雙碳戰(zhàn)略下城市污泥深度脫水技術(shù)分析

天津銳創(chuàng)環(huán)保集團有限公司

王斌科，甘泉，江海明

摘要：本文對市場上污泥深度脫水設(shè)備進行了分析，并重點介紹了高壓疊層軟隔板機械脫水設(shè)備在污泥深度脫水領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：雙碳戰(zhàn)略；污泥深度脫水；高壓疊層軟隔板

1. 引言

2020年，國家提出了碳達峰、碳中和目標愿景。2021年國務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達峰行動方案的通知》聚焦"十四五"和"十五五"兩個碳達峰關(guān)鍵期，提出了提高非化石能源消費比重、提升能源利用效率、降低二氧化碳排放水平等方面主要目標。我國力爭于2030年前實現(xiàn)二氧化碳排放達峰，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25％左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上，2060年前實現(xiàn)碳中和。

雙碳戰(zhàn)略將影響污泥處理處置行業(yè)的工藝選擇與升級。我國污水處理行業(yè)碳排放量占全社會總排放量的1~2%，污水中甲烷排放量排名第一，污泥是污水處理程中的副產(chǎn)物，富集了污水中大量有機物、污染物質(zhì)與營養(yǎng)物質(zhì)，具有污染和資源的雙重屬性，因此，污泥處理處置過程碳減排對污水處理行業(yè)的碳中和具有重要的意義。在此背景下，污泥處理處置的路徑探索已受到行業(yè)的高度重視，無論是厭氧消化產(chǎn)生的沼氣與化石燃料的替代作用，焚燒過程能量回收利用與干化過程能量消耗的替代作用，還是土地利用替代氮肥與磷肥從而實現(xiàn)的碳補償均是行業(yè)關(guān)注重點。

“碳減排”與“碳中和”背景下，污泥處理處置過程中的碳減排有著很大的必要性。污泥處理處置過程碳排放約占污水處理全過程的 25~35%。因此，污泥處理處置過程碳減排對污水處理行業(yè)的“減污降碳”具有重要意義。

2．污泥深度脫水技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

深度脫水是指脫水后污泥含水率達到55%~65%，特殊條件下污泥含水率還可以更低。目前我國城鎮(zhèn)污水處理廠一次脫水后污泥含水率大都在78%~85%之間，經(jīng)過深度脫水后污泥量可減少37.14%~66.67%，深度脫水污泥更便于因地制宜采取填埋、焚燒、土地利用或建材利用等多種方式綜合處置。

污泥脫水與減容減量既是污泥處理過程中一個重要的環(huán)節(jié)，又是一個最難實現(xiàn)的環(huán)節(jié)。國內(nèi)污水處理廠采用機械脫水的方法通常只能將污泥含水率降低到80％左右，大量的水為污泥的后續(xù)處理帶來重重困難。如果采用加熱蒸發(fā)的方法將水除去，巨大的能量消耗，又使得污泥處理成本居高不下。

污泥脫水與減容減量之所以難，是因為在污水處理過程中所得到的污泥具有高親水性，使得污泥中的水分難以液態(tài)的方式實現(xiàn)低成本高效分離，最終導致脫水污泥難以實現(xiàn)經(jīng)濟環(huán)保相統(tǒng)一的處置目標。

污水處理所產(chǎn)生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結(jié)合的特性，采用機械方法脫除具有一定的限制，污泥中的有機質(zhì)含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說，采用機械脫水可以獲得20%-30％的含固率，所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍然較高，具有流體性質(zhì)，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進一步減量。

就我國而言，目前業(yè)界污泥深度脫水技術(shù)大致呈現(xiàn)以下幾種方法：

1、熱力污泥深度脫水技術(shù)

熱力脫水也叫熱干化，污泥熱干化技術(shù)是利用熱能將污水污泥烘干，它的高溫滅菌作用能殺死病原菌和寄生蟲，使污水污泥快速干燥，避免了臭味對周邊環(huán)境的影響。熱干化后的污泥減容明顯，體積可縮減75~80%，污泥含水率直接從80％加熱干化至45%，后端可用于焚燒或填埋。污泥干化的熱源主要有化石燃料燃燒（燃煤、沼氣、燃油和天然氣等）、各類廢熱（煙氣、蒸汽和熱干氣等）、電能和太陽能。熱源的選擇直接決定污泥干化成本，一般來說各類廢熱以及太陽能的利用是相對低成本的選擇。除熱源的選擇不同，還可以根據(jù)污泥與介質(zhì)接觸的方式分為直接干化與間接干化；根據(jù)干化溫度的不同分為高溫干化與低溫干化。由于熱力脫水必須依賴熱源制熱或余熱利用，但由于存在使用蒸汽不經(jīng)濟，利用鍋爐煙道氣影響系統(tǒng)穩(wěn)定，建設(shè)獨立熱源代價大，利用余熱須改動原有工藝設(shè)施等因素，再者，干化后要資源化利用，且不能因脫水而破壞污泥原賦有的熱值。因此，從某種意義上講，熱力干化是以熱能置換，是"以熱換熱"，出現(xiàn)嚴重的熱平衡負效應(yīng)，但其結(jié)果是"以大置小、得不償失"。同時，使用熱力脫水技術(shù)，尾氣處理成本也較高。

目前，國內(nèi)外的污泥干燥設(shè)備主要有：三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(轉(zhuǎn)鼓干燥機)、流化床干燥機、槳葉式干燥機、盤式干燥機、帶式干燥機等。