雙碳戰略下城市汙泥深度脫水技術分析
天津銳創環保集團有限公司
王斌科，甘泉，江海明
摘要：本文對市場上汙泥深度脫水設備進行了分析，並重點介紹了高壓疊層軟隔板機械脫水設備在汙泥深度脫水領域的技術應用及優勢。
關鍵詞：雙碳戰略；汙泥深度脫水；高壓疊層軟隔板
1. 引言
2020年，國家提出了碳達峰、碳中和目標願景。2021年國務院發布《2030年前碳達峰行動方案的通知》聚焦"十四五"和"十五五"兩個碳達峰關鍵期，提出了提高非化石能源消費比重、提升能源利用效率、降低二氧化碳排放水平等方面主要目標。我國力爭于2030年前實現二氧化碳排放達峰，單位國內生産總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25％左右，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上，2060年前實現碳中和。
雙碳戰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%，汙水中甲烷排放量排名第一，汙泥是汙水處理程中的副産物，富集了汙水中大量有機物、汙染物質與營養物質，具有汙染和資源的雙重屬性，因此，汙泥處理處置過程碳減排對汙水處理行業的碳中和具有重要的意義。在此背景下，汙泥處理處置的路徑探索已受到行業的高度重視，無論是厭氧消化産生的沼氣與化石燃料的替代作用，焚燒過程能量回收利用與幹化過程能量消耗的替代作用，還是土地利用替代氮肥與磷肥從而實現的碳補償均是行業關注重點。
“碳減排”與“碳中和”背景下，汙泥處理處置過程中的碳減排有著很大的必要性。汙泥處理處置過程碳排放約占汙水處理全過程的 25~35%。因此，汙泥處理處置過程碳減排對汙水處理行業的“減汙降碳”具有重要意義。
2．汙泥深度脫水技術及設備應用現狀
深度脫水是指脫水後汙泥含水率達到55%~65%，特殊條件下汙泥含水率還可以更低。目前我國城鎮汙水處理廠一次脫水後汙泥含水率大都在78%~85%之間，經過深度脫水後汙泥量可減少37.14%~66.67%，深度脫水汙泥更便于因地制宜采取填埋、焚燒、土地利用或建材利用等多種方式綜合處置。
汙泥脫水與減容減量既是汙泥處理過程中一個重要的環節，又是一個最難實現的環節。國內汙水處理廠采用機械脫水的方法通常只能將汙泥含水率降低到80％左右，大量的水爲汙泥的後續處理帶來重重困難。如果采用加熱蒸發的方法將水除去，巨大的能量消耗，又使得汙泥處理成本居高不下。
汙泥脫水與減容減量之所以難，是因爲在汙水處理過程中所得到的汙泥具有高親水性，使得汙泥中的水分難以液態的方式實現低成本高效分離，最終導致脫水汙泥難以實現經濟環保相統一的處置目標。
汙水處理所産生的汙泥具有較高的含水量，由于水分與汙泥顆粒結合的特性，采用機械方法脫除具有一定的限制，汙泥中的有機質含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說，采用機械脫水可以獲得20%-30％的含固率，所形成的汙泥也被稱爲泥餅。泥餅的含水率仍然較高，具有流體性質，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進一步減量。
就我国而言，目前业界汙泥深度脫水技術大致呈现以下几种方法：
1、热力汙泥深度脫水技術
熱力脫水也叫熱幹化，汙泥熱幹化技術是利用熱能將汙水汙泥烘幹，它的高溫滅菌作用能殺死病原菌和寄生蟲，使汙水汙泥快速幹燥，避免了臭味對周邊環境的影響。熱幹化後的汙泥減容明顯，體積可縮減75~80%，汙泥含水率直接從80％加熱幹化至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，還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"以熱換熱"，出現嚴重的熱平衡負效應，但其結果是"以大置小、得不償失"。同時，使用熱力脫水技術，尾氣處理成本也較高。
目前，國內外的汙泥幹燥設備主要有：三通式回轉圓筒幹燥機(轉鼓幹燥機)、流化床幹燥機、槳葉式幹燥機、盤式幹燥機、帶式幹燥機等。
