随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施大批建成，污水处理率大幅提高。城镇生活污水处理厂污泥处理处置的问题日益突出，污泥处理水平亟待提高。根据广州市市政府审议通过的《广州市城镇生活污水处理厂污泥处理处置技术路线》（以下简称《技术路线》）要求，广州市污水处理厂需在厂内将污泥处理至含水率为30%～40%，以实现污泥的减量合稳定化。

1 污水处理厂概况

鳌头污水处理厂位于广州市从化区鳌头镇，污水处理厂处理来自鳌头镇镇区范围内的生活污水，工程远期总规模为5×10⁴m³/d，分两期实施，近期处理规模为2×10⁴m³/d。污水处理工艺如下：管网进水→粗格栅及提升泵房→细格栅及旋流沉砂池→改良UCT生化池→二沉池→纤维转盘滤池→紫外消毒池→出水排放至黄河。出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准、广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第Ⅱ时段的一级标准中较严值执行。设计进出水水质如下表所示：

本工程剩余污泥含水率为99.2%，设计近期剩余污泥量为120m³/d（污泥含水率为98%），设计近期绝干污泥量为2400kgDS/d。由于鳌头污水处理系统服务范围内的雨污分流相对不完善，合流排水设施的污水中含有一定量的砂质杂质，故本工程污泥泥质呈现含砂率较高的特点。污泥处理工艺如下：剩余污泥（污泥含水率为99.2%）→污泥机械浓缩（污泥含水率为98%）→脱水干化（污泥含水率为40%）→外运。

2 污泥干化工艺的确定

2.1 工艺比选

按照《技术路线》要求，鳌头污水处理厂按照“浓缩+机械脱水+热干化”实现污泥减量化，出厂污泥含水率需降至30%～40%。在技术路线的指引下，通过工艺比选确定污泥干化工艺，选取对比方案：方案一“低温真空干化”、方案二“低温除湿干化”、方案三“药剂调理+热风干化”。3个比选工艺组合均遵循《技术路线》的要求，具体对比情况分析如下表所示：

通过上表工艺对比可知，方案一“低温真空干化”工艺的工程运行费用相对较低，工程投资适中，但需配备热源（天然气、蒸汽源或电热锅炉等）。方案二“低温除湿干化”工艺占地面积较小，成套系统比较简单，但投资和运行成本也较高，添加剂量稍多，不利于污泥减量化。同时，为防止尾气外泄，需采用密闭干燥模式。方案三“药剂调理+热风干化”投资和占地较大，运行成本也较高，添加剂量较多，导致污泥产生量加大。除此之外，废气出口粉尘含量大，需配置除尘和尾气处理措施。

针对鳌头污水处理厂实际设计情况，对上述比选方案进行分析。在用地方面，由于厂区规划对污泥处理单元的用地预留充足，3个方案的用地要求均能满足。在运行调控方面，按照项目业主的要求尽量选取运行操作简单的处理工艺，“低温真空干化”与“低温除湿干化”相对易于操作调控。在运行费用及尾气方面，“低温真空干化”较另外两个方案更优。综上所述，针对鳌头污水处理厂方案一的工艺组合较优，本工程污泥干化系统工艺设计采用“机械脱水+低温真空干化”。

2.2 工艺原理及特点

工程采用“机械脱水+低温真空干化”的工艺组合，具体工艺流程如下。

（1）污泥浓缩调质：含水率为99.2%的剩余污泥进入污泥浓缩机，经浓缩后污泥含水率达到98%，通过重力流直接进入污泥调质池。

（2）污泥压榨脱水：调质后的污泥输送至脱水干化系统，利用泵压实现固液分离。入料初期，滤饼层较薄，过滤阻力小，过滤阻力随滤饼厚度逐步增大。入料后期，通过高压水将残留滤液挤出；滤饼中的毛细水利用压缩空气强气流吹扫，进行穿流置换，降低滤饼水含水率至60%。

（3）污泥低温真空干化：压滤完成后，腔室中的滤饼被注入的热水加热，运行真空泵降低系统内水的沸点。滤饼中的水分以汽水混合物的形式被真空泵抽出，经过冷凝器汽水分离后，液态部分回流至污水处理工艺进一步处理，尾气经除臭系统处理达标后排放。污泥经压滤和真空干化处理后，滤饼含水率降至30%～40%，可实现污泥的减量化。

采用“机械脱水+低温真空干化”工艺组合，可将污泥含水率从98%一次性降低至30%左右，实现污泥的脱水和干化一体式处理。相当于传统的市政污水处理厂污泥处置措施，此工艺全过程仅添加少量絮凝剂，极大地降低了干化后污泥的无机盐含量。

3 工程设计

3.1 工艺流程

污泥干化系统主要由污泥调质系统、干化机体系统、液压系统、进料系统、压滤系统、加热循环系统、真空冷凝系统、冷却循环系统、空压系统、卸料系统和除臭系统这11个分系统组成。干化系统设计运行4批次/d，每批次4个工段共计5h，其中，污泥进料工段1h，脱水工段2h，低温干化工段1.5h，卸料维护工段0.5h。

3.2 干化车间布置

污泥干化车间土建按远期设计，设备按近期安装，预留远期设备安装条件。污泥干化车间尺寸L×B×H=41.8m×18.4m×15.8m，共两层。首层为污泥泵车间、污泥输送间、热水机房、高压室、变压器室、值班室及工具间。二层为污泥干化间（含污泥干化区、冷凝设备区、空压设备区）、低压室、控制室。二层局部设置夹层作为污泥浓缩间。

3.3 污泥调质系统

剩余污泥经浓缩后含水率降至98%，通过输送泵输送至调质池内。自动配药装置根据污泥性质配置不同浓度的药剂，脱水絮凝剂采用干粉状PAM，污泥调理池投加PAC，二者均在药剂制备和贮存系统中配置成溶液。在污泥调质池内对污泥进行调质、调理，满足进料要求后，通过进料系统进入机体设备。

3.4 干化机体系统

干化机体系统采用等强实心矩形主梁与止推板、压紧板组件和后支架相接，构成矩形框架机架。主梁上排列滤板与针对物料特性选定的滤布，在液压缸压紧力的作用下，形成多个滤室，该滤室满足特定物料的脱水、干化要求。设计干化机体压滤面积A=250㎡，单批次处理能力Q=30m³（含水率为98%），每批次压滤工段运行时间为2h。

3.5 液压及进料系统

液压系统采用高性能、高精度一体化设备。当滤板压紧时，活动压紧板推动滤板靠拢，油缸同步运动，实现滤板的稳定闭合，确保均匀施压，密闭可靠。

进料系统由物料泵、管道、阀组组成，经调质过的物料通过进料系统进入系统主机机体。污泥经进料螺杆泵进料的同时，加药螺杆泵将所需PAM与污泥在混合器内完成污泥的絮凝，不同进料阶段进料流量、加药流量的变化均在PLC上自动完成。选用螺杆泵2台，Q=35m³/h，H=100m，N=30kW，电机变频控制。

3.6 压滤及加热循环系统

进料过滤结束后，隔膜空腔通入高压水，通过挤压滤饼进行压滤脱水。压滤保压强度为0.8～0.9MPa，保压时间约为1.5h。系统选用压滤水泵2台，Q=25m³/h，H=100m，N=11kW。

热源中心采用电热水锅炉制备80℃热水。在压滤工段完成后，经热水泵将热水注入滤板，使其加热面迅速升温，进而加热搅拌。热水回流经锅炉再次加热后进入滤板，形成循环。加热循环系统包括：常压热水锅炉1台，发热量为0.48MW；热水箱，容积V=12m³；循环水泵Q=80m³/h，H=20m，N=7.5kW。

3.7 真空冷凝及冷却循环系统

真空系统包括真空泵、冷凝器、冷凝液储罐、缓冲罐、管道等。真空系统使密闭腔室内形成真空，从而降低系统内水的沸点。抽出的汽水混合物经冷凝系统处理后排放。主要设备包括：真空泵（Q=28m³/min，H=15kPa，N=45kW）；冷凝器（换热面积A=100㎡）；冷凝液储罐（V=1m³）；缓冲罐（V=0.8m³）。

冷却循环系统是为真空系统配套设置的，包括：冷却水池、循环冷却塔、冷却水泵、管道、阀组等。冷却水池1座（与污泥调理池、贮泥池合建），有效容积为85m³；循环冷却塔2座，处理量Q=80m³/h；冷却水泵2台，Q=80m³/h。

3.8 空压及卸料系统

空压系统用于工艺设备用气和仪表用气，利用压缩空气吹扫滤板中心孔和进料管路。主要设备如下：螺杆式空压机（Q=1.7m³/min，H=1.05MPa，N=15kW）；仪表空气罐（V=2m³，1.05MPa）；压缩空气罐（V=6m³，1.05MPa）。

真空干化结束，油缸活塞杆回缩，自动拉板装置启动，滤板逐块拉开，滤饼自行脱落后通过螺旋输送机输送至泥斗，再装车外运进行后期处置。主要设备为水平螺旋输送机（Q=8t/h）。

3.9 除臭系统

为降低设备运行中及卸料过程中的臭气散发，设计采用全密封的阳光板集气罩，对真空系统排出的尾气及落料区域的尾气进行收集，再通过厂区除臭风管抽送至生物除臭系统，处理后达标排放。

4 技术经济指标

本工程污泥干化系统工程建设费为1256.22万元。污泥干化系统直接运行成本包含污泥脱水及干化阶段的药剂、水、电、热源等消耗，本项目运行成本核算如下表所示：

综上，本工程污泥干化运行费用为1228.15元/t干污泥，折算为80%含水率污泥的运行费用为245.63元/t。

5 结语

鳌头污水处理厂采用低温真空干化工艺处理剩余污泥，污泥含水率由98%降至40%以下，极大地降低了后期的污泥运输与处置费用。污泥干化处理车间布置紧凑，工程投资及运行费用均较低。污泥经过干化处理后达到减量化及无害化的要求，为进一步实现资源化提供了有利条件。