paper, the sludge treatment and disposal of linfen city in project planning ideas, according to harmless and recycling and low carbon energy saving to the principle of combining, and according to local conditions, scientific selection of technical route and the construction project, meet the country’s energy consumption and pollution reduction in overall requirements of strategies, realize the comprehensive utilization of sludge treatment and disposal, to finally realize the sludge “zero emission of
recycle economy mode.
keywords: sludge disposal, the sludge drying, turn disc dry huaji, recycle economy mode
1. 合理安全处理处置污泥的必要性
作为污水处理过程中的副产物，污水处理厂产生的污泥富含寄生虫卵、病原体、病毒、重金属等，具有较强的污染性质，如果随意弃置，这些污染物质会通过雨水冲刷、地表渗入、空气扩散等多种途径进入地表水、地下水、大气、食物链直至人体本身，严重威胁生态环境和人体健康。脱水后的污泥含水率仍较高，一般在75%以上，这部分水份难以焚烧，运输成本高，堆放占地面积大，直接填埋则会使填埋场提前报废。污泥散发出的恶臭和排放气体是污染严重的温室气体，可能影响相当大的一片周边坏境。
根据估算，我国目前城市污水处理厂每年排放的污泥量（干重）大约为130万吨，而且年增长率大于10%，特别是在我国城市化水平较高的城市与地区，污泥出路问题已经十分突出。如果城市污水全部得到处理，每年将产生污泥量（干重）约为840万吨，占我国总固体废弃物的3.2%。在经济发达的国家，污泥处理处置是城市污染控制中极为重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的50%～70%。而我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的20～50%，可以看出，污泥处理处置处于滞后状态。现在许多污水处理厂对污泥的做法仅仅是通过简单的浓缩、脱水处理后就直接外
运堆放或填埋，远未达到安全处理处置的要求。国家有关部门正积极开展污泥处理处置的研究和相关技术政策的制订工作，中华人民共和国住房和城乡建设部与中华人民共和国国家发展和改革委员会于2011年下发了《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》（试行）。
可以看出，在“十二五”期间，我国的环保重点将放在污泥处理处置等方面，因此合理安全处理处置污泥符合我国环保设施建设规划的要求 。
2．本项目污泥处理处置方式的选择
污泥处理时为满足污泥最终处置方式的要求，对污泥进行以”减量化、稳定化、无害化”为目标的全过程。一般包括浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、石灰稳定、堆肥、干化和焚烧等。污泥处置是污泥处理后的消纳过程，一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚烧。污泥处置制约着污泥的处理方式，因此在确定污泥处理目标前首先需确定本项目的污泥处置方式。
对于本项目而言，厌氧消化、好氧堆肥及焚烧工艺虽然可取得一定的减量化、稳定化及无害化效果，继而实现资源化目标，但厌氧消化后含水率高，体积大，臭味重，所以对于农田和绿地施肥利用率较少。好氧堆肥存在资源化途径较少且受地域影响较大，占地较大，堆肥后产品量较大处理困难等问题。污泥石灰稳定脱水方法是一种新的污泥处理方式，适合有长期大量回填土要求的地区，应用受到一定的限制。焚烧虽为最彻底的处理方式，但也存在其投资费用高，
后继资源化途径少等因素。
而无论是填埋、焚烧、农业利用还是工业利用，污泥干化都是重要的一步。污泥干化是污泥处置最基本的步骤，通过干化加焚烧全系统的建设和运营，可以彻底解决污泥问题，无需为污泥颗粒另外寻找途径，同时可以回收一些能量，但是单独的污泥焚烧运行成本较高，所以可以考虑干化后的污泥通过临汾热电厂与煤混烧，既能实现污泥的减量化、资源化，又不需要建造单独的焚烧系统和配置单独的管理人员，是污泥处置的较好的一条途径。
污泥的热干化处理采用热能进行，可将污泥从含水率80%降低到60%甚至10%以下，减量50%～78%。主要优点是占地相对较小，减量效率高，处置出路较具灵活性。热干化是最有效的减量方式，从目前国际上污泥处理处置的趋势看，由于其能耗方面的支出低于直接焚烧，而效率远远高于堆肥和风干，所以，热干化目前已成为一种发展最快且最适合于城市污水处理厂污泥大规模减量要求，并可加以后继利用的处理形式。污泥不管是作为建材利用、土地利用还是焚烧，首先都需要进行干化处理。干化工艺可以作为任一处置策略的中间步骤，适合目前处置多样化导向的要求。污泥干化处理后可与煤混烧，热电厂一般要求的污泥含固率为50%-60%，另外还存在作为绿化用土、垃圾填埋场覆盖土添加料等多种可能。近年来，污泥低温、中温干化工艺的普遍应用，使得设备投入及处理成本大为降低，可利用的热源范围不断扩大，使得大量的低品质热源得以充分利用，符合节能减排政策要求，干化工艺的减量化、稳定化、
无害化效果显著及后继资源化途径成多样化方式。 污泥干化具有以下特点：
1）显著兼容各种污泥，经过烘干处理后的污泥其含水率可减至5%～40%，体积可减少2~5倍，实现了污泥的减量。
2）在干燥的过程中，可以有效的杀灭各种有害菌，其产品无臭和无病原体，使处理后的污泥更宜被接受。
3）产品适用于多种途径的最终处置，可根据泥质情况，用于制作复合肥、建筑材料、土壤改良剂、工程回填土、替代能源等。 4）污泥的热干燥过程可快速实现污泥的减量化，过程中通常不外加其它辅助物料进入污泥，因此对污泥的性质，尤其是污泥的热值等方面影响极小。
临汾市现已建成污水处理厂两座，临汾郭村污水处理厂设计总规模为7万m3/d，临汾第二污水处理厂设计总规模为8万m3/d，均未考虑污泥处理处置措施，污泥经浓缩脱水后外运到垃圾处理场作填埋处理。根据两座污水处理厂最终设计规模和进出水水质预计每天将共产生约279吨（含水率80%）污泥。直接填埋一方面占用了垃圾处理场大量的填埋库容，另一方面也会造成垃圾处理场渗滤液排放及沼气收集系统的堵塞，不利于垃圾处理场沼气的资源化利用。如果进行污泥干化，干化后的污泥仍含有一定的热值，可作为临汾市热电厂的低热值燃料，增加发电量。这样干化污泥的含水率应低于35%可与煤混烧。因此污泥干化处理即要达到含水率的要求，又
要保证在污泥处理过程中尽可能不使污泥的热值降低，也即尽可能不使干污泥中的有机物含量降低，无机物的含量增加。一方面污泥干化后（含水率35%）的低位热值约为1300kcal/kg，可与发电厂的煤混烧发电。另一方面干化后的污泥根据有关资料显示其横向剪切强度及臭气浓度均可满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（gb/t 23485-2009）中用作覆盖土添加料的泥质指标的要求。因此干化后污泥，可不再作为垃圾进行卫生填埋，而是可以作为垃圾处理场的覆盖土添加料进行填埋处理，即可作为污泥应急处置的备选方案。
3．本项目污泥干化方式的确定
本污泥干化项目处理规模为279t/d（按80%含水率计）。目前暂按普通污泥泥质考虑，进泥含水率为80%，进泥中有机物含量为55%。根据调研，目前可接纳污泥的主要为临汾热电厂，与煤混烧发电。干化后污泥含水率小于35%，另外还存在作为绿化用土、垃圾填埋场覆盖土添加料等多种可能。
干化后污泥含水率为35%，其低位热值为1,200-1,800kcal/kg，与煤混烧可增加热电厂的发电量。污泥干化项目可利用临汾市热电厂的蒸汽作为热源，从而达到互惠互利，既解决了污泥的处置问题，又适当降低了工程运行的成本。因而本工程的建设既达到了节能减排及以废治废的目标，又实现了工程的循经济，双方的共赢的可持续发展。本工程恶臭污染物排放厂界标准按二类区执行《恶臭污染物排放标准》gbl4554-93的二级标准。厂内排放的废水、污水通过
污水管线可送到污水处理厂进行处理。
污泥干化处理工程主要包括以下系统：污泥接受储存和干化系统，辅助系统有热源系统，臭气处理系统以及其它辅助系统等。污水处理厂的脱水污泥输送到污泥干化项目处，进行计量后，卸至接料仓内，经卸料螺旋和污泥泵送至污泥干化机。本项目污泥干化可采用的热源为临汾市热电厂提供的1mpa饱和蒸汽。
目前污泥干化根据热媒是否与污泥直接接触可分为二类：一类是用燃烧烟气直接进行干化，另一类是用蒸汽或热油等热介质进行间接干化。
(1) 直接干化：将高温烟道气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是热量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性质，也将带来排放问题，因高温烟道气的进入是持续的，因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特殊处理后排放，代表设备有转鼓、带式、流化床等干化方式，由于本工程采用蒸汽作为热源，因此该方式不适用于本工程。
(2) 间接干化：将高温烟道气的热量通过热交换器，传给某种介质，这些介质可能是导热油、蒸汽或者空气。介质在一个封闭的回路中循环，与被干化的物料没有接触。热量被部分利用后的烟道气正常排放。代表设备有转盘式、薄层、带式等等干化方式。 污泥干化根据运行温度的高低大致可分为两类：一类是采用带式低、中温干化，另一类是利用热炉进行高温干化。
第一类干化工艺主要适用于气温较高的地区，能耗为电能及热能，其特点是干化设备相对较少，干化度调节灵活，可间隙性连续运行，但占地相对较大、适合用于处理量较小的情况，不适用于本项目。 第二类干化工艺适用于各类物料的干化，不受地区和气候的影响，自动化程度较高，运行较稳定可靠，能量消耗主要为电能及热能，运行费用相对较高，适用于较大处理量的情况。目前污泥热炉干化工艺有带式干化工艺、转筒干化工艺（属直接干化方式）、污泥“珍珠工艺”、流化床干化工艺、卧式转盘干化工艺、涡轮薄层干化工艺及组合式两级干化工艺等。其中全干化的有：流化床干化、转盘干化、带式干化、组合式两级干化，半干化方式有：转盘干化、带式干化。
污泥处理处置途径较多，而不同处置途径对污泥干化度的要求也不尽相同，本项目干化后污泥主要途径为运至发电厂与煤混烧发电，含水率要求小于35%，属半干化。从上面分析可知，通常用于半干化的工艺有：转盘干化和带式干化两种形式。 带式干化机：
带式干化机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥介质数量、温度、湿度和尾气循环量操作参数，可进行独立控制，从而保证带式干化机工作的可靠性和操作条件的优化。带式干化机操作灵活，湿物进料，干燥过程在完全密封的箱体内进行，劳动条件较好，避免了粉尘的外泄。但其缺点是占地面积相对较大，
能耗相对较高，臭气处理量也较大。 带式干化机结构简图 转盘式干化机
转盘式干化机主体由一个圆筒形的外壳和一组中心贯穿的转盘组成。转盘组是中空的，热水蒸气从这里流过，把热量通过转盘间接传输给污泥。污泥在转盘与外壳之间流过，接受转盘传递的热，蒸发水分。污泥水分形成的水蒸气聚集在转盘上方的穹顶里，被少量的通风带出干燥机。转盘有两个作用：一是它给污泥提供足够大的换热面积；二是它缓慢转动，它上面的小瓣片推动污泥向指定的方向流动并起到很好的搅拌作用。转盘式干化机具有能耗较小，占地小，设备数量少的优点。其主要缺点是污泥与桨叶有接触，因此存在磨损现象，要求采用优质钢材或特殊耐磨钢材。 转盘式干化机结构简图
通过比较分析，本污泥干化项目采用转盘式干化机。因为转盘式干化机是一种传导式干燥机，传热媒质与物料不直接接触，而通过固定的传热面换热。比起对流传热方式，这种方法工艺气体量小得多，粉尘少甚至无粉尘，固体与气体不混合，辅助设备少，系统简洁，更节省热能和电能。转盘式干化机运行可靠，年工作时间在8000小时以上，维护量很小。由于采用传导式换热工艺，转盘式干化机安全性能非常优异，粉尘含量低，氧浓度低，热介质温度一般不超过200°c。值得一提的是，当转盘式干化机半干化（出泥含固率范围35%－45%）时，则不需考虑安全问题，因为半干化工艺本身不可
能形成自燃或粉尘爆炸的条件。 转盘式干化机的特点如下：
1. 设置空气补给口使尾气排放更加顺畅，系统负荷变小。 2. 可靠性高，持续运行性好，可昼夜运转，适用于长时间大处理量的物料干燥。
3. 运行时氧含量、温度和粉尘量低，安全性好。
4. 卧式转盘干化机每个竖立转盘的左右两面传热，传热面积大，结构紧凑，外形尺寸小。 5. 辅助设备少，系统简单。
6. 可采用低温热源（≤180℃）加热，转盘上的污泥在停车时不会过热。
7. 所需辅助空气少，尾气处理设备小。
8. 卧式转盘干化机可应用于半干化工艺，也可应用于全干化工艺。 9. 可采用蒸汽，导热油等多种传热介质。 10. 机身上部的盖子可以完全打开，便于保养。
11. 维修少，持续运行性好，可昼夜运转，保证每年8000 小时运行。
12. 停电状态能够紧急启动，运行稳定。 13. 构造牢固，持久耐用。 4．本项目污泥干化工艺设计 4.1系统设计
转盘式污泥干化系统图
工艺流程如下：污水处理厂脱水污泥输送至本项目污泥接料仓中，再由污泥泵送至干化机进行干化处理。干化热源来自临汾热电厂的蒸汽。经过污泥干化机后的污泥由出料口出料，可输送至临汾热电厂与煤进行混烧。干化污泥所排放的尾气主要是水蒸汽，但也含有副产品气体和溶解在污泥水中的气体。尾气被送至喷淋塔，通过喷淋和冷凝液循环冷凝，释放出的废水约为193t/d，可排放到市政污水管道至污水处理系统进行处理。干化后的剩余气体将通过引风机抽离喷淋塔，与湿污泥接料仓间及干化车间内产生的恶臭气体等一起进行化学除臭及生物除臭。本项目的噪声来自各类机泵，如泥泵、风机等，噪音满足 (gb12348-2008)的要求。 4.2工艺及设备参数： 工艺参数：
进泥：污泥量279t/d，污泥含水率80% 出泥：污泥量86t/d，污泥含水率35% 干化机蒸发水量：193 t/d，8t/h 1)湿污泥料仓
污泥仓为方形或柱形碳钢结构，碳钢防腐。污泥仓由仓体、液压站、液压缸等部分组成，矩形大口径出料口位于底部。仓顶盖板设有进料口，即可自动进料又无污染。 ●有效容积：100m3；
●数量：3台；
●单体规格：φ6700×3500mm。 ●额定功率： 22kw。
●破拱功能：移动滑架可防止污泥起拱、板结等现象的发生。 ●附件：料位显示，控制柜，并有事故报警和系统紧急停功能。 2)污泥输送泵
湿污泥料仓的预压螺旋辅助喂料给螺杆泵。螺杆泵配备一个矩形进料斗和增大横截面的物料挤压区，同时带有直径和长度增大的带状进料推进螺旋。开放料斗的长度可以根据相应的工况条件作调整。螺杆泵采用变频调速、双轴变螺距齿形结构，可以根据设定给料压力自动调整输送量。 ●数量：6台； ●功率：15kw； ●流量：4.5t/hr； 3)转盘干化机
污泥干化系统设置3台转盘式干化机，单机干化能力为100t/d（含水率由80%至35％）。干化机变频调速控制，干化用蒸汽为热电厂1mpa的饱和蒸汽。 ●数量：3台； ●装机功率：90kw； ●传热面积：411m2； ●全容量：26m3；
●干化方式：间接传热； 4)冷凝器
尾气中含有大量水蒸汽，降温放热量较大，因此采用高效换热器对尾气进行冷凝。 5)除臭单元 5-1）生物除臭
生物除臭过滤装置，总面积为100m2，滤料高1.8m，停留时间3s，采用无机（20%）及有机混合滤料（80%）。 单速离心风机数量：2套 风量：8000 m3/h 风压：3360pa 功率：17kw 5-2）化学除臭
采用化学吸收塔除臭系统，进气房里的臭气由风机送到除臭系统，臭气处理系统有2组尺寸相同的塔，每组处理系统由1个酸塔、1个碱塔组成。每组系统塔的酸塔和碱塔结构相同。在涤洗塔中，臭味分子从气体转变成液体并发生化学反应生成无机物。 新建naoh储药罐1座，有效容积6m3。 新建h2o2储药罐1座，有效容积7m3。 新建h2so4储药罐1座，有效容积6m3。 6)蒸汽锅炉
配套一套蒸汽锅炉作为备用。
4.3本项目直接建设费用及运行成本
本项目直接建设费用（即一类费用约为6773.80万元）,其中土建费用约为1414.00万元，设备购置费用约为4793.80万元，安装费用约为566.00万元。单位生产成本约为213元/吨，单位经营成本约为165元/吨。
5. 本项目运行稳定性及效益分析 1) 工艺配置和技术能力
工艺配置上，干化系统3套，无备用线，当一条线检修时，可以适当降低干化后污水的含固率，至少可满足污泥填埋的要求。 技术能力上，污泥干化技术成熟，可以在进料污泥含水率有变化的情况下，通过调节进入干化机物料的污泥泵转速，确保干化后污泥含水率在35%左右，满足干化后污泥与煤混烧的要求。 2) 运行稳定维护方案
在任何工况下，系统都能全自动运行，包括启动和停车，也包括紧急停车。一旦系统停车，能在很短的时间内重新启动并达到设计能力。运行维护采用集中控制方式，对污泥干化系统、臭气处理系统等，采用profibus总线系统进行集中监视和控制。 3） 环境效益
其可利用低品位热源的特点，可充分利用热电厂等其它可产生废热的工厂的废热源，减少污泥干化对高品质热源的需求，降低运行成本，从而符合国家节能减排及循环经济的要求。热电厂焚烧干化后污泥，每年相当于约5810吨标准煤（干化后污泥的热值按
1,300kcal/kg计）的发电量，相当于每年可减少二氧化碳排量约15810吨，实现减排。 4） 经济效益
本项目污泥的资源化产生经济效益主要表现在：每年可为热电厂提供相当于约5810吨发电量的标准煤，按800元/吨煤计算，每年可产生经济效益约465万元。 6. 结论
城市污水处理厂产生污泥的处理处置与污泥资源化相结合，是解决污泥的最佳出路之一。首先实现污泥处理处置的“减量化、稳定化及无害化”目标，在积累污泥资源化产品及市场经验后，实现处置污泥的全面资源化，最终实现污泥“零排放”的循环经济模式。 参考文献：
1.《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》（住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会，二〇一一年三月）
2.《深圳市循环经济污泥干化项目》（中国给水排水2008年04期） 作者简介：贺国峰，男，出生年月：1971.10.22，最高学历：大学本科，职务：临汾市第二污水处理厂副厂长，职称：助理工程师 注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。
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