一体化污泥机械干化系统成套装备在污泥处理处置行业中的应用
牛明军，李林，井云飞，孟国洋，李启飞
（郑州国研环保科技有限公司，河南 郑州 450000）
摘要：传统污泥处置方式有土地利用、焚烧、填埋和建筑材料综合利用等，污泥含水率是影响污泥处置运行成本和处置方式选择的重要因素，针对传统污泥脱水、干化设备存在的电耗高、除臭负荷大、整体运营成本高、生产效率低和运行稳定性差等缺点，郑州国研环保科技有限公司突破理论禁锢，发明了“污泥常温引流压差破壁技术结合机械压滤干化” 工艺体系，研发出一体化污泥机械干化系统核心装备，不借助热源，不添加石灰，可直接将含水率96%-98%的污泥脱水干化至含水率40%左右，处理后的污泥可因地制宜的进行土地利用、建材利用、焚烧等多种方式综合处置利用。一体化污泥机械干化系统成套装备具有占地面积小、投资少、设备智能化程度高、运行成本低等特点，已获得多项授权专利，并获得中华环保联合会科技进步奖一等奖等荣誉资质，该成套装备已在全国多个污水厂和污泥处置中心投入运行。
关键词：机械干化；不借助热源；污泥处置；运营成本低；
1、污泥处置介绍
污泥处置是指经减量化处理后的污泥或污泥产品在环境中或资源化利用过程中达到长期稳定，并对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式，污泥处置方式有土地利用、焚烧、填埋和建筑材料综合利用等。
2、污泥处理处置政策法规
2022年9月，国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》，方案主要目标中写到，“到2025 年，全国新增污泥（含水率80%的湿污泥）无害化处置设施规模不少于2 万吨/日，城市污泥无害化处置率达到90%以上，地级及以上城市达到95%以上，基本形成设施完备、运行安全、绿色低碳、监管有效的污泥无害化资源化处理体系。”优化处理结构中写到，“（1）规范污泥处理方式。···（2）积极推广污泥土地利用。···（3）合理压减污泥填埋规模。···逐步限制污泥填埋处理，积极采用资源化利用等替代处理方案，···禁止未经脱水处理达标的污泥在垃圾填埋场填埋。”
2023年7月，国家发展改革委、生态环境部、住房城乡建设部联合印发《环境基础设施建设水平提升行动(2023-2025年)》，重点任务(一)生活污水收集处理及资源化利用设施建设水平提升行动中写到“结合现有污水处理设施提标升级扩能改造，加强再生利用设施建设，推进污水资源化利用。……统筹推进污泥处理设施建设，加快压减污泥填埋规模，提升污泥无害化处理和资源化利用水平。”
3、污泥处理处置行业现状
污泥的处理处置方式必须遵循因地制宜的原则，选择方法时，需综合考虑当地地理环境、经济水平、技术状况、交通运输、能源、污泥利用市场和容量等多方面因素。
1）污泥填埋
污泥填埋特点是工艺相对简单，投资相对较低，但是受垃圾填埋场库容限制较大，该工艺只完成了污泥的减量化和无害化，污泥中的营养物质和能源难以利用，填埋会占用大量土地资源，造成空气、土地的二次污染，释放的甲烷会增加碳排放。目前是一种被限制的技术路线。
2）污泥厌氧消化路线
该工艺虽然可以利用污泥的微生物特征，使污泥进行厌氧水解，发酵产生清洁能源甲烷用于发电供热等，但缺点明显，一是污泥微生物含量低，产生的甲烷量很少。二是无法实现污泥减量化。三是安全性差，甲烷易泄露，安全隐患较大。四是处理过程臭味很大，处理环境差，处理周期长，效率低，土建成本很高。
3）常规好氧发酵干化路线
该工艺是利用含水率80%污泥在好氧菌种的作用下使污泥进行高温好氧发酵，发酵干化过程中加入了秸秆、花生壳等有机物，处理后的熟料可作为园林绿化基肥或焚烧发电，资源化利用效果明显。但由于是对含水率 80%的污泥发酵干化，污泥透气性差，需加入大量的秸秆、花生壳等辅料，处理时间周期长、运营成本较高。根据 2022 年三部委《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》要求，城镇生活污水处理厂产生的污泥，经厌氧消化或好氧发酵处理后，作为肥料或土壤改良剂，用于国土绿化、园林建设、废弃矿场以及非农用的盐碱地和沙化地，污泥作为肥料或土壤改良剂时，应严格执行相关国家、行业和地方标准。而农业农村部 2021 年重新修订的《有机肥料》标准，明确禁止污泥作为有机肥原料，这也影响了污泥作为肥料的使用。
4）污泥焚烧
以焚烧为核心的处置方法是最彻底的污泥处置方法。污泥焚烧可以破坏全部有机质，杀死一切病原体，达到稳定化、无害化的目的，并且可以最大限度地减少污泥体积，节约大量的填埋场地面积和运输费用。当污泥自身的燃烧热值较高，城市卫生要求高，或污泥有毒物质含量高不能被利用时，可采用焚烧处置。污泥在焚烧前，一般应先进行脱水、干化处理以减少负荷和能耗。污泥焚烧在技术上可行，并已达到了工业规模的程度；国内已经比较成熟，完全有能力进行设计、生产、制造、安装。
影响污泥处置运行成本和处置方式选择的关键因素是污泥含水率，目前，国内外污水处理厂污泥脱水设备多数为高速离心机和带式脱水机，其污泥含水率在80-85%，有少数污水处理厂采用板框压滤机，将污泥脱水至含水率60-70%。后期资源化需要降低含水率，如果采用焚烧处置工艺，需要将污泥含水率降至40%左右，提高污泥热值。如果采用好氧堆肥处置工艺，需要将含水率降低到50%以下，降低辅料添加量，降低发酵周期，减少除臭负荷，进而减少运行成本。能够达到这个含水率要求的，目前技术路线都是采用热干化，比如低温干化或者蒸汽干化设备，这类设备能耗高，运行成本高，给政府带来很大的财政负担。
4、国研环保一体化污泥机械干化系统成套装备介绍
针对传统污泥脱水、干化设备存在的电耗高、除臭负荷大、整体运营成本高、生产效率低和运行稳定性差等缺点，郑州国研环保科技有限公司突破理论禁锢，发明了“污泥常温引流压差破壁技术结合机械压滤干化” 工艺体系，研发出一体化污泥机械干化系统核心装备，不借助热源，不添加石灰，可直接将含水率96%-98%的污泥脱水干化至含水率40%左右，处理后的污泥可因地制宜的进行土地利用、建材利用、焚烧等多种方式综合处置利用。（详见中国给水排水第十六届污泥大会论文集 http://www.water8848.com/news/202409/30/160185.html ）
