廣州市為更快、更好地解決污泥的問題，要求所有污水處理廠進行廠内污泥幹化減量，處理至含水率40%。某污水處理廠根據要求，采用低溫真空脫水幹化工藝，完成了污泥廠内幹化減量。
1污水廠概況
該污水處理廠總設計規模為40萬m3/d，現狀處理規模為10萬m3/d。處理工藝為：進水→粗格栅及進水泵房→曝氣沉砂池→改良A2O生物池→二沉池→纖維轉盤濾池→紫外消毒渠→尾水外排。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放标準》（GB18918-2002）一級A标準。
本工程待處理污泥主要為二沉池排出的剩餘活性污泥，含水率為99.3%，設計最大濕泥量為400m3/d（含水率97%），要求處理至含水率40%以下，幹化後運至某水泥廠進行焚燒處置。污水廠周邊有熱電廠的蒸汽管網，可提供穩定的0.8MPa，220℃的蒸汽作為熱源。
2污泥處理工藝
2.1工藝原理及特點
低溫真空脫水幹化工藝，即在闆框壓濾機的基礎上，增加了抽真空系統和加熱系統。濃縮後的污泥進入主機系統後，首先完成傳統闆框壓濾機的壓濾過程；然後利用水的沸點随壓強減小而降低的原理，通過真空系統将腔室内的氣壓降低至10-15kPa（絕壓），使泥餅中水的沸點降低至42-53.5℃；最後采用80-90℃的熱水作為直接供熱介質，将污泥中的水分沸騰汽化并抽出，使污泥含水率降至40%以下，達到污泥減量的目的。
污泥低溫真空脫水幹化工藝可以利用商品蒸汽作為熱源加熱熱水，能夠有效降低運行費用。此外在脫水過程中隻需投加PAM等常規絮凝劑，且投加比例較低，約占污泥幹固的3~5%。在後續焚燒過程中對鍋爐不會産生腐蝕、結垢以及效率等負面影響，更不會對其他處置出路造成限制性的風險。
2.2工藝流程
工藝流程分為“濃縮調質-深度機械脫水-低溫真空熱幹化”三個步驟，流程見圖1。
圖1 工藝流程圖
3工程設計
設計處理污泥量為400m3/d（含水率97%），共設2套低溫真空脫水幹化系統，每套每天運行4個批次，每批次運行時間為320min。其中進料過濾階段60min，深度機械脫水階段120min，真空幹化階段100min，卸料及養護階段40min。
每套低溫真空脫水幹化系統主要包括污泥調質系統、主機系統、進料系統、壓濾系統、加熱系統、真空系統、空壓系統、卸料輸送系統、除臭系統等9個子系統。
3.1濃縮調質系統
污泥經過進泥泵提升至轉鼓濃縮機，同時在進泥管道上在線投加PAM。污泥經過濃縮後含水率從99.3%降至97%，之後排入污泥調質池進行調質。污泥調質池設2座，每座有效容積108m3，内設置攪拌器，攪拌同時投加混凝劑調質。
3.2進料系統
進料系統主要作用是将調質後含水率97%的污泥提升至脫水幹化主機系統，同時在線投加PAM。進料過程中進泥量和進料泵壓力是變化的。随着主機腔室内泥量越來越大，進料的壓力越來越大，進泥量越來越小。設計進料時間為60min，最大進料壓力為0.85MPa，選用二級螺杆泵2台，變頻控制，Q=50m3/h，H=100m，N=30kW，一用一備。PAM投加量為1-2kg/tDS。
3.3脫水幹化主機系統
根據污水廠總産泥量為12tDS/d，每天運行8批次，則單台單次處理泥量為50m3（含水率97%）,故選用2台500m2的脫水幹化主機系統。加混凝劑調質。
圖2 污泥低溫真空脫水幹化主機
3.4壓濾系統
進料階段完成後進入壓濾階段。壓濾水泵從壓濾水箱提升熱水向隔膜腔内加壓，進行壓濾脫水，同時對泥餅預加熱。壓濾時間取120min。配置壓濾水泵2台，Q=30m3/h，H=1.0MPa，N=15kW；壓濾水箱1座，容積V=44m3。
3.5加熱系統
加熱系統主要作用是為污泥幹化提供供熱介質熱水，由熱水箱和熱水泵組成。熱源為熱電廠提供的蒸汽，通過熱水箱換熱加熱熱水，之後通過熱水泵将熱水注入濾闆，加熱泥餅。熱水流經濾闆後回流至熱水箱再次加熱，形成閉路循環。熱水溫度控制在90℃。熱幹化階段的設計時間為100min。
3.6真空冷凝系統
真空冷凝系統用于向腔室内抽真空，同時将腔室中抽出的汽水混合物經冷凝後排放。設計真空壓力為10-15kPa。
4工程實際運行效果
本工程自2016年11月份開始運行，運行效果良好，出泥含水率為34%~38%，滿足含水率40%以下的設計要求。該工藝的自動化程度很高，運行過程中可以通過控制室的顯示屏集中監視每個系統的實時運行情況，并可通過PLC獨立完成設備的監視和控制功能，大大提高了管理效率，節省運行成本。
目前污水廠總産泥量為12tDS/d，實行兩班倒制度，兩台設備每天共運行6個批次。每個批次的運行時間約為300min，處理量為2.0 tDS，每個批次的實際運行工況見表1。
表1 每個批次運行工況
可見幹化設備的實際處理能力比設計處理能力大33.3%，而且每個階段的運行時間可以根據實際運行情況進行微調。
圖3 原泥（含水率99.3%）
圖4 出泥（含水率34~38%）
