题 目：助力污泥资源化之路-- 高效环保的绞压式脱水机工艺组合介绍
报告人：苏伊士新创建有限公司 颜莹莹 污泥市场经理
颜莹莹：大家下午好，我今天汇报的题目是“助力污泥资源化之路，高效环保的绞压式脱水机工艺组合介绍”。今天介绍的内容包括四个部分，首先是背景介绍。第二部分介绍绞压式高干污泥脱水机的工作原理和特点。第三、第四部分，介绍一下两个组合工艺，第一个是热调质之后的污泥深度脱水。第二个组合工艺是深度脱水后的污泥干化焚烧。
第一部分是背景介绍。首先借此机会介绍一下苏伊士集团最近的一个变化。2017年3月份法国苏伊士集团将其在大中华区的业务和香港新创建集团进行整合，成立了苏伊士新创建有限公司。苏伊士占其中58%的股份。我们未来将以“苏伊士新创建”为单一品牌，以统一模式管理新公司在中国大陆、香港、台湾和澳门的业务。
接下来是我本次介绍内容的背景信息。在十三五规划中，针对污泥的处理处置，提出要鼓励采用能源化、资源化的技术手段，尽可能回收利用污泥中的能源和资源。这使我们联想到，在中国，从过去跟现在更多的是把污泥作为废物，所以我们的关注点是在减量的同时尽量减少能源和资源的消耗，以及减少环境的代价。在未来，根据十三五规划给我们指明的方向，要更多地进行污泥资源化利用，包括两个方面，第一个是厂内的资源化利用，不单是污泥，在整个污水处理厂流程设计中应尽可能实现能量和资源的回收利用。以污泥部分为例，推广沼气发电和磷回收等工艺路线。厂外的资源化利用，主要是指污泥的土地利用或者焚烧综合利用，例如制水泥、发电、以及建材利用等方式。实现污泥资源化利用的关键在于系统整体的高效性，这源于整个系统各个环节工艺流程的高效、低能耗。为了满足污泥资源化利用的需求，机械脱水作为其中的重要工艺环节，需要满足新形势下的要求，首先是脱水之后干度要高，这实现最大程度的减量，并可以最大化污泥的热值。第二是低药剂投加量，实现真正意义上最大程度的减量，并可以最小化对后续利用的不利影响。
基于以上的要求，苏伊士推出创新工艺，绞压式高干脱水机TWIST。TWIST是一种创新工艺，是基于活塞压滤工艺的高效污泥脱水技术。最初的设计是应用于食品饮料行业的固液分离。其实榨取果汁跟污泥脱水是原理相通的，只是需求是相反的。榨取果汁是把汁留下，把渣去掉。而污泥脱水是把泥饼留下，把滤液去掉。这项技术特别适用于给水污泥或者不同类型的污水污泥的深度脱水，可以达到机械脱水的极限。苏伊士自2011年开始在全球推广这项技术。
第二部分产品介绍。TWIST采用活塞压滤的工作原理，采用活塞压滤的工作原理，通过一个液压驱动的活塞使高压作用于处于活塞缸套中的污泥上，被挤出的间隙水经由安装在缸套和活塞间的半刚性的排水束管排出，从而达到高效污泥脱水的目的。与传统压滤技术相比，其不同点主要在于两个方面。第一是腔体是旋转的，旋转速度约为5~6转每分钟，这使得排水塑管之间相互碰撞并带来紊流，泥饼在腔体内不停的破碎和重组，同时，与滤布的接触面在不停的切换，提高了脱水的效率。第二是加压和泄压交替，举个生活中的例子——拧毛巾。如果要把毛巾拧干，我们通常的做法是拧一下松一下，多拧几次，而不是持续用力，一次性将毛巾拧干。第一种方式可以达到更高的干度，时间更短，效率更高。此外，加压卸压交替的过程可以使空气沿着水排出的方向，反方向进入，对滤布进行泥饼的吹脱，是滤布自清洁的过程，使抗堵塞性大大的提高。因此，绞压式高干脱水是一种创新的工艺，具有高效、自清洁的特点，可以达到机械脱水干度的极限。
TWIST采用序批式工作方式，根据不同污泥的脱水性能，每个批次的时间约为70-120分钟，每天大概可进行10-12个批次。每个批次包括三个步骤，分别是进料，压榨和卸料，其中进料过程约为一个小时，压榨约为一个小时，卸料约为五分钟。在进料和压榨的过程中，整个腔体是封闭的，之后卸料的过程腔体打开，所以系统的臭气量非常低。
通过视频大家可以直观的了解TWIST的工作原理。TWIST的3个工作步骤可以分解为4个模块，分别是填充，压缩，卸压和卸料。其中，进料过程是重复进行填充和压缩，压榨过程是重复进行压缩和卸压，卸压过程仅包含卸压模块。
为何TWIST能够达到机械脱水干度的极限？传统的压滤方式，泥饼和滤布之间的接触面不变，所以会导致泥饼在靠近滤布的区域干度较高，而靠近中间的区域干度较低，甚至会有水泡的存在。而TWIST的运行过程中，泥饼不停的破碎和重组，并且与滤布的接触面不停地进行切换，所以污泥颗粒很小，同时干度非常均匀，并且脱水之后的污泥形状非常接近松散的土壤，这有利于后续资源化利用或者是提高后续干化的效率。
TWIST的工艺特性。简单来说，TWIST结合了板框脱水机高干度的特点，同时结合了离心脱水机高度自动化的特点。展开来讲，首先TWIST的脱水污泥含固率比较高，跟传统的脱水技术相比，污泥体积可以减量30%以上。第二是自动化程度非常高，可以做到100%无人值守，包括卸料。第三是可靠性非常高，可以7×24小时连续运行，全年运行时间可超过八千小时。第四是高效脱水，不需要添加任何的石灰，通常只需要投加PAM就可以实现深度脱水。第五是占地小，与板框相比，占地面积小20%。第六是系统便于操作。最后是环境友好，臭气量非常低，噪音也很小。
目前TWIST一共有4个产品型号，分别是HPS3007、HPS6007、 HPS7507和HPS12007。最大的型号单台处理量可以达到19.2吨绝干泥每天，大概合五万吨每天的污水处理厂用一台就够了。单台最大尺寸约为10×3×3米。
TWIST的安装需要一层半的结构，上面是设备安装层，下面是脱水污泥的输送层。它的控制非常简单，通过一块液晶屏进行控制，进行简单参数的输入后，就可以实现100%的自动运行。
苏伊士从2013年开始在中国推广这项技术，也进行了大量的中试。其中，在污水厂的污泥脱水，TWIST的试验结果是：脱水干度从30%到49%。对比原来的技术，通常是离心和板框，都有显著的提高。同时药剂投加量比较低，只需要投加PAM，投加量在千分之三到百分一的范围。在给水厂排泥水脱水的应用中脱水性能更好，可以达到60%干度，并且PAM投加量更低，大约为千分之三到千分之六的范围。脱水之后污泥的性状特别接近松散的如让。我们中试的设备目前在国内，是通过集装箱进行运输，尺寸大约是6×2.5×2.5米，处理量约为最小型号的1/10。如果现场有人对我们的设备感兴趣，可以联系我，到现场进行实验，直观的感受TWIST的脱水性能。
截至目前，TWIST在全球有超过60个污泥脱水项目业绩，客户涵盖市政和工业，主要集中在欧洲。在国内目前已经有两个业绩，一个是香港沙田污水处理厂污泥脱水，另一个是上海化工园区的给水厂排泥水脱水。香港沙田项目的污泥脱水干度是30%，处理的污泥是以消化污泥为主，脱水污泥直接进入污泥焚烧厂进行焚烧。上海化工园区的排泥水脱水后达到50%的干度，采用资源化的处置方式——制砖。
小结一下，第一，Twist是一种创新的污泥脱水工艺，具有全自动化高效先进可靠的特点。第二，TWIST工艺的脱水性能够达到机械脱水的极限，优于传统脱水工艺，污泥减量可提高30%以上，显著降低后续处理处置成本。第三，TWIST工艺清洁紧凑，环境良好，并且易于操作维护。
第三部分是组合工艺介绍，热调质后的污泥深度脱水。热调质的方法主要有两种，第一种是热水解，这也是今天会议的热点。TWIST在英国有大量的业绩，验证了TWIST可以使热水解后的污泥脱水干度达到40%以上，并且只需要投加PAM，无需添加石灰和无机盐，益于后续资源化的利用。第二种是水热碳化，它比热水解温度更高，压力更高，脱水之后达到的干度也更高。结合TWIST，最终脱水干度可以达到70%以上。干度提高带来的好处是污泥热值的提高。对比热水解，假设热水解后脱水的污泥干度达到50%，水热碳化后脱水干度达到65%，脱除的水分仅增加了16%，但是泥饼的热值从6兆焦每千克提高到 9兆焦每千克，热值提高了50%。因此，水热碳化后脱水的污泥热值更高，更适合作为生物质燃料使用。热调质之后深度脱水，因为干度可以达到50%~70%的范围，因此可以替代部分热干化，并且所需要消耗的热量仅是热干化的50%。所以仅从能耗的角度来看，相比热干化，热调质之后深度脱水的优势非常明显。
介绍应用案例。介绍一个英国的热水解污泥深度脱水的应用，位于伦敦泰晤士水务旗下的三个污水处理厂，分别是Beckton, Crossness和Long Reach。其中，Beckton和Crossness这两个厂的污泥处理量占英国全国污泥处理量的37%。之前的处理方式是将污泥脱水到20%的干度，进入污泥焚烧厂进行焚烧。由于干度较低，因此需要添加大量的天然气才能焚烧，为了降低能耗以降低运行费用，泰晤士水务在进行了多种方案的试验对比后，决定采用热水解消化后通过TWIST脱水的方案，达到40%以上的污泥干度，实现污泥的自持焚烧。
这几个项目目前的运行情况非常良好，随着污泥量的增加，客户也因此再加订单，今年又增加3台TWIST。热水解消化污泥脱水的最终干度可以达到45%，并且只要投加PAM，投加量大概1-1.2%。脱水污泥的性状接近松散的土壤，脱水滤液也很清。
泰晤士水务在确定方案前，先进行了试验对比。我们截取2013年的7月25-2013年8月13日期间的试验数据，污泥脱水干度在43-45%的区间，药剂投加量区间为1-1.2%，波动很小。期间进行几十次的实验，数据重复性非常好，表现非常稳定。根据泰晤士水务的相关报道，采用热水解消化和TWIST脱水的工艺路线后，三个污水处理厂的污泥处理处置费用每年减少200万英镑。我搜集整理了不同机械脱水技术在热水解污泥脱水的表现。因为离心脱水的方式不太适用细小颗粒，因此离心脱水及对热水解污泥的表现不好。带式脱水，应用比较多的，可以达到29-32%的干度。板框脱水在国外的应用比较少，脱水干度可以达到37%左右。TWIST可以达到40-45%的干度，并且只需要投加PAM。此外，我们对国内的热水解消化污泥进行了TWIST的脱水试验。选择了多种絮凝剂，最终泥饼干度均超过40%，并且PAM投加量最低只需要4-5千克每吨绝干泥，合每吨干泥的脱水药剂费用不到150元。这也是一个非常好的表现。
最后介绍另一个组合工艺，深度脱水后的污泥干化和焚烧。这部分内容主要是讨论引入TWIST之后，结合苏伊士已有的热干化和焚烧工艺进行的优化。苏伊士最广为人知的热干化技术是两段式干化，技术路线是离心脱水到20%左右干度进入第一段干化（薄层蒸发器），干化到35%的干度后进入第二段干化（带式干化机），最终到70-90%的干度。引入TWIST以后，可以用TWIST代替原来的离心脱水机以及第一段干化，直接到污泥干度35%，降低了系统复杂性。同时，因为我们增加了机械脱水占整个污泥处理处置系统的比重，将TWIST作为整个系统的核心设备之一，因此系统能耗降低，运行费用也降低了。
污泥焚烧。深圳的上洋污泥焚烧厂采用的是苏伊士的预干化-高温流化床焚烧技术，技术路线是污泥离心脱水到20%的干度，进行半干化到35%左右的干度，再进入流化床焚烧。我们同样也可以把离心脱水+半干化替换成TWIST，通过TWIST脱水到35%干度直接进入到流化床焚烧，降低系统的复杂性。
如果考虑到能耗，我们假设一个案例，对比两段式干化和TWIST+一段式干化两者的差别。假设十万吨每天的污水处理厂，如果采用两段式，需要饱和蒸气大概是86吨每天，如果采用TWIST加一段式干化的工艺，需要饱和蒸气只需要50吨每天，这样可以减少40%的饱和蒸汽用量，这样对整个系统运行的费用减少约10%。对于焚烧，我们同样基于刚才的案例，如果采用离心脱水+半干化+流化床焚烧，需要天然气2600立方米每天，如果用TWIST脱水后直接进入焚烧炉进行焚烧则只需要850平方米每天，可减少2/3天然气使用量，并取消了中间的热干化，最后污泥焚烧产生的废热加热余热锅炉可以产生蒸汽36吨每天，核算下来整个系统的能耗可以降至零。
组合工艺部分总结，第一，TWIST与热水解预处理工艺相结合，可以提高污泥干度至45%左右，显著降低后续处置成本，并且只需要投加APM，有利于污泥的土地利用和焚烧。第二，TWIST与水热碳化工艺相结合，可以提高污泥干度至65%左右，与热干化技术相比，可以减少系统能耗50%以上，显著降低运行成本。第三，利用TWIST工艺可对热干化或焚烧工艺进行改进，显著降低系统热耗，简化工艺流程，优化处理成本
