9月6日，在“2024(第十六屆)上海水業(yè)熱點論壇”上，佛山水務環(huán)保股份有限公司排水事業(yè)部副總經理(簡稱“佛水環(huán)保”)、佛山市新之源污水處理有限公司副總經理張曉爽以“雙碳背景下污泥處理工藝的評價”為題，作了主題發(fā)言，她表示，通過處理過程的碳排放計算、合理的工藝選擇和關鍵設備的優(yōu)化，污泥處理可以實現(xiàn)環(huán)境效益、社會效益和經濟效益共贏的局面。

張曉爽

我國是全球碳排放第一大國，排放量占到全球的25%以上，而污水處理行業(yè)的碳排放量又占到全社會總排放量的1%～2%。目前，我國城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模超過2億m3/d，位居世界第一，由此產生的污泥也突破6000萬m3/y(以含水率80%計)，污泥的高效處理與妥善處置已成為雙碳目標下亟待解決的關鍵性問題。

含水率低于25%時可創(chuàng)造價值

張曉爽詳細闡述了污泥含水率與其熱值之間的內在關聯(lián)，并明確指出，含水率降低至一定水平，其熱值更為理想，更適合作為焚燒處理的原料。

以絕干污泥熱值為6000 kJ/kg為例：當含水率 ≥70%時，其能量屬性無法在焚燒時體現(xiàn)，無法將其熱值進行轉換，還需額外消耗煤炭資源使其焚燒。因此為形成適宜資源化利用的污泥燃料產品，需控制含水率在25%以下，單位熱值低位熱值大于3500 kJ/kg。根據(jù)現(xiàn)有應用項目的污泥干化后的熱值換算，每噸干泥( 20%含水率)的熱值約等于0.3~1.2噸標準煤。

依據(jù)焚燒處理機構相關實踐數(shù)據(jù)反饋，焚燒每噸水的成本為 600-1000元左右。含水率越高的污泥，焚燒需要付出的成本代價越高，所以焚燒處理機構更愿意接收含水率低的污泥。

當污泥含水率為40%時，其能源價值扣除焚燒成本后，與污泥處理價格相近，接近于污泥焚燒處理的盈虧平衡點，此時的污泥處理未達到資源化利用要求;當污泥含水率低于25%時，其能源價值扣除焚燒成本后，已經可以創(chuàng)造價值。同時含水率與燃煤等含水率接近，更能保障發(fā)電的穩(wěn)定性。

目前，佛水環(huán)保有含水率80%到60%再到40%再到20%以下的污泥處理工藝，結合碳排放指標，并遵循源頭減量、耦合利用、節(jié)能環(huán)保的理念，佛水環(huán)保推出了“源頭減量(低溫熱泵干化)+垃圾焚燒或電廠協(xié)同”的工藝流程。

該工藝是板框壓濾脫水到60%，再低溫熱泵干化20%，在這個工藝路線中佛水環(huán)保處于相對比較領先的水平，其中低溫熱泵干化技術的原理是利用制冷系統(tǒng)使系統(tǒng)內的濕空氣降溫脫濕，同時通過熱泵原理回收水分凝結潛熱，加熱空氣，循環(huán)進入系統(tǒng)，達到干燥物料目的。

該技術不僅具備工作溫度≤55℃的低溫優(yōu)勢，而且展現(xiàn)出極高的能量利用率，顯著降低了能耗成本。更為突出的是，它在運行過程中實現(xiàn)了無廢熱排放，充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保、節(jié)能減排的先進理念。

實際碳排放及計算過程

張曉爽結合佛水環(huán)保污泥處理項目( 50 噸/天，80 %含水率)為例，從脫水、干化、運輸、垃圾焚燒或電廠協(xié)同四個階段計算了“低溫熱泵干化+垃圾焚燒或電廠協(xié)同”污泥處理處置工藝的碳排放量。

1、脫水碳排放

第一個階段，儲泥池98%污泥通過板框壓濾，脫水值含水率60%，這個過程的碳排放主要由電能、藥劑和回流水處理產生。

公式參考：《IPCC國家溫室氣體指南》

脫水階段碳排放量：電能碳排放量為422.96kg;藥劑碳排放量為1794.81kg;回流水處理碳排放量為491.40kg，共計2709.17kg。

2、干化碳排放

第二階段是污泥的干化，在這個過程當中，碳排放的來源主要有兩個，一個是電能;另外一個是冷凝水。

公式參考：《IPCC國家溫室氣體指南》

干化階段碳排放量：電能碳排放量為2657.92kg;冷凝水處理碳排放量為0.53kg，共計2658.45kg。

3、運輸碳排放

第三個階段以50公里的運距，20噸的卡車計算碳排放。

公式參考：《IPCC國家溫室氣體指南》

經計算，運輸階段的碳排放量為16.45kg。

4、污泥協(xié)同焚燒碳排放

該階段的碳排放主要是污泥在焚燒的過程中焚燒爐消耗的電能和釋放的溫室氣體，如甲烷、一氧化二氮。

協(xié)同焚燒碳排放量：焚燒爐電耗碳排放量為1913.7kg，焚燒溫室氣體(甲烷、一氧化二氮)碳排放量2630.29kg，共計4543.99kg。

低溫熱泵干化+垃圾焚燒或電廠協(xié)同的污泥處理處置工藝四個階段的碳排放量共計9928.06kg。

公式參考：王琳,李德彬,劉子為,等.污泥處理處置路徑碳排放分析 [J].中國環(huán)境科學, 2022,42(05)

李哲坤,張立秋,杜子文,等.城市污泥不同處理處置工藝路線碳排放比較 [J].環(huán)境科學, 2023,44(02)

此外，考慮污泥本身作為燃料來講，有一個碳補償。假設污泥協(xié)同焚燒產生的全部熱能用熱電聯(lián)產技術進行發(fā)電，污泥熱值以1700大卡計算，那么根據(jù)碳補償量的計算公式，該技術工藝的碳補償量為-10292.69kg。

低溫熱泵干化-垃圾焚燒或電廠協(xié)同污泥處置路線碳排放占比

從碳排放和碳補償?shù)臄?shù)值來看，基本上是差不多的，并且略有一點盈余，所以采用“低溫熱泵干化+垃圾焚燒或電廠協(xié)同”的污泥處理處置工藝，在理論上實現(xiàn)了零碳排放的目標。

關鍵設備如何選擇?

對于“低溫熱泵干化+垃圾焚燒或電廠協(xié)同”污泥處理處置工藝關鍵設備的選擇，張曉爽也進行了詳細的介紹。

污泥深度干化設備選擇方面，主要看重安全保障、維護成本低、運行成本低、無二次污染、使用壽命長、工況穩(wěn)定等因素;對于低溫帶式干化設備的選擇，從行業(yè)方面主要關注成本、壽命和運行的穩(wěn)定性;從技術難點方面主要關注穩(wěn)定、腐蝕、粉塵、能效、衰減、耗材、工況等。

具體設備方面，如ICDS智能干化系統(tǒng)，以其獨特的分體式三層架構設計，展現(xiàn)了非凡的節(jié)能工藝，確保系統(tǒng)成熟且運行穩(wěn)定。該系統(tǒng)秉承安全環(huán)保的核心理念，在干化過程中無需任何化學藥劑添加，徹底避免了化學反應引發(fā)的潛在風險，同時實現(xiàn)了零二次污染與廢熱排放，對環(huán)境友好至極。

該設備其卓越的性能與廣泛的適應性令人矚目，能夠靈活應對進料污泥含水率在55%至85%之間的廣泛變化，而出泥含水率則可根據(jù)需求精確調整至5%至40%之間，進一步助力實現(xiàn)高達75%至85%的污泥減量效果，顯著降低了后續(xù)處理與處置的成本與負擔。

此外，ICDS系統(tǒng)配備了高效耐候的換熱器，確保了熱量傳遞的高效與穩(wěn)定，同時提供了靈活多樣的熱源接入方式，以適應不同場景下的應用需求。更令人贊嘆的是，該系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守的智能化運營模式，通過先進的自動化技術，實現(xiàn)了對干化過程的精準控制與遠程監(jiān)控，大幅提升了運營效率與便捷性。

編輯：陳偉浩