南通市某污水厂扩建工程污泥处理方案比选分析研究

冯 亮

（上海市水利工程设计研究院有限公司，上海市 200061）

0 引言

随着我国水环境治理行业的突飞猛进的发展，污水污泥处理规模逐年递增。国内污泥处理处置主要以 “厌氧消化/ 好氧发酵+ 土地利用”、“干化焚烧+ 灰渣填埋或者建材利用”两种主流技术路线为主[1]。近年来在经济发达、土地资源紧缺的沿海城市，污泥脱水后单独焚烧或者掺烧的处置的工程案例越来越多[2-3]。常用的污泥脱水方式主要有热干化脱水技术、机械脱水技术、深度脱水技术[4]，以及低温除湿干化技术[5]。现以南通市经济技术开发区某污水厂扩建工程污泥处理工程为例，对低温真空脱水干化工艺、低温除湿干化工艺、板框压滤脱水工艺三种污泥处理方案进行对比分析，以确定合适的技术方案，为工程实践提供指导。

1 项目简介

1.1 项目背景

南通市经济技术开发区某污水厂目前已建一、二、三期，规模10 万m3/d。四期近期扩建规模5 万m3/d，远期扩建规模10 万m3/d，总规模25 万m3/d。四期扩建工程主要污水处理工艺采用水解酸化+AAO+ 高效沉淀+ 臭氧氧化。出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A 标准，处理后尾水排放至长江。

污水厂现状一、二、三期污泥总产量约为48 tDS/d，采用重力浓缩+ 板框压滤脱水工艺，脱水后的污泥含水率约为55%～60%，处理后运至当地某发电企业掺烧处置。

1.2 设计进水水质

根据污水厂服务范围内产业发展规划，参照一、二、三期设计及实际进水水质数据，确定该工程进水水质，出水水质执行一级A 标准，如表1 所列。

表1 设计进、出水水质一览表

1.3 污泥处理规模

近期扩建5 万m3/d，剩余污泥量为9 160 kgDS/d，化学污泥为量9 270 kgDS/d；远期10 万m3/d，剩余污泥量为18 320 kgDS/d，化学污泥量为18 540 kgDS/d。扩建工程15 万m3/d 污泥总量为55.29 tDS/d。根据理论计算污泥量，结合一二三期实际运行产泥率，并考虑一定的安全余量，该工程近期污泥量按20 tDS/d，远期按60 tDS/d 考虑。

2 污泥处理方案选择

目前污泥处理处置方案路线主要有：脱水+ 外运填埋/ 干化焚烧，脱水干化+ 外运焚烧等。该工程主要针对污水厂现状污泥处理处置工艺方案和污泥干化工艺方案进行比较分析，其中干化工艺比较了低温除湿干化工艺和低温真空脱水干化工艺。

按照工程远期污泥量（绝干量）60 tDS/d，对污泥干化方案和深度脱水方案进行比选。以下为拟采用的四套工艺方案。

方案一：采用低温真空脱水干化工艺，利用热电厂蒸汽供热。处理能力60 tDS/d，干化后含水率小于40%。

方案二：采用离心脱水+ 低温除湿干化工艺（电加热）。处理能力60 tDS/d，干化后含水率小于40%。配置5 套离心脱水机+ 低温除湿干化机，单套处理能力12 tDS/d（蒸发量48 t，考虑20%的余量）。

方案三：采用离心脱水+ 低温除湿干化工艺（蒸汽加热）。处理能力60 tDS/d，干化后含水率小于40%。配置5 套离心脱水机+ 低温除湿干化机，单套处理能力12 tDS/d（蒸发量48 t，考虑20%的余量）。

方案四：采用板框压滤脱水工艺。处理能力84 tDS/d，脱水后污泥含水率小于60%。

四种工艺方案具体设备配置详见表2 所列。

表2 四种工艺方案具体设备配置表

3 污泥处理方案比选

3.1 建设总投资比较

低温真空脱水干化工艺建设投资最高，低温除湿干化（电加热）、低温除湿干化（蒸汽加热）和板框脱水投资费用依次降低，见表3 所列。

表3 污泥处理处置方案建设投资比较表 单位：万元

3.2 运行费用比较

四套方案电耗投加药剂量见表4 所列；耗材单价见表5 所列；运行费用比较见表6 所列。

表4 污泥电耗、投加药剂量汇总表

表5 耗材单价表

表6 污泥处理处置方案运行费用比较表

比较结果表明，当污泥外运处置费均为235 元/ 吨时，采用电能的低温除湿干化工艺运行成本最低，其次是板框脱水后外运处置和低温真空脱水干化工艺，采用蒸汽供热方式的低温除湿干化工艺运行费用最高。

3.3 长期运行投资成本比较

四种工艺方案的运行费用比较，低温除湿干化（蒸汽加热） 方案运行费用远高于其他三个方案，经济性差。为此，从长期运行投资成本比较，不考虑该方案，主要是对低温除湿干化（电加热）工艺、低温真空脱水干化工艺与板框脱水工艺等三种工艺长期运行建设总投资和运行成本的总费用进行比较（见图1）。

图1 长期投资运行费用比较曲线图

影响三种工艺长期运行成本的主要因素是电费单价、板框脱水污泥含水率和污泥外运处置费用单价。电费单价为固定，本报告按污水厂现状0.71 元/ 度计取。板框压滤脱水污泥含水率取60%。污泥外运处置费用以40%～60%含水率污泥外运处置单价235元/ 吨计取。

在板框脱水污泥含水率在60%时，40%～60%含水率干化污泥外运处置费用均按235 元/ 吨计取，采用低温除湿干化（电加热）工艺运行9 年建设投资和运行成本总费用可与板框脱水持平，收回其设备增加费用。综合比较，该工程推荐采用离心脱水+ 低温除湿干化工艺（电加热）。

4 结论

（1）在电费单价、污泥外运处置费确定的情况下，实际剩余污泥量对各种污泥处理处置工艺的成本对比结果影响较大。该工程从长期运行成本分析，低温除湿干化具有一定的优势。

（2）污泥板框压滤脱水需要投加三氯化铁、生石灰等药剂，对后续焚烧工艺长期安全性存在不利影响，且较大的加药量与环保的理念背道而驰。