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 細菌吸收，細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 標準要求，要按照標準進行衛(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)藍天燃氣熱電有限公司作為 蘇州工業(yè)園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施提供商，肩負著向園區(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 熱負荷向相對有利的供熱負荷順利過渡，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 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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