目前蘇州工業(yè)園區(qū)的污水管網(wǎng)覆蓋率及污水集中處理率均達到了100%，出廠水的合格率也達到了100%。然而污水處理廠在污水處理過程中，會產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥含有有毒有害物質(zhì)和病原體。如何有效安全處置，日益引起政府環(huán)保部門的高度重視，以解決可能引發(fā)環(huán)境危機的隱患，并爭取在合理化處置的同時實現(xiàn)良好的減 排效果和循環(huán)經(jīng)濟的嘗試。

1 園區(qū)污泥現(xiàn)狀及危害

目前園區(qū)污水處理廠每天的污水處理量平 均為20 萬t ，約產(chǎn)生200t 污泥，由于一直沒有 找到合適的處置方式，大部分自建廠以來就臨 時堆放在廠內(nèi)的發(fā)展用地上，數(shù)量已達1 5 萬t 。 預(yù)測未來5 年內(nèi)，如不能建立及時安全處置污泥 的方法和機制，污泥量將持續(xù)增加到65.52 萬t 。

在污水處理過程中，污水中的污染物通過 細(xì)菌吸收，細(xì)菌和礦物顆粒表面吸附，以及同 一些無機鹽的共沉淀等多種途徑，絕大部分轉(zhuǎn) 變?yōu)槲勰?，污水的凈化程度越高，污泥的生?量也越大。而且污泥中含有病原微生物，使大 量的有機污染物質(zhì)在很短的時間內(nèi)，就會變成 腐敗惡臭的物質(zhì)。作為工業(yè)集中區(qū)，污泥中不 僅富集以上各類生活污染物，更有大量的工業(yè) 污染物，尤其是電子行業(yè)所產(chǎn)生的重金屬。因 此，園區(qū)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，其污染物 成分更復(fù)雜，危害性更高。

2 污泥治理的方向

行業(yè)內(nèi)目前對污泥處置的原則是減量化、 無害化和穩(wěn)定化。國內(nèi)外對城市污水處理廠污 泥的處理和處置，歸納起來主要有以下五種技 術(shù)，即衛(wèi)生填埋、土地利用、干化、焚燒和投海。

(1 )衛(wèi)生填埋需要解決污泥滲液的防滲和 污泥發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體的安全處置，環(huán)境要 求和技術(shù)要求非常高。研究表明，國內(nèi)采用衛(wèi) 生填埋方式進行污泥處置的項目，均無法達到 標(biāo)準(zhǔn)要求，要按照標(biāo)準(zhǔn)進行衛(wèi)生填埋，代價十 分昂貴，且須占用大量寶貴的土地資源。

(2 )土地利用就是把污泥經(jīng)過發(fā)酵后做成 農(nóng)用肥，但需解決發(fā)酵氣體的二次污染、安全、 肥料的出路(園區(qū)生活污水量少，污泥的肥力不 高)及大量土地的占用(百t 污泥需占地20 畝)。

(3 )投海方式已被聯(lián)合國環(huán)境署禁止。

(4 )焚燒可利用污泥中豐富的生物能來發(fā) 電并使污泥達到最大程度的減容。焚燒法能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求和充分處理不適宜于 資源化利用的部分污泥，焚燒過程中所有的病 菌、病原體均被徹底殺滅，有毒有害的有機殘 余物被氧化分解。焚燒灰可用作生產(chǎn)水泥和道 路用料的原料，使重金屬被固定在混凝土中而 避免其重新進入環(huán)境，目前應(yīng)用最廣的焚燒設(shè) 備是流化床焚燒爐。

(5 )干化是利用熱能將污泥烘干。干化后 的污泥呈顆?；蚍勰?，體積僅為原來的1 / 5 ～1 / 4 ，熱干化過程的高溫滅菌作用很徹底， 產(chǎn)品可完全達到衛(wèi)生指標(biāo)并使污泥性能全面改 善，產(chǎn)品可作替代能源也可土地利用。

3 熱干化技術(shù)的可行性分析

3.1 現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施配套優(yōu)勢

蘇州工業(yè)園區(qū)藍天燃?xì)鉄犭娪邢薰咀鳛?蘇州工業(yè)園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施提供商，肩負(fù)著向園區(qū) 集中供熱的重任，為適應(yīng)園區(qū)快速發(fā)展的需要， 公司機組設(shè)備選型上充分考慮遠期供熱負(fù)荷的 增長，機組設(shè)計供熱能力為200t/h ，而由于目 前實際供熱負(fù)荷僅為3 0 ～5 0 t / h ，迅速開拓現(xiàn) 有企業(yè)周邊的供熱市場，實現(xiàn)機組由現(xiàn)有低供 熱負(fù)荷向相對有利的供熱負(fù)荷順利過渡，是保 證企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

同屬園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商的清源水業(yè)，負(fù) 責(zé)區(qū)內(nèi)生活用水的提供和工業(yè)與生活污水的處 理，其下屬的污水處理廠與我司眥鄰，生產(chǎn)廠 區(qū)間的距離不足1km，日處理污水量20 萬t，生 成80% 含水率污泥200t;經(jīng)過近3 年多的運行， 由于生成的污泥一直未能尋求出較為妥當(dāng)?shù)奶?置方式，導(dǎo)致廠區(qū)內(nèi)污泥堆積量已達1 5 萬t 。

現(xiàn)有國際前沿的污泥處置措施中，對含水 率7 0 % 的濕污泥采用干燥減量化，為最行之有 效的處置方式，而采用以蒸汽作為干燥劑對濕 污泥進行干燥，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單(省去污水 處理廠自身制備干燥劑的復(fù)雜系統(tǒng))、一次性投 資省和操作便利等優(yōu)勢。處理每噸污泥約需蒸 汽0 . 8 5 t ，每天可消耗蒸汽1 7 0 t ，一年需蒸汽 近5 萬t 。此外，經(jīng)干化設(shè)備形成的凝結(jié)水，可 通過管道回至電廠，予以回收利用。

按照上述設(shè)想方案，可將清源水業(yè)污水處 理廠污泥采用集中供熱蒸汽進行干化減排，達 到熱電聯(lián)供與污泥干化的完善結(jié)合，實現(xiàn)了污 泥干化系統(tǒng)從簡單接收二次能源—污泥干化利 用—干燥冷凝水和余熱的回收，達到了節(jié)能、減 排雙重功效。通過污泥的熱干化，能有效地將園 區(qū)兩大基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商緊密地聯(lián)系起來，實現(xiàn)企 業(yè)間的互惠互利，為兩家企業(yè)迅速解決目前問題 提供可能，亦能達到兩家企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 污泥工業(yè)蒸汽熱干化工藝的實現(xiàn)途徑

3.2.1 污泥熱干化工藝的必要性

污水廠出來的污泥具有很強的流動性，這 是因為其含水率很高，一般在75%～85%。根據(jù) 分析，污泥與水分子的結(jié)合非常緊密，并具有 不同的相態(tài)，具體分為：自由態(tài)水，可經(jīng)重力 沉淀和機械作用去除;物理性結(jié)合水，須更多 能量去除，如：毛細(xì)管/ 間隙水、膠態(tài)/ 表面 吸附水;化學(xué)性結(jié)合水，只有打破化學(xué)鍵才能 去除，被稱為“平衡水”，如：細(xì)胞內(nèi)的水、分 子水。依據(jù)現(xiàn)有污水處理的工藝，利用板框式 壓縮機可將自由態(tài)水去除， 將污泥水分降至 7 0 % 以下;但是，對于物理性結(jié)合水和化學(xué)性 結(jié)合水，無法通過污水處理設(shè)備進行消除，造 成泥污綜合利用的瓶頸。因此，大力推廣污泥 的熱干化、減量化工藝尤顯重要和必要。

3.2.2 蒸汽熱干化工藝簡介

如圖1 ，污泥的蒸汽熱干化技術(shù)采用以工 業(yè)蒸汽為干燥介質(zhì)，通過污泥干燥機將含水率 為7 0 % 的污泥經(jīng)螺旋輸送機(M01 )送達污泥 干燥機(ES1)，來自工業(yè)用中壓蒸汽將乏氣(由 污泥干后形成的廢氣)加熱至110℃，送入干燥 機(E S 1 )的入口，與入口污泥進行混合預(yù)熱， 同時，在干燥機(ES1)筒體外殼內(nèi)通入工業(yè)用 中壓蒸汽，作為污泥干燥的主要熱源，采用與 污泥逆流換熱的方式進行熱量傳導(dǎo)，干燥后的 污泥與干燥過程中產(chǎn)生的乏氣一起進入旋風(fēng)分 離器(C 1 )，其中9 5 % 以上的干燥污泥在旋風(fēng) 分離器(C 1 )中被分離，另外5 % 的污泥與乏 氣在布袋除塵器(F T 1 )中被收集，并共同進 入螺旋輸送AC1 輸送出系統(tǒng);被分離出的乏氣， 一部分(約20%)進入下一輪污泥干燥循環(huán)，另 一部分(約80%)通過活性炭吸附器(CO1)除臭后排入大氣。

圖1 蒸汽熱干化污泥工藝流程圖

經(jīng)干燥后的污泥含水分低于1 0 % ，體積縮 減為干燥前的2 0 % ，可利用熱值增加2 . 5 倍; 干燥后的污泥，可作為燃煤電廠的混合燃料進 行利用，亦可作為農(nóng)用有機肥袋裝外銷，進行 循環(huán)廢物利用。

4 現(xiàn)有污泥蒸汽熱干化系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化方案

4.1 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的可能性

清源華衍水務(wù)有限公司由于鄰近藍天熱電 有限公司，供熱管網(wǎng)長度不足1 k m，按照電廠 供熱蒸汽壓力1.57MPa、溫度270℃進行測算， 實際蒸汽壓降為0.1MPa 、溫降為1 0 ℃，通過 上述污泥干化工藝流程對工業(yè)蒸汽的需求(壓 力：1.2MPa、溫度：190℃)，客觀上存在供應(yīng) 蒸汽參數(shù)與需求蒸汽參數(shù)不相匹配的現(xiàn)象。按 照常規(guī)熱力系統(tǒng)的設(shè)計，為滿足干燥系統(tǒng)的要 求，在蒸汽管道加裝減溫減壓器，將供熱蒸汽 參數(shù)由1.47MPa、260℃降至1.2MPa、190℃， 需消耗減溫常溫狀態(tài)下的減溫水占新蒸汽質(zhì)量 流量5 . 5 5 % ，在經(jīng)過熱干化換熱后，將以凝結(jié) 水(0 . 1 5 M P a 、1 1 0 ℃)排放。由此每小時將 有占輸入總能量近0 . 8 7 % 熱量被損耗，給系統(tǒng) 的經(jīng)濟運行帶來不利的影響，并造成污泥治理 成本的增加。

4.2 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案

如圖2 ，改進后的系統(tǒng)，在熱干化蒸汽的 進口增加了射流增壓裝置(S L 1 ), 利用來自電 廠的新蒸汽(1.47MPa、290℃)，借助于射流 增壓裝置(SL1)抽射經(jīng)干燥機(ES1)換熱冷 卻后的低壓蒸汽，生成符合干燥機入口要求的 中壓蒸汽(1 . 2 M P a 、1 9 0 ℃)，再進入換熱器 (E1 )和干燥機(ES1);經(jīng)換熱器(E1 )和干 燥機(E S 1 )換熱后形成汽水混合，一部分凝 結(jié)水通過自動疏水器排入凝結(jié)水回收器，返回 電廠作為熱力系統(tǒng)的補給水，另一部分凝結(jié)水 與低壓蒸汽在射流增壓裝置抽射的作用，再次 參與下一輪污泥熱干化過程。

圖2 蒸汽熱干化污泥改進后的系統(tǒng)圖

5 項目實施的經(jīng)濟效果測算

5.1 各測算指標(biāo)的設(shè)定

依據(jù)清源華衍水務(wù)公司擬定中的泥干化設(shè) 備選型，結(jié)合該公司設(shè)備投產(chǎn)后的運行方式， 各項經(jīng)濟測算參數(shù)及能耗指標(biāo)如下：

每t 污泥干化的蒸汽能耗A ：9 7 0 k g / t

蒸汽購汽價格P ：2 1 3 . 5 元/ t

除鹽水價格M ：3 . 0 元/ t

每小時處理污泥量Q ：2 0 t / h

設(shè)備年運行小時H：7600h/a

5.2 改造后節(jié)能指標(biāo)計算

年需消耗的新蒸汽量W = A˙Q˙H = 970/ 1000 × 20 × 7600 = 147440t

年減少除鹽水量消耗C =W ˙5 . 5 5 % =147440 × 5.55% = 8183t

年節(jié)省新蒸汽消耗量K =W ˙0 . 8 7 %=147440 × 0.87% = 1282.7t

5.3 項目節(jié)能經(jīng)濟效果

年節(jié)約蒸汽購置費用D = K˙P = 1 2 8 2 . 7× 213.5 = 2 7 . 3 9 萬元

年減少除鹽水費用支出S = C˙M = 8183× 3 . 0 = 2 . 4 5 萬元

年節(jié)約運行費用Z = D + S = 2 7 . 3 9 + 2 .45 = 29.84 萬元

由此可見，通過本方案的設(shè)計優(yōu)化，以清源華衍水務(wù)有限公司為例，年可節(jié)約運行費用 為2 9 . 8 4 萬元。

來源:《節(jié)能與環(huán)?！?/span> 

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