双碳战略下城市污泥深度脱水技术分析
天津锐创环保集团有限公司
王斌科，甘泉，江海明
摘要：本文对市场上污泥深度脱水设备进行了分析，并重点介绍了高压叠层软隔板机械脱水设备在污泥深度脱水领域的技术应用及优势。
关键词：双碳战略；污泥深度脱水；高压叠层软隔板
1. 引言
2020年，国家提出了碳达峰、碳中和目标愿景。2021年国务院发布《2030年前碳达峰行动方案的通知》聚焦"十四五"和"十五五"两个碳达峰关键期，提出了提高非化石能源消费比重、提升能源利用效率、降低二氧化碳排放水平等方面主要目标。我国力争于2030年前实现二氧化碳排放达峰，单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25％左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上，2060年前实现碳中和。
双碳战略将影响污泥处理处置行业的工艺选择与升级。我国污水处理行业碳排放量占全社会总排放量的1~2%，污水中甲烷排放量排名第一，污泥是污水处理程中的副产物，富集了污水中大量有机物、污染物质与营养物质，具有污染和资源的双重属性，因此，污泥处理处置过程碳减排对污水处理行业的碳中和具有重要的意义。在此背景下，污泥处理处置的路径探索已受到行业的高度重视，无论是厌氧消化产生的沼气与化石燃料的替代作用，焚烧过程能量回收利用与干化过程能量消耗的替代作用，还是土地利用替代氮肥与磷肥从而实现的碳补偿均是行业关注重点。
“碳减排”与“碳中和”背景下，污泥处理处置过程中的碳减排有着很大的必要性。污泥处理处置过程碳排放约占污水处理全过程的 25~35%。因此，污泥处理处置过程碳减排对污水处理行业的“减污降碳”具有重要意义。
2．污泥深度脱水技术及设备应用现状
深度脱水是指脱水后污泥含水率达到55%~65%，特殊条件下污泥含水率还可以更低。目前我国城镇污水处理厂一次脱水后污泥含水率大都在78%~85%之间，经过深度脱水后污泥量可减少37.14%~66.67%，深度脱水污泥更便于因地制宜采取填埋、焚烧、土地利用或建材利用等多种方式综合处置。
污泥脱水与减容减量既是污泥处理过程中一个重要的环节，又是一个最难实现的环节。国内污水处理厂采用机械脱水的方法通常只能将污泥含水率降低到80％左右，大量的水为污泥的后续处理带来重重困难。如果采用加热蒸发的方法将水除去，巨大的能量消耗，又使得污泥处理成本居高不下。
污泥脱水与减容减量之所以难，是因为在污水处理过程中所得到的污泥具有高亲水性，使得污泥中的水分难以液态的方式实现低成本高效分离，最终导致脱水污泥难以实现经济环保相统一的处置目标。
污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说，采用机械脱水可以获得20%-30％的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高，因此有必要进一步减量。
就我国而言，目前业界污泥深度脱水技术大致呈现以下几种方法：
1、热力污泥深度脱水技术
热力脱水也叫热干化，污泥热干化技术是利用热能将污水污泥烘干，它的高温灭菌作用能杀死病原菌和寄生虫，使污水污泥快速干燥，避免了臭味对周边环境的影响。热干化后的污泥减容明显，体积可缩减75~80%，污泥含水率直接从80％加热干化至45%，后端可用于焚烧或填埋。污泥干化的热源主要有化石燃料燃烧（燃煤、沼气、燃油和天然气等）、各类废热（烟气、蒸汽和热干气等）、电能和太阳能。热源的选择直接决定污泥干化成本，一般来说各类废热以及太阳能的利用是相对低成本的选择。除热源的选择不同，还可以根据污泥与介质接触的方式分为直接干化与间接干化；根据干化温度的不同分为高温干化与低温干化。由于热力脱水必须依赖热源制热或余热利用，但由于存在使用蒸汽不经济，利用锅炉烟道气影响系统稳定，建设独立热源代价大，利用余热须改动原有工艺设施等因素，再者，干化后要资源化利用，且不能因脱水而破坏污泥原赋有的热值。因此，从某种意义上讲，热力干化是以热能置换，是"以热换热"，出现严重的热平衡负效应，但其结果是"以大置小、得不偿失"。同时，使用热力脱水技术，尾气处理成本也较高。
目前，国内外的污泥干燥设备主要有：三通式回转圆筒干燥机(转鼓干燥机)、流化床干燥机、桨叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机等。
