截至2018年，全国废水排放总量达695亿t，按照0.05%～0.08%含泥量测算，废水污泥产量为3475万～5560万t（以污泥含水率为80%计），体量相当庞大。2018年6月， 能源局、生态环境部出台《关于燃煤耦合生物质发电技改试点项目建设的通知》，文件所列84个技改试点项目中有29个涉及燃煤耦合污泥焚烧发电项目。将环境治理与生物质能源革命相结合，探索电厂燃煤掺烧污泥的新思路、新工艺，逐步缓解“重水轻泥”“污泥围城”的现象。由于城市污水污泥随地域、季节不同，其成分、性状、热值等也会发生变化。污泥运送至电厂进行干化焚烧时，各工艺参数无法做到一成不变，需适时进行调整。目前，国内电厂采用的污泥干化设备以圆盘或桨叶居多，单条污泥干化线以100t/d处理量为标准进行设计建造，由于进场污泥参数的波动，对污泥干化系统调试与运行的研究显得至关重要。

本文以广东某电厂内建设的处理量为100t/d的圆盘式污泥干化系统为例，对比干化系统主体设备在不同运行参数下的污泥干化效果及出力等变化趋势，为干化系统稳定、高效、节能运行提供参考。

1 污泥干化系统概述

鉴于我国市政污泥处理处置的紧迫形势，为避免污泥大量积存引发环境安全风险，广东某电厂厂内2号机组汽机房前侧区域，建设日处理规模为100t的污泥干化系统，系统工艺设计要求如下：

来料污泥含水率的波动范围为75%～82%；干化后污泥含水率为30%～40%；干化系统的污泥处理能力为60～100t（污泥）/d；干化后污泥出口温度为40℃～50℃；设备年工作时间≥8000h。

该干化系统建成后，以圆盘干燥机为主体对系统进行调试运行。依次选择日处理量为60t、80t和100t三个工况进行调试运行。针对系统不同出力情况，对系统内主体设备的各个运行参数进行分析与研究。

污泥干化系统主要由以下四个系统组成：

（1）湿泥存储和输送系统：以湿泥仓和螺杆泵为主。含水率为80%的污泥储存在湿泥仓中，湿泥仓内有液压驱动滑架防止污泥在仓内发生堵塞，仓内湿泥通过仓底螺旋输送机送至螺杆泵，然后通过螺杆泵泵送至干燥机进泥口。

（2）污泥干化系统：主要设备为圆盘干燥机。湿泥从进泥口进入，在干燥机内部通过污泥与热媒（0.5MPa、160℃蒸汽）间接接触的方式对污泥加热脱水，污泥含水率降至35%以下，干污泥从干燥机侧部出料口排出。

（3）工艺废气系统：主要包括旋风除尘器、喷淋塔、冷凝器和离心风机。工艺废气主要由粉尘颗粒、水蒸气以及其他不凝性气体组成。废气首先经过旋风除尘器进行除尘处理，然后经过喷淋塔进一步除尘并使废气达到饱和湿蒸汽状态，在冷凝器内部冷凝大部分水蒸汽，剩余的不凝性气体通过离心风机送至下一道工序。

（4）干污泥输送与存储系统：主要包括刮板机和干料仓。污泥从干燥机出泥口落入刮板机，通过刮板机送至干泥仓储存。

2 污泥干化系统运行结果分析

2.1 污泥干化系统处理不同污泥量调试运行参数

干燥机的处理量是污泥干化系统干燥能力的主要指标，而干化系统处理量的设定，主要取决于湿泥进泥量、含水率、热源蒸汽参数及污泥在干燥机内停留时间。在调试过程中，进泥量和停留时间分别通过螺杆泵的运行频率和干燥机中轴转动频率的调节来实现。当干燥机的处理量在60t/d、80t/d、100t/d三个处理工况下，干燥机中轴转动频率都在7～10Hz范围内波动。但是，随着处理量的增加，螺杆泵的运行频率呈增加趋势。当污泥处理量分别为60t/d、80t/d和100t/d时，螺杆泵的运行频率依次为9Hz、11Hz和13Hz。

2.2 不同工况下各工艺参数对干化系统的影响

干燥机的蒸发能力是影响污泥干化系统能耗的重要指标之一。干燥机的蒸发能力可以体现为蒸发每吨水的蒸汽耗量。在运行过程中，设定系统处理量为60t/d、80t/d、100t/d的三个不同工况下，分别控制相同的蒸汽品质和相近的进料、出料污泥质量。对系统蒸汽耗量、干燥机废气排放量、载气量等进行监测记录，具体工况条件及监测数据见下表：

从上表可知，在保证污泥入泥含水率标准的前提下，不同处理量工况系统出泥含水率均能满足小于35%的要求。随着污泥日处理量的增加，单位时间蒸汽耗量、干燥机出口废气量、载气量、尾气冷却循环水量以及冷凝污水水量均增加。这主要体现为在保持干燥机内一定微负压的条件下，处理量增加，干燥机内载气量或单位时间内湿污泥水分蒸发量有所增加。但是随着污泥日处理量的增加，蒸发每吨水的蒸汽耗量有所下降，这是因为处理污泥量较小时，圆盘干燥机与污泥的有效接触面积及热利用率有所下降。相比于工况3，在工况1条件下蒸发污泥内部每吨水的蒸汽耗量增加了4%。故从节能降耗角度考虑，应避免或减少圆盘干燥机长期低负荷（污泥处理量＜100t/d）运行。

2.3 污泥干化系统调试依据

污泥干化工艺系统调试的主要目的是在污泥处理量及干污泥质量两项指标达到设计要求的前提下，尽可能降低运行成本。其中，干燥机处理污泥要求为100t/d，干污泥需满足含水率不高于35%的要求。根据以往的系统调试工作经验，调试人员往往以干燥机#4段是否出现污泥干湿界面，作为定性判断干燥机出料口干污泥是否满足含水率在35%以下的重要依据。

在调试过程中对干燥机内部不同阶段污泥含水率进行分析。通过调整系统变量将干湿界面控制在干燥机#4段出现，测得该段含水率为41.80%～45.19%，可满足出口污泥含水率＜35%的要求。当进一步要求降低干污泥含水率时，可考虑通过控制变量将干湿界面向#3段方向移动来实现。

2.4 干燥机内污泥特征变化情况

当污泥干化系统的污泥处理量为100t/d时，在干化过程中对干燥机#1～#5段内污泥取样，对其含水率、pH值等相关理化性能进行检测，并根据各性能参数值绘制各理化性质参数在干燥机内部不同阶段的变化趋势。

随着污泥在干燥机内不断干化，污泥含水率逐渐减少，污泥pH值没有明显波动，污泥的挥发分和恒容低位发热量逐渐增加。其中，#5段污泥挥发分是#1段污泥挥发分的4.85倍，#5段污泥恒容低位发热量是#3段污泥恒容低位发热量的8.34倍。可见，经过干化后的污泥更有利于在电厂中与煤混合掺烧，同时对燃煤热值影响较小。经计算，日干化处理100t含水率为80%的污泥至含水率在35%以下，然后送入锅炉与煤掺烧，按系统年运行300d计算，相当于每年可节约标煤1630t。但是，随着污泥含水率的减少，污泥的黏度在#2～#3段先快速增加，当污泥完成半干化后呈现颗粒状的污泥在#4～#5段将检测不出黏度。在干燥机#3段，污泥黏度达到极值，出现黏滞区，故在干燥机升级改造时应尽量考虑通过结构优化减少污泥黏滞造成的不利影响。

2.5 干化系统冷凝污水水质特征

干化系统污泥处理量为100t/d时，对污泥干化系统冷凝水进行了取样，对其pH值、浑浊度、SS、CODcr、BOD₅、Cl^-和石油烃等水质指标进行检测，为后续冷凝污水处理方式和处理工艺选型提供参考。

2.5.1 冷凝污水常规指标释放特性

根据其他污泥干化系统建设工程经验，冷凝污水处置通常选择电厂回收再利用或直接排入污水管，为分析冷凝污水水质是否满足相应处置方式的水质要求，本文将测定值与相应的标准值做了对比分析。

上表为运行阶段冷凝污水的各项水质指标检测值，其中，pH值和CODcr是污泥干化冷凝污水的重要指标。根据上表可知，冷凝污水呈碱性，这是由于污泥干化过程中氨气的释放速度高于挥发性有机酸的释放速度，进而造成冷凝污水中的OH^-较多。冷凝污水中的CODcr含量一般受污泥干化温度影响较大，且随着干化温度的升高，CODcr含量也呈上升趋势。采用160℃蒸汽对污泥进行干化处理，冷凝污水中的CODcr与已有的研究结果相近。

首先，将冷凝污水与《火电发电厂再生水深度处理设计规范》（DL/T 5483-2013）中的直接补入循环水系统的再生水水质指标进行对比分析，发现冷凝污水中各项目的测定值远高于再生水的水质指标；然后，将冷凝污水与《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级排放标准进行对比分析，发现冷凝污水的部分项目的测定值较高，如pH值、浑浊度、SS、CODcr、BOD₅和石油烃；随后将冷凝污水与《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962-2015）中水质控制项目限值A级进行对比分析，发现冷凝污水的SS、CODcr、BOD₅、Cl^-、P、石油烃以及铁等项目的测定值均高于限值。因此，无论是电厂回用或排入污水管网，都应该在电厂内对冷凝污水进行预处理。

2.5.2 冷凝污水重金属释放特征

下表为污泥干化系统冷凝污水中的重金属含量。

由上表可知，冷凝污水中的重金属含量较低，远小于《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）规定的限值。在污泥干燥过程中，重金属主要残留在污泥固相组分中，所以实际工程中应重点关注干化污泥中的重金属含量。

3 结语

近年来，电厂为了响应污泥处理处置要求，圆盘干燥机作为污泥干化+掺烧工艺的核心设备，在我国投运数量剧增。实现圆盘干化系统稳定、高效、节能运行是重要的研究方向，本文以调试运行过程中的广东某电厂污泥干化系统为例，对污泥干化效果、出力及污泥干化过程中干、湿污泥理化特性等参数的变化趋势进行分析，同时对干化冷凝污水进行检测并分析，总结如下：

（1）圆盘干燥机作为污泥干化系统的核心设备，污泥干燥程度主要受进泥量及干燥机转速的影响，直接反映在对螺杆泵及干燥机运行频率的调节上。其中，干燥机日处理60～100t污泥，含水率从80%降至35%时，螺杆泵的运行频率为9～13Hz，干燥机的运行频率为7～10Hz。

（2）污泥圆盘干化系统设计处理量为100t/d，但实际处理量为60t/d时，蒸发每吨污泥内部水分所耗蒸汽量增加4%。故系统运行时，应尽量避免或减少系统在低负荷下运行。另外，经干燥机干化后的污泥的挥发分和热值明显提升，有利于污泥在后续工序中与煤的耦合掺烧。

（3）污泥干化过程中重金属主要滞留在固相中，产生的冷凝污水中重金属含量较小，且远小于《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的规定限值，但pH及CODcr等含量不满足相应处置方式的水质进水要求。故无论是电厂回用还是排放，都应该在电厂内对冷凝污水进行预处理。