一體化污泥機械干化系統(tǒng)成套裝備在污泥處理處置行業(yè)中的應用
牛明軍，李林，井云飛，孟國洋，李啟飛
（鄭州國研環(huán)�？萍加邢薰荆幽� 鄭州 450000）
摘要：傳統(tǒng)污泥處置方式有土地利用、焚燒、填埋和建筑材料綜合利用等，污泥含水率是影響污泥處置運行成本和處置方式選擇的重要因素，針對傳統(tǒng)污泥脫水、干化設備存在的電耗高、除臭負荷大、整體運營成本高、生產效率低和運行穩(wěn)定性差等缺點，鄭州國研環(huán)�？萍加邢薰就黄评碚摻d，發(fā)明了“污泥常溫引流壓差破壁技術結合機械壓濾干化” 工藝體系，研發(fā)出一體化污泥機械干化系統(tǒng)核心裝備，不借助熱源，不添加石灰，可直接將含水率96%-98%的污泥脫水干化至含水率40%左右，處理后的污泥可因地制宜的進行土地利用、建材利用、焚燒等多種方式綜合處置利用。一體化污泥機械干化系統(tǒng)成套裝備具有占地面積小、投資少、設備智能化程度高、運行成本低等特點，已獲得多項授權專利，并獲得中華環(huán)保聯(lián)合會科技進步獎一等獎等榮譽資質，該成套裝備已在全國多個污水廠和污泥處置中心投入運行。
關鍵詞：機械干化；不借助熱源；污泥處置；運營成本低；
1、污泥處置介紹
污泥處置是指經減量化處理后的污泥或污泥產品在環(huán)境中或資源化利用過程中達到長期穩(wěn)定，并對人體健康和生態(tài)環(huán)境不產生有害影響的最終消納方式，污泥處置方式有土地利用、焚燒、填埋和建筑材料綜合利用等。
2、污泥處理處置政策法規(guī)
2022年9月，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部、生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》，方案主要目標中寫到，“到2025 年，全國新增污泥（含水率80%的濕污泥）無害化處置設施規(guī)模不少于2 萬噸/日，城市污泥無害化處置率達到90%以上，地級及以上城市達到95%以上，基本形成設施完備、運行安全、綠色低碳、監(jiān)管有效的污泥無害化資源化處理體系。”優(yōu)化處理結構中寫到，“（1）規(guī)范污泥處理方式。···（2）積極推廣污泥土地利用。···（3）合理壓減污泥填埋規(guī)模。···逐步限制污泥填埋處理，積極采用資源化利用等替代處理方案，···禁止未經脫水處理達標的污泥在垃圾填埋場填埋。”
2023年7月，國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)《環(huán)境基礎設施建設水平提升行動(2023-2025年)》，重點任務(一)生活污水收集處理及資源化利用設施建設水平提升行動中寫到“結合現(xiàn)有污水處理設施提標升級擴能改造，加強再生利用設施建設，推進污水資源化利用。……統(tǒng)籌推進污泥處理設施建設，加快壓減污泥填埋規(guī)模，提升污泥無害化處理和資源化利用水平。”
3、污泥處理處置行業(yè)現(xiàn)狀
污泥的處理處置方式必須遵循因地制宜的原則，選擇方法時，需綜合考慮當?shù)氐乩憝h(huán)境、經濟水平、技術狀況、交通運輸、能源、污泥利用市場和容量等多方面因素。
1）污泥填埋
污泥填埋特點是工藝相對簡單，投資相對較低，但是受垃圾填埋場庫容限制較大，該工藝只完成了污泥的減量化和無害化，污泥中的營養(yǎng)物質和能源難以利用，填埋會占用大量土地資源，造成空氣、土地的二次污染，釋放的甲烷會增加碳排放。目前是一種被限制的技術路線。
2）污泥厭氧消化路線
該工藝雖然可以利用污泥的微生物特征，使污泥進行厭氧水解，發(fā)酵產生清潔能源甲烷用于發(fā)電供熱等，但缺點明顯，一是污泥微生物含量低，產生的甲烷量很少。二是無法實現(xiàn)污泥減量化。三是安全性差，甲烷易泄露，安全隱患較大。四是處理過程臭味很大，處理環(huán)境差，處理周期長，效率低，土建成本很高。
3）常規(guī)好氧發(fā)酵干化路線
該工藝是利用含水率80%污泥在好氧菌種的作用下使污泥進行高溫好氧發(fā)酵，發(fā)酵干化過程中加入了秸稈、花生殼等有機物，處理后的熟料可作為園林綠化基肥或焚燒發(fā)電，資源化利用效果明顯。但由于是對含水率 80%的污泥發(fā)酵干化，污泥透氣性差，需加入大量的秸稈、花生殼等輔料，處理時間周期長、運營成本較高。根據(jù) 2022 年三部委《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》要求，城鎮(zhèn)生活污水處理廠產生的污泥，經厭氧消化或好氧發(fā)酵處理后，作為肥料或土壤改良劑，用于國土綠化、園林建設、廢棄礦場以及非農用的鹽堿地和沙化地，污泥作為肥料或土壤改良劑時，應嚴格執(zhí)行相關國家、行業(yè)和地方標準。而農業(yè)農村部 2021 年重新修訂的《有機肥料》標準，明確禁止污泥作為有機肥原料，這也影響了污泥作為肥料的使用。
4）污泥焚燒
以焚燒為核心的處置方法是最徹底的污泥處置方法。污泥焚燒可以破壞全部有機質，殺死一切病原體，達到穩(wěn)定化、無害化的目的，并且可以最大限度地減少污泥體積，節(jié)約大量的填埋場地面積和運輸費用。當污泥自身的燃燒熱值較高，城市衛(wèi)生要求高，或污泥有毒物質含量高不能被利用時，可采用焚燒處置。污泥在焚燒前，一般應先進行脫水、干化處理以減少負荷和能耗。污泥焚燒在技術上可行，并已達到了工業(yè)規(guī)模的程度；國內已經比較成熟，完全有能力進行設計、生產、制造、安裝。
影響污泥處置運行成本和處置方式選擇的關鍵因素是污泥含水率，目前，國內外污水處理廠污泥脫水設備多數(shù)為高速離心機和帶式脫水機，其污泥含水率在80-85%，有少數(shù)污水處理廠采用板框壓濾機，將污泥脫水至含水率60-70%。后期資源化需要降低含水率，如果采用焚燒處置工藝，需要將污泥含水率降至40%左右，提高污泥熱值。如果采用好氧堆肥處置工藝，需要將含水率降低到50%以下，降低輔料添加量，降低發(fā)酵周期，減少除臭負荷，進而減少運行成本。能夠達到這個含水率要求的，目前技術路線都是采用熱干化，比如低溫干化或者蒸汽干化設備，這類設備能耗高，運行成本高，給政府帶來很大的財政負擔。
4、國研環(huán)保一體化污泥機械干化系統(tǒng)成套裝備介紹
針對傳統(tǒng)污泥脫水、干化設備存在的電耗高、除臭負荷大、整體運營成本高、生產效率低和運行穩(wěn)定性差等缺點，鄭州國研環(huán)�？萍加邢薰就黄评碚摻d，發(fā)明了“污泥常溫引流壓差破壁技術結合機械壓濾干化” 工藝體系，研發(fā)出一體化污泥機械干化系統(tǒng)核心裝備，不借助熱源，不添加石灰，可直接將含水率96%-98%的污泥脫水干化至含水率40%左右，處理后的污泥可因地制宜的進行土地利用、建材利用、焚燒等多種方式綜合處置利用。（詳見中國給水排水第十六屆污泥大會論文集 http://www.becauseitsfunny.com/news/202409/30/160185.html ）
