众所周知，国内煤化工项目方兴未艾，成为国家重要的能源技术储备。煤制烯烃项目作为煤化工的一个重要分支，也越来越被重视和推广。煤制烯烃项目产生的汽化污水、MTO污水等可生化性较高，采用生化方法进行处理，生化系统运行中需要定期排放剩余污泥，这部分生化剩余污泥中含有多种重金属、微生物、难降解有机物等物质，组分复杂，暂属于危险废弃物，处理和处置方案技术复杂。

目前，业界处理生化污泥的技术主要有3种：

（1）带式压滤技术，采用的工艺为重力浓缩，然后进入带式压滤机进行压滤脱水，分离液循环处理，压滤后的泥饼外运送第三方处理，此工艺较为简单，投资较小，但带式压滤机与外界环境没有隔断，操作环境恶劣，有一些挥发组分和有毒有害气体逸散，气味较大，对操作人员身心健康有潜在影响。压滤机脱水效果较差，分离后泥饼的含水率约为85%以上，导致污泥量较大，转运及处理费用很高。

（2）离心脱水技术，采用的工艺为重力浓缩，然后进入离心脱水机进行离心脱水，分离液循环处理，脱水后的泥饼外运送第三方处理，此工艺较为简单，投资不高，因离心机为全密闭环境，操作环境较好，离心机脱水效果一般，分离后泥饼的含水率约为80%以上，导致污泥量较大，转运及处理费用较高。

（3）焚烧技术，脱水处理采用前面两种技术中的一种，脱水后的泥饼直接送入自建的焚烧炉进行无害化、减量化处理，此工艺较为复杂，投资很高，因消耗一定的燃料气及其他公用工程介质，运行成本较高，危害的焚烧条件较为苛刻，尾气排放标准要求较高，存在一定的环保压力。

针对煤制烯烃项目的生化系统副产物剩余生化污泥，考虑到投资成本及运行成本，很多企业处理危废污泥的方法都是简单脱水后外送至危废处理中心进行集中处理，简单的脱水后的污泥存在以下问题：

（1）其中含水率高导致送危废中心进行处理需要支付高额的再处理费用，处理成本已成为国内煤化工及化工企业污水处理的瓶颈。

（2）含水率高，导致产生的污泥量大，很多老企业有自建危废堆场临时储存，有潜在的环境污染的风险。

1 目前国内行业通用的处理方式

据了解，目前国内对石油化工、煤化工生化污泥的处理方法基本上是进行浓缩然后进脱水机脱水，脱水后的污泥运送至有资质的填埋场填埋处理或焚烧处理，由于投资及运行成本的考虑，企业一般不再进行深度处理，目前污泥脱水方式倾向于离心脱水。

典型的处理工艺为：重力浓缩+均质调配+离心脱水。处理流程为污水生化装置的一些污泥，包括隔油池底泥、涡凹气浮、溶气气浮浮渣、生化池剩余污泥、调节罐底泥等分别泵送至污泥处理系统的污泥浓缩池进行重力浓缩，可将含水率99%的污泥浓缩到含水率98.5%，浓缩后的污泥自流到污泥调配池，在污泥调配池底部进行曝气鼓风，使池内污泥能够更加均质，保证离心脱水机进料的均匀性、稳定性。污泥调配池出口接螺杆泵，将污泥泵送至卧螺离心脱水机，通过离心脱水后能将出泥含水率降至80%，有效减少了污泥的质量。

2 某煤化工项目污泥干燥技术的应用

某煤化工项目经过行业调研，选择了剩余生化污泥的深度处理工艺，其包括两部分：第一部分是污泥离心脱水系统；第二部分是污泥干燥处理系统。

处理工艺为：重力浓缩+均质调配+离心脱水+污泥干燥。也就是在传统的工艺上又增加了污泥干燥系统。脱水后的污泥进入到污泥干燥系统，脱水污泥经过干燥单元处理后，含水率由80%降到30%，干燥机产泥量为进泥量的五分之一。干燥单元采用工厂富余的低压蒸汽作为换热热源，与湿污泥在干燥器内间接换热，经过干燥换热后，蒸汽变成冷凝液回收。污泥中的水分被蒸发抽走送至废气处理系统。污泥干燥单元产生的干燥污泥经收集后定期送当地危废中心进行无害化处理。

2.1 干燥装置组成

2.1.1 核心设备

该煤化工项目污泥干化技术采用国外某公司专有的卧式薄层一段法污泥干化工艺，干化工艺核心设备为国外某公司生产的卧式薄层机。

2.1.2 核心设备结构特点

卧式薄层干化机主要由外壳，转子&叶片，驱动装置三大部分组成，外壳为压力容器，其壳体夹套间可注入蒸汽或导热油作为污泥干燥工艺的热媒，材质为欧标的耐高温锅炉钢；内筒壁作为与污泥接触的传热部分，提供主要的换热面积及形成污泥薄层的载体，材质有多种材料可选，其中Naxtra-700高强度结构钢覆层材料广泛适用于市政/化工行业污泥、防腐，耐磨性优于其他材料；转子为一根整体的空心轴，其特殊的加工工艺可以确保转子在受热的同时高速转动时不产生挠度，始终使叶片与内筒壁的距离保持5～10mm，在转子的转动及叶片的涂布下，进入干化机的污泥会均匀的在内壁上形成一个动态的薄层，污泥薄层不断的被更新，在向出料口推进的过程中，不断地被干燥。

2.1.3 配套设备

除了核心设备之外，干化系统还包括湿污泥缓存料仓，湿污泥进料泵，干污泥冷却器，卸料器，干污泥输送机械（螺旋/皮带/链板），干污泥存储料仓，以及尾气冷凝所需要的冷凝器，除雾器和流程风机，仪器仪表阀门及PLC、MCC等控制系统。其中卸料器、流程风机使用进口设备。

2.2 干化工艺介绍

2.2.1 干化机技术及工艺

卧式薄层干化是一种纯间接污泥干化工艺，依靠污泥中是水分蒸发实现干化系统的自惰性化，同时采用四种安全措施，分别是氮气、低压蒸汽、喷淋水、爆破膜，保证系统安全平稳运行；其中，一段法工艺是卧式薄层干化机较具代表性的应用，特点是流程短，设备数量少，污泥干化速度快，安全，稳定，可以产出任何含固率的干化污泥产品。两段法是在一段法的基础上，在卧式薄层干化机后端增加线性干化机，干化污泥产品的含固率在65%～90%范围可调。尤其适合处理量大、含砂量较高的市政污泥进行高干半干化和全干化处理。

2.2.2 工艺流程说明

（1）离心脱水污泥首先输送至本系统的湿泥饼进料仓，暂存于湿污泥进料仓中的脱水污泥通过污泥给料泵进入卧式薄层干化机中。污泥给料泵变频控制，通过法兰连接于湿污泥仓的出料螺旋出口上。

（2）在干化机中，转子叶片迅速卷起进入的脱水污泥，使之均匀涂布于加热面形成薄层，同时将污泥向前输送，输送过程中，污泥被干化机双层壳体内的蒸汽间接加热，污泥中水分不断蒸发。干化机外壳通过饱和蒸汽加热。

（3）大约经过10～15min，达到设计含固率的污泥由薄层干化机出口排出，进入产品冷却器。冷却器使用循环水或再生水间接冷却热的干化污泥产品。冷却器出口安装卸料器将干化系统与产品污泥转运系统隔离。冷却后的污泥产品通过卸料器排出，通过输送螺旋和斗式提升机进入干污泥储存料仓。

（4）污泥中蒸发的水汽在干化机中的轴向运动方向与污泥相反，这样可以保证废蒸汽裹挟的大部分粉尘在干化机中去除。废蒸汽在干化机污泥进口侧上端排出干化机后进入冷凝器，其中的可冷凝成分被冷凝。

（5）冷凝器采用直接喷淋冷凝器，喷淋用水采用过滤后的二沉池出水或污水厂初级再生水。喷淋后污水返回污水处理厂重新处理。

（6）冷凝器排气口排出的不凝气通过除雾器分离其中的液滴。

（7）自除雾器中排出的废气通过风机排出系统。极少量废气送往污水厂现有的废气处理系统进行处理。

（8）为避免粉尘和系统内气体外溢，使用废气风机保持干化系统微负压。

（9）在开机和停机时，为防止干化系统内污泥自燃和氧含量达到危险水平，使用氮气/蒸汽保持系统的氧含量始终低于2%。

2.2.3 卧式薄层干化工艺的特点

（1）安全可靠。在该卧式薄层污染干化工艺历史上从无任何爆炸燃烧等安全事故。

（2）经验丰富。该干化技术拥有90多年历史，技术和产品主要涉及石油化工、医药、环境能源等行业。拥有完善的试验基地和产品研发中心。是难处理混合物料热分离解决方案及薄层蒸发技术的世界领先者。在全世界石油化工行业干燥、蒸发领域享有极高的声誉和众多成功业绩。

（3）业绩众多。该卧式薄层污泥干化业绩（市政及工业）超过100条生产线。其中2000年以后业绩47条；中国业绩6个，16条生产线；工业业绩27条；化学工业相关业绩16条。

（4）制造标准。自1997年开始获得中国特殊设备压力容器生产许可证。

（5）操作控制简单，无需返混，直接越过“塑性阶段”，废气产生量小，处理简单。

（6）能耗极低，恒定的高蒸发率；长寿命设计低维护成本，低监控需求。

（7）负压封闭，无臭气和粉尘泄露；利用蒸汽增强惰性。

（8）适用各种类型污泥；可生产任何含固率均一产品；固体负荷低，启停和排空时间短。

2.3 污泥处理整体工艺介绍

该煤化工项目污泥处理流程如下所述：

污水生化装置产生的污泥包括隔油池底泥、涡凹气浮、溶气气浮浮渣、生化池剩余污泥、调节罐底泥等，因其含有多种重金属、微生物、难降解有机物等物质，组分较为复杂。将以上污泥分别泵送至污泥处理系统的污泥浓缩池进行重力浓缩，并通过污泥浓缩机进行匀质搅拌，使污泥含水率由99.9%降低至98.5%左右。然后进入污泥储槽，通过搅拌器和曝气，通过搅拌器以及风搅拌，以保证进入后续脱水系统进料的均匀性与稳定性。

浓缩污泥经污泥输送泵送至离心脱水机进行离心脱水，在输送泵前经过污泥切割机破碎大粒径泥块等物体，在进脱水机前加入污泥絮凝剂PAM，生化污泥的脱水采用卧式螺旋离心沉降脱水成套设备，处理过程全封闭。操作环境清洁，脱水污泥含水率可达80%，絮凝剂一般情况下采用阳离子聚丙烯酰胺。

污泥缓冲给料仓中的污泥由污泥给料泵连续送入干化机，污泥给料泵变频控制，24h连续运行。进入卧式薄层干化机中的污泥被转子分布于热壁表面，转子上的桨叶在对热壁表面的污泥反复翻混的同时，向前输送到出泥口。在此过程中，污泥中水分被蒸发。卧式薄层干化机由带加热层的圆筒形壳体、壳体内转动的转子和转子的驱动装置三部分组成。干化机推荐采用涡轮薄层干化机，也可采用桨叶式干化机同样能起到好的效果。自卧式薄层干化机产出的含固率满足设计要求的干污泥进入污泥冷却器，污泥产品通过冷却器壳体内流动的冷却水进行冷却。冷却后的污泥根据要求可直接装车外运或暂存于干污泥料仓，干化机干化的污泥含水率≤30%。卧式薄层污泥干化工艺可通过污泥中的蒸发水实现系统内惰性化的要求。采用低压蒸汽/氮气作为紧急情况下干化系统的惰性化介质，干化过程中产生的废蒸汽在干化机内部与污泥逆向运动，由污泥进料口上方的蒸汽管口排出，进入直接喷淋冷凝器，在冷凝器中，废蒸汽通过水洗，水分从蒸汽中冷凝下来，少量不凝气体（少量的蒸汽，空气/氮气和污泥挥发物）经过液滴分离器，通过废气引风机排出干化系统。喷淋冷凝水一般采用污水场二沉池出水；自干化系统排出的废气约为系统水蒸发量的5%～10%，废气引风机使整个干化系统处于负压状态，这样可以避免臭气及粉尘的溢出。由于本工艺废气量很小，可直接通入污水场现有臭气处置装置进行处理，本方案送废气处理装置进一步处理后达标排放。

3 经济性分析

该污泥干化技术的应用有效降低了污泥综合处理成本，做到了减量化，外送危废中心处理，也实现了无害化，符合国家环保要求。

该项目污水生化装置产生含水率99%的污泥为30t/h，经过重力浓缩+均质调配+离心脱水+污泥干燥进行综合处理，产生含水率30%的污泥0.3t/h，质量减少了约100倍。原来只做到离心脱水的产生的污泥为1.5t/h，相比之下污泥量减少了：1.5-0.3=1.2t/h，该地区危废处理中心的处理费用较高，每吨污泥收费2100元，那么每小时可节约费用为2520元，剪掉污泥干燥的处理成本每小时346.4元，每小时节省2173.6元，一年运行8400h可节省费用1825.8万元。该装置建设投资为2000万人民币，运行一年后将完全收回投资成本。

另外该工艺能有效减少污泥中水的携带，将水分离后循环处理，例如：污水生化装置产生含水率99%的污泥为30t/h，污泥中水的量为29.7t/h，经过该工艺处理后产生含水率为30%的污泥0.3t/h，干燥后的污泥中水的量为0.09t/h，进料污泥到产出干燥污泥中水被分离回收了29.61t/h，水的回收率为99.7%。

4 结束语

该煤化工项目引进的成套污泥干燥设备高效、节能、环保、安全、可靠、自动化程度高，达国际先进、国内领先水平，填补国内污泥处理领域空白，具有极高的推广应用价值，具有相当高的经济性。

污泥干化设备在西方国家已有相当多的工厂应用，目前我国污泥干化工艺用之甚少，目前属于起步阶段，污泥处理问题已经成为我国亟待解决的重要环境问题之一，目前传统污泥脱水仍然是当前污泥处理的主要手段。随着科技的发展，将会有更多的新技术应用于污泥干燥上，新型污泥干燥手段的发展，拓宽了污泥处理手段的选择范围，使污泥干燥能耗进一步降低，在安全性、稳定性、效率、环保等方面逐步走向成熟。