近年来，随着污水处理设施的普及及处理率与处理标准的不断提高，城市水环境治理取得显著成效。但作为污水处理的副产物，大量的污泥并未普遍得到有效处理处置，而这些污泥因易腐烂发臭，同时含有难降解有机物、致病菌、重金属等有害物质，易对大气、地下水、土壤等造成二次污染，严重威胁城市环境安全与公众健康。因此，如何科学合理地处理处置城市污水处理厂产生的污泥，实现污泥“减量化、无害化、稳定化”，促进污泥资源化，已成为比污水处理本身更棘手的问题^[1]。

污泥处理和处置是污泥进入环境之前和进入环境之后的2个不同阶段，其中污泥处理是污泥减容、减量、稳定及无害化的过程，而污泥处置是将经过处理后的污泥或污泥产品在环境中或利用过程中达到长期稳定，并对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式。因此，污泥如何处理要按照污泥处置的方式和要求确定，即处置决定处理。目前城镇污水处理厂污泥处理处置技术路线大致可归纳为7种^[2]，如表1所示。

以特大型城市上海为例，近年来，其污泥处理处置大致经历了浓缩后直接农用、常规脱水至含水率80%左右混合或单独填埋、深度脱水到含水率60%以下应急填埋等阶段。然而，随着环境标准的提高和污泥产量的增加，特别是对土地资源保护力度的加强，以卫生填埋为主这种方式单一、不可持续的处置方式已无法适应上海城市污泥的处置要求。为此，2018年上海市政府批复了《上海市污水处理系统及污泥处理处置规划（2017—2035）》，对污泥处理处置路线进行了重新规划，提出了中心城区污泥独立焚烧为主，协同焚烧为辅，卫生填埋作为应急保障，以及郊区污泥干化焚烧为主，好氧发酵后土地利用为辅，卫生填埋作为应急保障的总体路线。在此背景下，污泥处置途径对污泥在大型城市污水处理厂内的脱水干化减量处理提出了更高的技术要求。

上海嘉定新城污水处理厂隶属于上海六大污水处理系统中的嘉定黄浦江上游片区，经过一、二期建设后污水处理规模达到10万m³/d，污水生化处理段采用“AAO+曝气生物滤池+反硝化深床滤池”主体工艺，出水达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，日均产生污泥约为100t/d（以含水率80%计）。经过严格论证与比选，该污水处理厂污泥处理技改工程采用“低温真空脱水干化一体化技术装备”对污泥进行处理，将污泥含水率从96%～98%一次性降至30%以下后，按照有关政策规定外运处置。

低温真空脱水干化一体化技术装备（发明专利号：ZL201210045436.3）由上海复洁环保科技股份有限公司自主研发，针对污泥脱水干化减量的实际需求，通过工艺和装备两方面的系统创新，实现了污水处理厂内污泥的脱水干化一体化和深度减容减量。该技术装备在机械脱水达到极限后，利用低温（<100℃）真空干化原理，将污泥的含水率从90%～99%一次性降至30%以下，减少了污泥在脱水与干化设备间的时间、空间转换，减轻了环保、安全压力，最大限度地实现污泥减量化，并可多元化对接后续处置途径^[3]。

低温真空脱水干化的污泥处理工艺流程如图1所示，共分为进料过滤、隔膜压滤、吹气穿流、真空干化等4个阶段。经调质后的污泥进入系统主机内，经过依次进行的工序，实现污泥的脱水干化减量，最终出泥含水率低于30%，并可根据需求在30%～60%之间灵活调整。

本项目应用的低温真空脱水干化一体化技术装备主要包括：污泥调质系统、进料系统、脱水干化主机系统、压滤系统、真空冷凝系统、加热系统、卸料输送系统、废气净化系统、配电及控制系统、工艺管道系统及其他为保证系统正常运行所需要的其他辅助设备等。

污泥调质系统的作用是通过调理调质改善污泥的脱水性能，提高污泥脱水效率，本系统的调理药剂均采用自动化投加方式，通过管道混合器在进料管道中与污泥混合反应，药剂主要类型为聚丙烯酰胺。

脱水干化主机系统主要由机架、滤板、液压系统、自动拉板、接液翻板等部分组成。机架采用等强矩形主梁与止推板、压紧板组件和后支架相接构成；滤板分隔膜板和加热板2种类型，依次交替安装，两块滤板之间形成封闭的腔室，以容纳污泥。本项目配置3套主机系统（单套过滤面积600m²），并预留远期1套系统的安装位置。

压滤系统主要在隔膜压滤和真空干化阶段提供压滤和加热用循环水，每套系统分别配置压滤泵、加热泵、水箱、管路系统等设备。压滤泵、加热泵采用多级立式离心泵，数量各1台，压滤泵额定压力为1.0MPa。

真空系统利用真空泵的抽真空作用，在主机内部形成负压环境，以最大限度降低水的沸点，使泥饼内的水分汽化排出。该系统主要由真空泵、冷凝器、缓冲罐、冷凝水储罐、管道等组成，每套脱水干化系统对应配置1台真空泵，单台真空泵最大抽气量Q=2 600m³/h，真空度控制在15k Pa左右；每台真空泵对应1台冷凝器，换热面积200m²。

为解决污泥干化过程中所需热源的问题，系统热源采用常压燃气热水锅炉提供，供水温度85～90℃。根据脱水干化过程中热量平衡计算，确定系统热需求量。本项目中配置2台额定热功率为1.05MW的燃气热水锅炉，同时预留1台锅炉安装位。

每套脱水干化系统均配有1台水平双轴螺旋输送机，对干化污泥进行输送和破碎，单台输送机的物料输送量为10m³/h。

为最大限度改善污泥车间空气质量，尤其是规避污泥卸料阶段的无组织废气逸散，本项目对脱水干化主机进行密闭加罩，罩体采用不锈钢骨架加钢化玻璃形式。罩内产生的废气与真空干化阶段抽出的不凝气均被收集输送至废气净化系统处理，总处理规模为20 000m³/h。废气净化系统采用两级化学洗涤加生物滤池处理工艺，废气经处理后可完全满足上海市地方标准DB 31/982—2016《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》的有组织排放要求。此外，本项目还在主机密闭罩外的操作平台和人行通道等位置进行同步不间断离子送风，进一步净化了空气质量，如图2所示。

本项目建成投产后，保持连续稳定运行状态，污泥含水率可稳定降至30%以下，污泥脱水干化处理后为28.6t（含水率30%），相比技改之前，污泥外运处置量大幅减少70%以上。

同时，污泥低温真空脱水干化过程采用了全部自动化集成控制，实现污泥进料、压滤、真空干化、卸料等全流程自动运行，系统结构简单，操作方便，运行中无需人工干预，劳动强度低，维修维护简单，大大降低了人工需求，系统还配置了故障报警和紧急停止装置，有效地保护了工作人员的安全。

总体而言，本项目在污染防治、节能减排、环境安全、劳动保护等诸多方面创造了良好的综合效益。

随着近年来我国发达地区先进污泥处理处置设施的相继建成投产，以上海为代表的大型城市将逐渐进入污泥安全规范处理处置、实现水泥气声同步治理的新时代。而低温真空脱水干化一体化技术装备依托先进的设计理念和优异的技术性能，能够安全可靠地实现污泥在污水处理厂内大幅减容减量，不仅节省了占地、降低了投资和运行成本，所得污泥处理产物更可对接多元化处置途径，有望在城市污水处理厂污泥处理工程中得到更广泛的应用，创造更大的综合效益。