因地制宜 做好污泥规范化处置工作 德州市污泥处置太阳能干化工艺
发布时间：2015年11月08日随着城市化进程的不断加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加，污泥处理问题日渐突出。城市污泥是污水处理中不可避免的副产品，具有产量大、高含水率、高致病菌、高物理稳定性和重金属集聚的特征。污泥问题若得不到有效解决，势必会带来很大的污染隐患。因此对污泥的有效处理处置是一个亟待解决的大问题。
“十二五”期间，德州市以海河迎查为契机，加大对污泥处置项目的建设，全市共建设污泥处置中心11座，成为全国首个整建制实现污泥无害化处置的地级市，日处理能力达到600吨。其中使用太阳能干化工艺的污泥处置项目共有7座，日处理能力达到510吨，占全市总处置能力的85%。
一、污泥处置的主要途径
污泥常见的处置方法有5种：
（一）填埋
填埋即直接将污泥埋在地下，操作较为简单、费用低，经过消化后的污泥有机物含量减少、性能相对稳定、总体积减小。但污泥填埋场占地面积较大，选址不易，渗沥液难处理，很可能会造成二次污染，影响地下水质。
（二）制肥利用
制肥利用的实质是利用污泥中的好氧微生物菌对污泥中的多种有机物进行氧化分解，转化为植物容易吸收的类腐殖质。但近年来人们对污泥肥料农用的标准提高，加之其使用不便和肥效差等原因，污泥用作农业肥料已难以为继。
（三）干化
污泥干化技术是指利用热来破坏污泥的胶凝结构，并对污泥进行消毒灭菌。干化温度高达95℃以上，除有效杀灭病原菌外，还能使污泥容积显著降低，并将臭味消除。但也存在能耗高、设备复杂、投资及运行费用高等问题。
（四）焚烧
污泥焚烧是利用高温氧化燃烧反应，在过量空气的条件下，使污泥的全部有机质、病原体等物质在850~1100℃下氧化、热解并被彻底破坏。其优点是占地小、处理快速、处理量大、减量明显，缺点是工艺复杂，一次性投资大；操作管理复杂，能耗高，运行管理费高，焚烧过程易产生二恶英等有害气体。
（五）建材
污泥还可以用来做建筑材料，如制砖或陶粒等，污泥焚烧灰制砖是将污泥加热到1300-1500℃，使其中的有机物燃烧，回收利用其中的焚烧残留物质。研制出的优质人造空心砖与传统的粘土实心砖相比，具有轻质、高强度、保温隔热、抗震等功能。
二、污泥干化处理的主要方法
为了降低污泥处置成本，首先要对污泥进行脱水干化，减小体积，在达到机械脱水的极限（50%～60%干物质）后，只有使用热干化技术才能进一步减小污泥的体积。
污泥干化有诸多好处，一是能减小污泥体积，方便运输和处理；二是能降低污泥运输和最终处置成本；三是能改善污泥的外观，使其达到卫生稳定化处理；四是能增加最终处置的可能性和便利性。根据污泥干化所用的能源不同，目前主要运用的干化模式有传统热能污泥干化和太阳能污泥干化两种。
传统热能污泥干化是指利用污泥热干化集成设备对污泥实现干化处理，耗能高，投资大，运行风险高。
太阳能污泥干化是指利用太阳能为主要能源对污泥进行干化处理。该工艺借助传统温室干燥技术，结合当代自动化控制技术的发展，将其应用于污泥处理领域，主要目的是利用太阳能这种清洁能源作为污泥干化的主要能量来源。
三、太阳能干化工艺介绍
（一）工艺流程
污水厂内产生的剩余污泥和化学污泥进入污泥浓缩池通过重力浓缩后，进入均质池均质泥质；然后进入有调理剂加入的污泥调理池，通过高压隔膜板框压滤机脱水，将含水率降至60%以下。脱水后由传送带输送到污泥料仓经输送机均匀布料到太阳能干化车间的翻抛机料仓内，阴雨或冬天太阳强度弱时，水源热泵同时向太阳能温室补充热量。污泥干化过程中，污泥翻抛机的推板逐渐把干的污泥推向一侧，最终推到边上的室内干料收集皮带，经室外干料收集皮带输送到污泥料仓，然后经倾斜输送机输送到污泥运输车外运。
（二）太阳能污泥干化优缺点
太阳能污泥干化与传统的热干化技术相比，其优点主要在于:①能耗小，运行管理费用低（在无附加除臭系统的条件下，蒸发1t水耗电量仅为25～30kWh，而传统的热干化技术需耗电为800～1060kWh）；②处理后污泥体积减少可达3～5倍；③系统运行稳定安全，温度低，灰尘产生量小；④操作维护简单、使用寿命长；⑤系统透明程度高，环境协调性好；⑥可同时解决污泥存储的需要；⑦利用可再生能源太阳能作为主要能源来源，满足可持续发展的需求。⑧系统自动化程度高、操作维护简单、使用寿命长；⑨整个处理过程始终为低温状态，不产生二恶英等有害气体；⑩综合利用新能源，实现全天候连续作业，便于产业化运营。
与传统污泥干化工艺相比，太阳能污泥干化更加节能、环保，可实现对污泥的无害化、减量化、资源化及稳定化处理，其利用太阳能和中水源热泵为主要热源，结合全自动远程控制技术，实现对污泥的高效干化处理，在利用清洁、免费的太阳能作为污泥干化主要能量来源，使运行成本降低的同时不会对环境造成二次污染。
当然，任何一种工艺都存在其无法突破的弊端。太阳能污泥干化系统的缺点主要有：①占地面积较大，需要有足够可利用的场地空间；②处理效果受天气和季节性条件约束；③需要在密闭空气条件下运行作业；④大多数情况下，需要设置除臭设备。
四、德州市广泛采用污泥处置太阳能干化工艺的缘由
污泥处置太阳能干化工艺在德州市能够得到广泛采用，除太阳能干化工艺自身优势外，还有以下几点原因：
（一）产业特点
德州市有“中国太阳城”之称，拥有太阳能相关企业120余家，掌握最先进的太阳能工艺，拥有多个压滤机制造企业，能为该工艺的应用提供压滤技术支持，同时拥有提供污泥处置太阳能干化工艺成套设备的企业。
（二）气候特点
德州市基本气候特点是季风影响显著，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥。光照资源丰富，日照时数长，光照强度大。充足的日照为太阳能技术的发展提供了条件。
（三）地域特点
德州市地处黄河冲积平原，地势平坦，土地资源丰富，能满足污泥处置项目的占地要求，因此有能力促成项目落地、建设。
五、德州市污泥处置太阳能干化工艺的运用
德州市近年来大力兴建污泥处置项目，广泛应用太阳能干化工艺，运行状态良好，现从以下几方面介绍全市污泥处置太阳能干化工艺项目情况：
（一）污泥太阳能干化工艺处置项目基本情况
1、德州市污水处理厂污泥集中处置中心。该项目是国家“十二五”海河流域水污染防治规划内项目，占地50亩，投资7000万元，设计规模为日处理含水率80%的市政污泥200吨。污泥集中处置中心可对中心城区8座污水处理厂产生的剩余污泥全部进行集中处置，年处置剩余污泥可达70000余吨。该项目创新应用了热能回收系统，在对太阳能温室室内空气除湿的同时将水分蒸发吸收的汽化热回收，并通过热泵技术转化为高温热能，重新用于污泥干化。
2、山东临邑太阳能污泥干化处理处置项目。该项目投资550万元，规模为10吨/日，采用太阳能+地源热泵干化处理工艺，位于临邑县污水处理厂厂内，项目于2013年底完工投入运行，在过去运行的两年多时间里，污泥处置能力等各项技术指标均达到项目设计目标。
3、乐陵市污水处理厂污泥处置工程。该项目投资1902万元，规模为40吨/日，采用高压板框压滤+太阳能干化处理工艺，位于乐陵市污水处理厂内东南角空置用地,主要处理乐陵市污水处理厂和乐陵市西部新城污水处理厂产生的脱水污泥。
4、武城县利民污水处理厂污泥处置工程。该项目投资799万元，规模为20吨/日，采用高压板框压滤+太阳能干化处理工艺，工程位于武城县利民污水处理厂厂内，总占地3300平方米。
5、宁津县污泥厂外处置工程。该项目投资700万元，规模为20吨/日，建设地点位于宁津县污水处理厂西南侧，占地5亩，采用北京华利嘉公司的污泥处置项目技术方案并由该公司承建。
6、夏津县污泥处置工程。该项目投资1197万元，规模为20吨/日，建设地点位于夏津县污水处理厂厂内，采用太阳能+污水源热泵辅助干化处理工艺，运行费用在110元/吨左右。
7、禹城市福航废弃物处理有限公司。该项目投资5401万元，建设规模为200吨/日，建设地点位于禹城市第二污水处理厂南侧。项目采用山东福航新能源环保科技有限公司提供的成套污泥处置太阳能干化设备。
（二）处置工艺
德州市污泥处置项目多采用太阳能太阳能干化工艺与其他处置工艺相结合的模式，主要有以下几种：
1、机械压榨+太阳能干化+废水源热泵干化处理工艺。德州市污水处理厂污泥集中处置中心、乐陵市污水处理厂污泥处置工程、武城县利民污水处理厂污泥处置工程共3座污泥处置项目采用此工艺。
该工艺的优势主要有：一是与传统污泥干化工艺相比，增加了机械压榨脱水工艺段，通过机械压榨使污泥含水率从80%降低到65%以下，使三分之二的水分通过机械脱水的方式得到去除，从而大幅度降低了污泥处置能耗。二是采用太阳能对污泥进一步干化，利用太阳能直接辐射和太阳能热水器生产热水供热两种方式提供干化热能；三是阴雨或冬天太阳强度弱时，水源热泵同时向太阳能温室补充热量。通过这些措施，大大降低了污泥干化的能耗，与传统热干化工艺相比，节能可达70%，节约运行成本50%。
不足之处：大多数情况下，需要设置除臭设备。除臭能力有待提升。
2、太阳能+废水源热泵干化处理工艺。山东临邑太阳能污泥干化处理处置项目、宁津县污泥厂外处置工程、夏津县污泥处置工程、禹城市福航废弃物处理有限公司共4座污泥处置项目主要采用此项工艺。
该工艺的优势主要有：采用先进的自动控制设备，实现污泥泵送、自动布料、自动翻拌、自动收料。系统自动采集工艺数据，调整工艺参数，从而实现污泥干化。克服了人工晾晒污泥劳动强度大、效率低并且对操作工人健康危害大的不足，克服了其它方式耗能大、运营成本高的不足，节约了占用面积，实现无害化、减量化、稳定化处理。
不足：未在污泥晾晒前使用高压板框压滤进行初步脱水，增加了晾晒时间，污泥干化处置循环能力较低，晾晒量相同情况下增加了晾晒面积。
（二）运行管理模式
德州市各污泥处置项目主要有以下几种运行管理模式：
1、BOT模式。禹城市污泥处置项目采用BOT模式，由福航废弃物处理有限公司进行运行管理。
该模式优势：解决政府资金压力，减轻财政负担，采用了先进的管理技术和运行经验。
缺点：在特许期内，政府失去了对项目所有权、经营权的控制，需支付的运行费用较高。
2、自管模式。德州市污水处理厂污泥集中处置中心、乐陵市污水处理厂污泥处置工程、武城县利民污水处理厂污泥处置工程、山东临邑太阳能污泥干化处理处置项目、宁津县污泥厂外处置工程均采用政府直接管理的模式。
该模式优势：运行费用较低，加强了政府对项目的管理。
缺点：管理人员专业程度较低，运行效率和管理水平较低。
3、代管模式。夏津县污泥处置项目采用代管模式，夏津县污泥处置由夏津县污水处理厂代为运行，实际管理权仍归夏津县住建局。
（三）运行费用来源
德州市污泥处置项目污泥处理费用每吨为100元左右。运行费用来源主要有以下几种方式：
1、政府支付。德州市7座太阳能干化工艺污泥处置项目运行费用均为政府资金支付，资金来源一部分为污水处理费收入，一部分为本级财政资金。
2、热电厂支付。禹城市福航废弃物处理有限公司运行费用一部分为政府支付，一部分为向热电厂供应干污泥作为燃料而获取的费用。
（四）最终处置方式
干化后的污泥主要有以下几种处置方式：
1、焚烧。德州市污水处理厂污泥集中处置中心、乐陵市污水处理厂污泥处置工程、宁津县污泥处置工程、夏津县污泥处置工程、禹城市福航废弃物处理有限公司采用此种处置方式。
2、填埋。山东临邑太阳能污泥干化处理处置项目采用此种处置方式。
3、建材辅料。乐陵市污水处理厂污泥处置工程、武城县利民污水处理厂污泥处置工程、禹城市福航废弃物处理有限公司采用此种处置方式。
