污泥含水率由97%减至<40%，一步到位——低温真空脱水干化工艺是在板框压滤机的基础上增加抽真空和加热系统，可在一套设备内完成压滤脱水和热干化的过程，使污泥含水率从97%降至30%~40%。广州某污水处理厂污水处理规模为10万m3/d，采用该工艺实现了污泥减量，出泥含水率降至40%以下。
作者简介：李亮(1984-)，男，汉族，河北石家庄人，硕士，中国市政工程中南设计研究总院有限公司工程师，主要从事水处理、给排水管网、城市防洪排涝等设计咨询工作。
广州市为更快、更好地解决污泥的问题，要求所有污水处理厂进行厂内污泥干化减量，处理至含水率40%。某污水处理厂根据要求，采用低温真空脱水干化工艺，完成了污泥厂内干化减量。
1污水厂概况
该污水处理厂总设计规模为40万m3/d，现状处理规模为10万m3/d。处理工艺为：进水→粗格栅及进水泵房→曝气沉砂池→改良A2O生物池→二沉池→纤维转盘滤池→紫外消毒渠→尾水外排。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
本工程待处理污泥主要为二沉池排出的剩余活性污泥，含水率为99.3%，设计最大湿泥量为400m3/d(含水率97%)，要求处理至含水率40%以下，干化后运至某水泥厂进行焚烧处置。污水厂周边有热电厂的蒸汽管网，可提供稳定的0.8MPa，220℃的蒸汽作为热源。
2污泥处理工艺
2.1工艺原理及特点
低温真空脱水干化工艺，即在板框压滤机的基础上，增加了抽真空系统和加热系统。浓缩后的污泥进入主机系统后，首先完成传统板框压滤机的压滤过程;然后利用水的沸点随压强减小而降低的原理，通过真空系统将腔室内的气压降低至10-15kPa(绝压)，使泥饼中水的沸点降低至42-53.5℃;最后采用80-90℃的热水作为直接供热介质，将污泥中的水分沸腾汽化并抽出，使污泥含水率降至40%以下，达到污泥减量的目的。
污泥低温真空脱水干化工艺可以利用商品蒸汽作为热源加热热水，能够有效降低运行费用。此外在脱水过程中只需投加PAM等常规絮凝剂，且投加比例较低，约占污泥干固的3~5%。在后续焚烧过程中对锅炉不会产生腐蚀、结垢以及效率等负面影响，更不会对其他处置出路造成限制性的风险。
2.2工艺流程
工艺流程分为“浓缩调质-深度机械脱水-低温真空热干化”三个步骤，流程见图1。
图1 工艺流程图
3工程设计
设计处理污泥量为400m3/d(含水率97%)，共设2套低温真空脱水干化系统，每套每天运行4个批次，每批次运行时间为320min。其中进料过滤阶段60min，深度机械脱水阶段120min，真空干化阶段100min，卸料及养护阶段40min。
每套低温真空脱水干化系统主要包括污泥调质系统、主机系统、进料系统、压滤系统、加热系统、真空系统、空压系统、卸料输送系统、除臭系统等9个子系统。
3.1浓缩调质系统
污泥经过进泥泵提升至转鼓浓缩机，同时在进泥管道上在线投加PAM。污泥经过浓缩后含水率从99.3%降至97%，之后排入污泥调质池进行调质。污泥调质池设2座，每座有效容积108m3，内设置搅拌器，搅拌同时投加混凝剂调质。
3.2进料系统
进料系统主要作用是将调质后含水率97%的污泥提升至脱水干化主机系统，同时在线投加PAM。进料过程中进泥量和进料泵压力是变化的。随着主机腔室内泥量越来越大，进料的压力越来越大，进泥量越来越小。设计进料时间为60min，最大进料压力为0.85MPa，选用二级螺杆泵2台，变频控制，Q=50m3/h，H=100m，N=30kW，一用一备。PAM投加量为1-2kg/tDS。
延伸阅读：
3.3脱水干化主机系统
根据污水厂总产泥量为12tDS/d，每天运行8批次，则单台单次处理泥量为50m3(含水率97%),故选用2台500m2的脱水干化主机系统。加混凝剂调质。
图2 污泥低温真空脱水干化主机
3.4压滤系统
进料阶段完成后进入压滤阶段。压滤水泵从压滤水箱提升热水向隔膜腔内加压，进行压滤脱水，同时对泥饼预加热。压滤时间取120min。配置压滤水泵2台，Q=30m3/h，H=1.0MPa，N=15kW;压滤水箱1座，容积V=44m3。
3.5加热系统
加热系统主要作用是为污泥干化提供供热介质热水，由热水箱和热水泵组成。热源为热电厂提供的蒸汽，通过热水箱换热加热热水，之后通过热水泵将热水注入滤板，加热泥饼。热水流经滤板后回流至热水箱再次加热，形成闭路循环。热水温度控制在90℃。热干化阶段的设计时间为100min。
3.6真空冷凝系统
真空冷凝系统用于向腔室内抽真空，同时将腔室中抽出的汽水混合物经冷凝后排放。设计真空压力为10-15kPa。
4工程实际运行效果
本工程自2016年11月份开始运行，运行效果良好，出泥含水率为34%~38%，满足含水率40%以下的设计要求。该工艺的自动化程度很高，运行过程中可以通过控制室的显示屏集中监视每个系统的实时运行情况，并可通过PLC独立完成设备的监视和控制功能，大大提高了管理效率，节省运行成本。
目前污水厂总产泥量为12tDS/d，实行两班倒制度，两台设备每天共运行6个批次。每个批次的运行时间约为300min，处理量为2.0 tDS，每个批次的实际运行工况见表1。
表1 每个批次运行工况
可见干化设备的实际处理能力比设计处理能力大33.3%，而且每个阶段的运行时间可以根据实际运行情况进行微调。
图3 原泥(含水率99.3%)
图4 出泥(含水率34~38%)
延伸阅读：
原标题：案例 | 污泥含水率降至40%以下，一套设备，一步到位
