随着城市污水处理设施的建设和发展，近年来天津市先后建成了纪庄子污水处理厂、东郊污水处理厂、咸阳路污水处理厂、北仓污水处理厂，污水处理能力达到149×104m³/d。从目前全市污水处理厂的运行情况看，经浓缩、中温厌氧消化、机械脱水的污泥，其含水率为80%左右，基本满足污泥外运的要求。但即使消化后的污泥也无法达到完全无害化，泥饼中的细菌、重金属、多氯联苯等有毒有害物质依然存在，处置不当可能造成地下水环境的污染，用于农田会在农作物中富集而进入食物链，造成二次污染。由此可见，污泥的妥善处置已成为当务之急，应尽快寻求安全稳定无害化的污泥处置方式。
咸阳路污水处理厂设计规模为45×104m³/d，采用A/O除磷、硝化脱氮处理工艺；污泥采用重力浓缩、厌氧消化、机械脱水处理工艺及以填埋为主，部分脱水污泥进行干化的处理方案。
1 污泥脱水工艺
污泥脱水是进入干化系统的预处理工艺，咸阳路污水处理厂采用重力浓缩、中温厌氧消化、机械脱水的处理工艺。选择不同的脱水工艺，脱水污泥的含水率也不同，会直接影响后续污泥干化处理的效率。从理论上讲，脱水污泥含水率越低，越节省干化投资，但另一方面机械脱水程度越高，脱水设备的投资和混凝剂投量也会增加，脱水工序的处理成本也随之提高，因此合理选择脱水污泥含水率很重要。在考虑降低干化成本的同时兼顾脱水成本的前提下，咸阳路污水处理厂的污泥脱水采用高干离心脱水机，脱水后污泥含水率为70%～75%，这样可以减少后续污泥干化系统的投资和运行费用。
污泥脱水系统的主要设计参数如下：
总干泥量：73tDS/d；
进料含固率：3.3%～4.0%；
离心脱水机：4台（3用1备），单台处理量为34m³/h（固体负荷＞1020kgDS/h）；
固体回收率：＞95%；
泥饼含固率：25%～30%；
混凝剂用量：4～6kg/tDS；
每天工作时间：24h；
电机功率：45kW。
2 污泥干化系统
2.1 设计规模的确定
咸阳路污水处理厂的污泥经机械脱水后，污泥产量为300m³/d（含水率按75%计）。由于目前国内大型污水处理厂使用和引进干化设备的经验缺乏，本着节省投资、循序渐进、摸索经验、避免造成失误的原则，充分利用厂内污泥消化产生的沼气，减少运行管理的经济负担。厂内污泥消化产生的沼气量约为16500m³/d，除用于污泥加热外，其余均可用于污泥干化系统。经过测算，确定干化系统设计规模为100m³/d（含水率按75%计），占全厂污泥总量的1/3。
2.2 干化工艺的选择
目前污泥干化处理技术呈现出多样化格局，其中污泥干化装置高效灵活、安全可靠的优势尤为突出。国外的污泥热干化工艺主要包括：转鼓干化、流化床干化、盘式干化、带式干化、热对流卧式干化等，各种干化装置均有其优缺点，选择干化工艺需因地制宜、结合实际情况综合考虑。以咸阳路污水厂的特定要求为基准，干化装置必须以厂内沼气为 能源，天然气为补充能源；同时考虑设置2套干化装置，以便夏季沼气产量高时可驱动2台，冬季沼气产量低时也可驱动1台；运行操作时可满足沼气与天然气的自动切换。这样既考虑了自产能源的充分利用，也考虑了干化产品资源化的不同需求。
经过方案比较和设备招标，咸阳路污水厂选用了间接传热卧式旋转腔室污泥干化装置。
2.3 设备选型的基本要求
（1）干化系统的主要能源为厂内污泥消化产生的沼气，并可随时自动转换采用天然气，以满足不同季节沼气量变化的使用条件，因此要求设备自身具备2套管路系统。
（2）干化系统进泥含固率为25%～30%，出泥含固率＞90%,且可根据实际需要通过选择运行条件，获得含固率为50%～90%的各种污泥产品。
（3）具备完善的安全操作系统，实现全自动化操作。
2.4 干化系统的组成
系统共设2套装置，每套包括：干化机，对通过干化机的导热油进行加热和泵送的导热油系统，对污泥蒸汽进行急冷和除去颗粒的冷凝洗涤器系统，带计量的污泥贮存箱，带系统所有开关、人机接口和火焰管理的总控制盘。
2.5 干化系统的工艺流程
脱水污泥经螺旋输送机输送至干化机的进料斗（带计量装置），通过斗下部的螺旋输送器输送至干化机主体，该装置的特点是可变频控制定量输送。干化机主体由转鼓和线形翼片螺杆组成，转鼓通过燃烧炉加热，翼片螺杆通过循环热油传热，转鼓和翼片螺杆同向或反向旋转，污泥经转鼓和翼片螺杆推移并同时加热被逐步烘干成粒状，在转鼓后端的低温区经空气止回阀由干泥螺旋输送器送至室外储料斗。污泥蒸发出的水汽通过抽风机送至冷凝和洗涤吸附系统，冷凝水和冷却水混合收集后排至厂区污水管道。
2.6 干化系统的设计参数
（1）湿污泥量为100m³/d，含固率为25%～30%。
（2）共设2套干化装置，每套处理能力为50m³/d，每套安装功率为57kW。
（3）干化产品含固率达90%，颗粒粒径为1～4mm，同时满足干燥度根据需要灵活控制的要求，其含固率控制在50%～90%。
（4）干化系统温度控制：转鼓沿长度方向分布为370、340、85℃；翼片螺杆内的热油温度为315℃，干化冷却后温度＜40℃。
（5）污泥在系统内的停留时间为2.5～5.0h，热能利用率为78%。
（6）干化系统的能耗：污泥的含固率由25%干化至90%，蒸发量为3010m³/h。每套系统所需能耗约为4.6MJ/h，沼气的热值为0.023MJ/m³，天然气的热值为0.036MJ/m³，若以沼气为 能源，每套干化系统平均耗气量约为200m³/h。若以天然气为第二能源，每套干化系统平均耗气量为127m³/h。
3 设计特点
（1）全厂将污泥离心脱水与污泥干化工艺作为一个整体系统考虑。为减少干化系统的能耗，选择了高干离心脱水机，使脱水后泥饼含固率为25%～30%。
（2）总体布置中将脱水机房与干化车间合建，将污泥脱水与污泥干化系统紧密配合。脱水机房按两层布置，脱水机布置在第2层，可实现对脱水后泥饼的再分配。脱水泥饼通过高架的无轴螺旋输送机，一部分直接进入干化车间，另一部分直接装车外运。污泥干化设备优先选择卧式机组，以减少不必要的泥饼二次输送，节约能耗，节省厂房占地及投资。
（3）干化车间屋顶采用网架结构，省去车间内的构造柱，同时考虑设备的检修，将两套机组在平面上交错布置，合理利用检修空间，使占地达到较小化。
（4）污泥干化机设计为全封闭装置，系统在负压状态下工作并采用间接加热方式，安全性高于直接加热系统。采用全自动控制，减少运行管理人员。
（5）干化产品可实现资源化，如作为农作物和绿化的肥料、土壤改良剂，也可作为燃料用于焚烧厂、发电厂和水泥厂，还可作为水泥添加剂制成污泥砖、污泥陶粒等建筑材料。
4 结语
咸阳路污水处理厂的污泥采用全部脱水、部分干化的处理工艺，其目的是积累污泥处置建设及运行管理经验，同时为干化产品寻找一些资源化途径。建议尽快建立天津市污泥处置的专项规划，根据实际情况增加污泥安全处置设施的投入，为应用和不断开发污泥处置的新技术打下基础。
