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工业园区的污水收集率及污水处理水平越高，就会产生更多的污水处理厂污泥，需要进行更为规范的处理处置。对于现代化的工业园区内部企业自身污水处理厂及园区集中式污水处理厂而言，污泥的处理与处置已成为污水处理厂系统运行中最为复杂，且花费较高的部分之一。
苏州工业园区是中国和新加坡两国政府间的重要合作项目，园区以约占苏州市3.5%的土地、5%的人口、7%的工业用电量以及1%的二氧化硫排放量和2%的COD排放量，创造了苏州市15%左右的GDP[1]，已成为苏州市经济社会发展的重要增长极，成为全国首个开展开放创新综合试验区域。在苏州市新制定的城市总体设计中，明确了苏州工业园区在“双城双片区”格局中的“苏州新城”地位[2]。2021年，园区累计有效期内国家高新技术企业超2 000家，累计培育独角兽及独角兽（培育）企业137家，科技创新型企业9 000多家，园区企业涵盖16个行业企业，包括电子、医疗、信息化、新能源等，初步形成了“2+3”特色产业体系（“2”：电子信息、机械制造等两大主导产业；“3”：生物医药、人工智能、纳米技术应用等三大特色新兴产业）[3]。
苏州工业园区通过采用“产业协同、循环利用”新型模式处理污泥，不仅以较低成本安全环保处置污泥，节能减排效果显著，还能最大限度地实现资源化利用，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，在我国具有较好的推广价值。园区污泥处置及资源化利用项目规划共3期工程，设计总规模为日处理900 t湿污泥，项目处理苏州工业园区两个污水处理厂（总处理能力50万吨/d）所产生的全部生物污泥，实现了全区域污水管网百分百覆盖、污水百分百收集、污水百分百处理、尾水百分百达标排放、污水处理过程中产生的污泥百分百收集并进行无害化、减量化、稳定化和资源化处理，最终彻底消除污水中的污染物质。
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案例园区污泥处置及资源化利用项目选址于某热电厂区内，并且紧邻园区第二污水处理厂，这种布局方式不但最大程度地缩短了脱水污泥和干污泥的运输距离，另外也充分利用污水处理厂、污泥厂及热电厂各自的资源[12]。污泥厂利用热电厂的余热蒸汽干化污水处理厂产生的污泥，干化后的污泥作为生物质能用于热电厂焚烧发电，产生的蒸汽冷凝水回到热电厂循环利用，焚烧产生的灰渣由水泥厂制成建筑辅材；而生产过程中产生的污水、废气通过专管输送回污水处理厂、热电厂进行处理达标排放，见图1。
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项目采用两段式干化工艺，即Ⅰ段薄层蒸发器和Ⅱ段带式干燥器[12]，见图2。含固率20%的湿污泥用全封闭的卡车运至污泥干化厂污泥料仓，短时储存后，泵入Ⅰ段薄层蒸发器进行干化。薄层蒸发器以250 ℃的饱和蒸汽为热源，通过换热壁间接干化污泥，将脱水污泥的含固率从20%提高至45%～50%。此时的污泥可塑性最佳，随后通过切碎机将污泥挤压成面条状，经回转式输送机送入污泥干化设备的Ⅱ段带式干燥机进一步干燥。带式干燥机共分3层，上、中层利用循环热风直接干化污泥，循环热风一部分热量来源于Ⅰ段薄层蒸发器蒸发出来的热气，一部分来源于Ⅰ段高温冷凝水通过闪蒸而来的蒸汽（图3），将污泥含固率提高至70%～90%，下层通入冷风对干污泥进行冷却至40 ℃以下。最终污泥颗粒经链板式输送机送至附近的热电厂煤棚，与煤混合后作为燃料焚烧，对污泥彻底减量的同时，回收污泥中的能量。
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项目投运后引入先进的制造业管理理念，做到生产管理标准化、规范化、制度化；已通过瑞士SGS的质量、环境、安全、能源四标一体认证。项目运营单位坚持“PDCA”管理原则，鼓励员工自主创新、持续改进，先后进行大小技改50多项，生产消耗持续下降，吨污泥干化仅消耗蒸汽0.62 t，污泥高峰期时开机率达到100%，处理能力超设计能力15%。生产消耗持续下降，比设计值降（0.87 t）低30%以上，在同行业中处于领先水平。
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项目在规划设计上充分体现了循环经济和可持续发展的理念，科学布局污泥处理相关产业，并通过“产业协同、循环利用”新型污泥处置模式，实现了污泥厂、污水处理厂与热电厂之间资源共享、协同发展，具有良好的减污降碳效益和较好的可推广性。
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项目自2019年4月实施尾气输送电厂焚烧提升改造及2020年4月实施卸料大厅封闭式改造后，卸料及生产产生的废气全部输送电厂焚烧达标排放，极大地减少了恶臭气体，尤其是硫化氢和氨气的排放；废水自项目运营就输送污水处理厂处理达标排放，项目不直接对环境排放废气、废水，减少对环境的影响。
与此同时，项目运营生产过程产生的废水、废气通过专管输送到污水处理厂、热电厂处理达标后排放，项目运行风机产生的噪声采用隔离措施，厂界噪声低于50 dB，仅有少量的实验室废液和设备维护保养产生的废油委托专业危废处理公司处置。项目自2011年5月运营以来，无一起环保投诉或处罚事件，自测、委外检测和政府检查抽测环保指标均低于相关排放标准，尤其是硫化氢和氨气等主要恶臭污染物浓度远低于国家标准。
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项目规划上采用“产业协同、循环利用”模式，工艺上采用两段式干化工艺把污泥转化为生物质燃料输送到电厂焚烧发电，实现热量的回收利用，减少化石燃料煤的消耗，从而减少CO2的排放。干污泥热值一般在3 000 kcal/kg以上，全干化热值在3 700 kcal/kg以上。项目设计处理能力为21.6万吨/年，按来泥含固率20%、出口含固率90%、热值3 000 kcal/kg计算，每年可产生干污泥4.8万吨，作为燃料焚烧发电，节约标准煤2万吨。标煤的CO2排放系数按2.67计算，减排CO2超5万吨。
项目自2011年5月正式投运以来，园区污水处理厂所产生污泥全部在污泥干化厂得到安全环保处置。截至2022年10月，已累计处置污泥超135万吨，节约用地112万m2，减少COD排放约100万吨；产生干污泥近30万吨，为园区节约标煤约13万吨，减少CO2排放约35万吨。
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项目实施后实现了园区五个百分百，助力建设美丽园区、生态园区和宜居园区，对外展现了园区良好的形象，为园区的招商引资和生态文明建设作出重要贡献。该模式不仅安全环保、稳定可靠处理处置污泥，减污降碳效果显著，还能最大限度地实现资源化利用，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，该模式已成功复制到扬州、苏州相城等地，具有良好的推广应用价值。
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苏州工业园区污泥处置及资源化利用项目采用“产业协同、循环利用”新型模式处理污泥，实现了水泥厂、污水处理厂、热电厂之间资源共享、协同发展的模式，不仅以较低成本安全环保处置城市污泥，且节能减排效果显著。该技术路径实现了废水、废气达标排放，固废综合利用，余热回用及污泥热值充分利用，能最大限度地实现污泥的资源化、能源化利用，是一种很好的减污降碳协同增效技术途径，具有良好的环境效益和经济效益，在全国各大拥有或临近火电厂的工业园区均具有较好的推广价值。
污水处理厂污泥处置减污降碳路径研究
——以苏州工业园区污泥处置及资源化利用为例Pathway research of pollution reduction and carbon emissions for sewage sludge disposal and resource utilization in wastewater treatment plants
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摘要: 污泥的处理与处置已成为污水处理厂系统运行中最为复杂，且花费较高的部分之一。文章采用“产业协同、循环利用”新型模式处理污泥，利用热电厂的余热蒸汽干化污泥作为生物质能用于热电厂焚烧发电，产生的蒸汽冷凝水回到热电厂循环利用，焚烧产生的灰渣由水泥厂制成建筑辅材；生产过程中产生的污水、废气送回污水处理厂、热电厂进行处理达标排放。该技术路径实现了废水、废气达标排放，固废综合利用，余热回用及污泥热值充分利用，能最大限度地实现污泥的资源化、能源化利用，具有良好的环境效益和经济效益，是一种很好的减污降碳协同增效技术途径，在全国各大拥有或临近火电厂的工业园区均具有较好的推广价值。Abstract: Sludge treatment and disposal has become one of the most complex and expensive parts during the system operation in the sewage treatment plant. A new model of "industrial cooperation and recycling" was adopted to treat the sludge. Waste heat steam from thermal power plants was used to dry the sludge as biomass energy for incineration and power generation in thermal power plants. The generated steam condensate was recycled back to the thermal power plant, and the ash generated by incineration was made into building auxiliary materials by cement plants. The steam condensate generated was returned to the thermal power plant for recycling, and the ash generated from incineration was made into building auxiliary materials by the cement plant; The sewage and exhaust gas generated during the production process was sent back to the sewage treatment plant and the thermal power plant for treatment and discharge up to standard. This technology path achieved the discharge standard of wastewater and exhaust gas, comprehensive utilization of the solid waste, the waste heat reuse, and full utilization of the sludge calorific value. It could maximize the resource utilization and energy utilization of the sludge and it was a good collaborative technology path for reducing pollution and carbon emission with an increasing efficiency. It had good environmental and economic benefits and had a good promotion value in major industrial parks with or near thermal power plants in the country.
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近年来，袋式除尘器可实现对超细微颗粒的高效处理，且具有运行稳定、造价低廉等优点，已被广泛应用[1]。然而，袋式除尘器体积庞大，占用空间较大[2]。滤筒除尘器是袋式除尘器的一种，具有过滤比表面积更大、阻力低、占地空间更小、安装便捷、易于检修等优点。近年来，通过设计优化和过滤材料更新，滤筒除尘器的处理含尘气量有了巨幅提升，其应用更广泛，在经济性和过滤效率方面都超越了传统袋式除尘器。目前，大部分相关研究集中在立式滤筒除尘器和滤筒清灰方面，而对卧式滤筒除尘器的研究较少。胡家雷等[3]在对滤筒进行脉冲清灰时发现喷嘴长度和喷嘴收缩角对清灰均匀性有显著影响。郗元等[4]运用CFD软件模拟了不同结构滤筒对除尘器内部流场的分布影响，为提高除尘效率，建议选用矩形或圆柱滤筒作为滤芯。刘侹楠[5]模拟了不同进气方式的卧式滤筒除尘器，并添加不同形式导流板进行优化设计，最终使内部流场达到设计标准。袁娜等[6]探究了不同角度挡板对卧式滤筒除尘器内部流场的影响，发现挡板角度为165°~170°时，气流能达到均匀的标准。
卧式滤筒除尘器为立式滤筒除尘器的改进设计，可应用于空间高度受限场所。当含尘气流从除尘器顶部入口进入后，较大粉尘颗粒在重力作用下顺沿气流方向或碰撞到壁面后沉降至灰斗，细微粉尘颗粒则随气流通过滤筒时被拦截在滤筒表面。在过滤过程中，除尘器内部结构对气流组织有着重要作用[5]。因为各除尘器结构不同，导致其内部流场也差别较大，而通过实验来优化除尘器设计不仅耗费时间，且效果不尽人意。运用相关软件进行数值模拟，可直观测得除尘器内部流场特征，且节省时间并降低投资成本[7]。因此，近年来该方法已得到广泛应用。
本研究运用Fluent等软件对现有卧式滤筒除尘器进行数值模拟，探索在不同类型挡板和导流板下除尘器内部的气流组织情况，以期获得最优流场状态，进而为除尘器的结构优化提供参考。
1. 数值模拟
1.1 模型建立与网格划分
本研究采用的卧式滤筒除尘器由箱体、脉冲清灰系统和滤筒组成。在不影响模拟结果准确性的前提下，取消清灰系统并将滤筒简化为圆柱形[8]。运用ANSYS进行建模，建立如图1所示的4个侧进气卧式滤筒除尘器模型。这4个模型主体尺寸相同，长1 687 mm，宽2 000 mm，高3 330 mm。除尘器内有6个滤筒，其规格为φ360 mm×1 000 mm。滤筒间距为260 mm，两侧距壁面200 mm，上下2层滤筒间隔332 mm。除尘器A为常规卧式滤筒除尘器。除尘器B、C、D在入口处添加了导流板和各类型挡板。其中，3种除尘器的导流板相同，各挡板位于滤筒正上方相同位置，在y方向上投影面积相同。
图2(a)为导流板形状。除尘器中的挡板尺寸如图2(b)~(d)所示。挡板α尺寸为700 mm×1 700 mm；挡板β的夹角为140°，单块的尺寸为700 mm×980 mm；挡板γ由6块小挡板组成，各夹角为140°，单块尺寸为700 mm×210 mm，挡板间距为225 mm。使用Gambit划分网格，采用结构化与非结构化相结合的形式进行网格划分。为提高模拟结果的合理性，对进出口、导流板、挡板、滤筒区域网格进行了加密，并对网格独立性进行了验证，最终选取网格数约381×104的模型进行模拟。
1.2 边界条件设置与求解计算
利用Fluent 18.0软件模拟卧式滤筒除尘器内部流场。入口设为velocity-inlet，速度10 m·s−1；出口设为outflow，滤料厚度为2 mm。滤筒模型边界设为porous-jump，渗透率为6.418×10−12 m2，压力跃阶系数C2取0。其余边界条件如导流板、挡板、净气室、进出口壁面均设置为壁面。气体设为常温常压不可压缩流体[9]。使用压力基稳态求解、湍流模型为k-ε 双方程模型，压力-速度耦合方式为SIMPLE。数值模拟中的连续性方程与动量守恒方程为式(1)和式(2)[10]。
∂(ui)∂xi=0 (1) ∂∂xi(ρuiuj)=−∂p∂xi+∂∂xj(μeff(∂ui∂xj+∂uj∂xi))+ρgi (2) 式中：p为静压；μeff为有效粘度系数；gi为重力加速度分量。
湍流模型采用标准 k—ε模型。湍动能方程与湍动耗散率方程见式(3)~(4)。
∂(ρkui)∂xi=∂[(μ+μσk)∂k∂xj]∂xj+Gk−ρε (3) ∂(ρεui)∂xi=∂[(μ+μtσε)∂ε∂xj]∂xj+C1εεkGk−C2ερε2k (4) 式中：C1ε、C2ε为常量；Gk是由于平均速度梯度引起的湍动能k的产生项；σk 和 σε 是k方程和ε方程的湍流Prandtl数。
滤筒为多孔介质阶跃模型(porous-jump model)，压降方程见式(5)。
Δp=−(μαv+12C2ρv2)Δm (5) 式中：α为渗透率；C2为内部阻力系数；Δm 为滤筒厚度。由于过滤风速低，滤筒厚度为2 mm，故忽略第二项内部阻力[10]。
2. 模拟结果与分析
2.1 除尘器内部流场分析
图3为常规滤筒除尘器入口处气流速度矢量俯视图，以及添加导流板、挡板后的局部气流速度矢量图。由于该卧式滤筒除尘器滤筒放置位置较为特殊，特选取如图4(a)~(d)所示x=1 236 mm处平面，以及与图5(a)~(d)所示垂直滤筒上方100 mm处截面速度云图来分析其内部流场情况。从图3(a)中气流速度矢量图可观察到，当入射气流进入除尘器A中，因无导流板作用直接撞击内部墙体，导致气流方向改变，部分气流在除尘器顶部形成涡流使除尘器四周壁面流速较快，平均速度为7.25 m·s−1(见图4(a))。图5(a)中除尘器A壁面流速同样过高，与图4(a)情况相符，滤筒顶部气流达8.60 m·s−1。这是由于另一部分入射气流方向改变后，直接顺沿壁面向下运动抵达滤筒顶部，动能较高。综合图3(a)、图4(a)、图5(a)可发现，除尘器A中内部流场较为紊乱，上层滤筒间隙风速过快，平均风速为5.63 m·s−1。风速过快会导致二次扬尘，且滤筒局部风速不均。长期在此条件下运行，部分滤筒会率先破损和堵塞，从而影响除尘效果。
图 3 除尘器入口处速度矢量图Figure 3. Vector diagram of velocity at the entrance of dust collector
图 5 滤筒上方100 mm处截面速度云图Figure 5. Cloud map of cross-sectional velocity at 100 mm above the filter cartridge改善除尘器内部流场均匀性的方法主要是增加功能各异的挡板与导流板，并通过阻挡、分流等功能，使气体的流动规律被强制改变[11]。图3(b)为除尘器安装导流板与挡板后的局部速度矢量图。由图3(b)可知，气流从入口进入除尘器经导流板与挡板作用后，方向发生了改变，并观测到无高速气流直接冲刷除尘器的主体结构。由于导流板的存在，除尘器B、C、D顶部当涡流消失。除尘器B、C、D在x=1 236 mm处平面的速度云图见图4(b)~(d)。由图5可知，加入各类型挡板后，壁面风速有所降低。挡板下方的气流速度存在明显的跳跃边界，滤筒间隙风速较除尘器A降低，内部流场在挡板作用下更加均匀。
如图4(b)与图5(b)所示，除尘器B在挡板α作用下，仅1号、3号滤筒两外侧附近流速较高。这是因入口气流撞击挡板后沿四周扩散导致，平均速度约为6.80 m·s−1，剩余区域滤筒间隙风速约为3.50 m·s−1。图4(c)与图5(c)为除尘器C在挡板β作用下的速度云图，整体效果与挡板α相似，但1号、3号滤筒外侧附近流速较高部分减少，滤筒底部出现较大范围的流速过快区域。其原因是：挡板β存在一定的倾斜角度，当入射气流经过导流板抵达挡板β，动能损失较挡板α小，部分气流沿倾斜角度运动导致滤筒底部风速较快，平均风速约为6.50 m·s−1，其余部分滤筒间隙风速约为3.20 m·s−1。除尘器D在分离式挡板γ作用下的速度云图如图4(d)与图5(d)所示。因为挡板γ由6块小挡板组成，流速较快区域出现在中间挡板两侧，除尘器壁面风速过高情况消失。由图5(d)可知，除尘器D内部的流场气流组织较为均匀，整体变化幅度不大，滤筒间隙平均风速约为3.40 m·s−1。对于滤筒除尘器而言，在合理范围内提高流场速度有利于提高除尘器的工作效率。
2.2 滤筒表面的风速
滤筒是除尘器工作的最核心部件。由于无法直接测出过滤风速，在其他条件不变的情况下，滤筒表面风速与过滤速度呈线性相关，通过Fluent软件观测各部位流速特征，可分析滤筒内的过滤情况。在本除尘器中，到达滤筒区域的速度方向主要为竖直方向。滤筒磨损程度主要与该方向速度有关，速度越大，滤筒正面受冲击就越严重[12]。根据能量守恒原理，滤筒表面速度分布不均，会导致滤筒各部位内外压差偏大。另外，在实际运行中，速度较快部位的粉尘层会越积越密，使得滤筒内外压差进一步变大，进而造成粉尘颗粒被挤压至滤筒中，导致颗粒逃逸，分离效率下降，最终出现破洞。图6(a)~(d)分别为卧式滤筒除尘器A、B、C、D滤筒部分的表面风速云图。
由图6(a)可发现，除尘器A为常规卧式滤筒除尘器，无导流、阻流措施，气体进入除尘器撞击墙体后四处逸散，导致上层滤筒表面风速较为紊乱。2号滤筒表面风速较快，大部分区域在3.10 m·s−1。1号、2号、3号滤筒首尾两端最高速度达6.30 m·s−1。由于气流进入除尘器后，气体方向改变，部分气流顺沿壁面到达滤筒顶部，使得气流速度较高。然而，入口喇叭管存在一个向下倾斜的角度，气流沿管道向下运动以较高的速度冲击滤筒末端，导致流速过快。除尘器A中，上层滤筒首尾两端和2号滤筒受冲击程度严重，压力分布不均，长期如此会导致这些部位破损[13]。图6(b)表明，在除尘器B入口设置导流板和挡板α后，射流现象消失，气流经导流板撞击挡板后向四周扩散，导致上层滤筒外侧与末端风速较高，约为4.50 m·s−1。其余区域速度为1.28 ~2.80 m·s−1，较除尘器A的情况有所优化。如图6(c)所示，除尘器C在添加导流板和挡板β后，上层滤筒底部表面风速过高，最高流速达7.50 m·s−1，效果较差。这与较大挡板夹角在165°~170°时，能更好地使除尘器内部气流组织达到均匀相符[6]。图6(d)表示除尘器D在导流板和分离式挡板γ综合作用下的滤筒表面风速情况，其整体均匀，1号、3号滤筒顶部内侧风速为2.40 m·s−1，底部风速约为3.10 m·s−1，其他滤筒区域表面速度为1.13~2.26 m·s−1。综合除尘器A、B、C、D平面速度云图与滤筒表面速度可知，分离式挡板γ能较好地优化侧进气卧式滤筒除尘器内部气流组织。
2.3 滤筒中流量分配的均匀性
利用Fluent设置监控面，对滤筒流量进行了统计。除尘器滤筒流量分配不均匀，会使滤筒处理气量达不到设计值。因此，研究除尘器各滤筒流量均匀性对除尘器高效运行具有重要意义[14]。为更好地定量分析除尘器流场分布状态，引入流量分配系数Ki、流量分配差值ΔK、综合流量不均幅值ΔKζ，分别对应方程式(6)~(8)。
Ki=QiQm(i=1,2,3,⋯,n) (6) ΔK=Kimax−Kimin (7) ΔKζ=∑(|Ki−1|N) (8) 式中：Qi 为单滤筒实际处理气量，m3·s−1；Qm 为滤筒平均处理气量，m3·s−1；n是模型中所选取的滤筒总数[15]。Ki max，Ki min 分别为单滤筒最大及最小流量分配系数。其中，Ki 一般在1.0左右浮动；在实际工况中ΔK ≠0，一般ΔK 为±15%之内。ΔK 越趋向0，代表各滤筒过滤越平均效果越好，可默认各滤筒气量均匀分配[16]。而综合流量不均幅值ΔKζ 是指实际流量分配系数与理想流量分配系数的平均值。此参数综合考虑了各个滤筒的流量偏差[15]，评价比较全面。综上所述，对于滤筒处理气量，要使Ki趋向1.0，ΔK趋向0。
图7为除尘器A、B、C、D各滤筒的流量分配系数Ki。图7表明，除尘器D各滤筒流量分配最为均匀，上下滤筒处理风量差异较小，流量分配系数Ki 基本在1.0附近波动。由表1可知，除尘器D滤筒在导流板和分离式挡板γ作用下，流量分配差值ΔK 仅为18.5%，综合流量不均幅值ΔKζ 为7.7%，最大正负偏差变化也最小，故可默认在该模型下滤筒气流分配均匀。除尘器A与除尘器C的流量分配系数Ki 总体趋势是一致的，但上层滤筒处理风量明显高于下层滤筒，流量分配差值ΔK均超过±15%，分别为32.7%与33.3%。由此可知，在除尘器A、C中，各滤筒并未充分发挥作用，这不符合滤筒气量均匀分配的标准。此外，上层滤筒流量较大，会加大滤筒的负荷，影响除尘器使用寿命。图7还表明，除尘器B中2号滤筒处理气量明显小于1号、3号滤筒。这是由于受挡板α的影响，气流冲击挡板后方向发生改变，导致1号、3号滤筒外侧气流速度较高，而2号滤筒处于挡板正下方，处理气量明显偏少。综合分析滤筒表面速度云图和各滤筒流量分配情况后发现，滤筒表面风速对其流量分配系数影响较大[6]。在合理条件下，通常滤筒表面风速越低、变化越小，则各滤筒间流量越均匀，更有利于发挥滤筒的过滤功能。
图 7 除尘器滤筒流量分配系数Figure 7. Flow distribution coefficients of filter cartridge of dust collector表 1 除尘器流量分配结果Table 1. Flow distributions of the dust collector除尘器种类 流量分配差值 最大正偏差 最大负偏差 综合流量不均幅值 除尘器A 32.7% 16.5% −14.2% 13.3% 除尘器B 30.0% 18.5% −11.5% 10.6% 除尘器C 33.3% 16.5% −14.8% 14.2% 除尘器D 18.5% 9.9% −8.6% 7.7% | Show Table
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2.4 除尘器的压降问题分析
除尘器的压降由多种因素导致，而压力损失是衡量除尘器运行成本的关键因素。压力损失大表明除尘器运行成本高，且影响除尘器的清灰周期及设备寿命。在入口管道处添加导流板和挡板后会使除尘器内部结构发生改变，相应的局部阻力也发生变化。这是因为边界改变区域会出现漩涡区和速度重新分布，使得局部阻力增大。同时，这些结构会加大流体之间，以及流体与除尘器之间的接触，使得摩擦阻力增加[17]。通常情况下，局部阻力影响较大。
当风速一定时，除尘器的静压主要由其内部结构决定[18-20]，可分析静压以较好地说明压降的状况。本除尘器为负压系统。以除尘器B为例，在入口、进风管道、导流板、挡板、滤筒、出口等位置设置12个有代表性的静压测点(见图8(a))。图8(b)为除尘器A、B、C、D分别在这些监测点的压力变化趋势。由图8(b)可知，4种除尘器压降变化趋势一致。除尘器A作为常规卧式滤筒除尘器，其压降变化最小；除尘器B、C、D在加入导流板和各种挡板后运行阻力增加，但变化幅度都较小。这说明添加导流板与挡板α、β、γ后，除尘器静压损失方面控制较好，并未使运行成本大幅增加，符合节能环保的要求。其中，安装了分离式挡板γ的除尘器D压力损失表现最好。
图 8 除尘器B中不同监测点的静压变化Figure 8. Changes of static pressure at different monitoring points in dust collector B3. 结论及建议
1）运用Fluent等软件对常见的侧进气卧式滤筒除尘器进行CFD模拟，发现传统的卧式滤筒除尘器内部流场较为紊乱，易造成二次扬尘问题，滤筒气量分配不均，局部滤筒过早出现破损，可导致除尘器寿命衰减。
2）对卧式滤筒除尘器内部进行优化，在入口添加导流板及不同类型的挡板，综合分析内部流场、滤筒表面风速、除尘器压降、滤筒流量分配均匀性等因素后可看出，添加了导流板与分离式挡板γ的除尘器D的除尘效果最优。
3）除尘器内部结构对其流场状态起决定性作用。预先对除尘器进行气流组织模拟，得到最优的结构参数，可指导现实的工程设计。后续研究可重点关注模拟和实验测试的过滤效率及能耗等。
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图 1 苏州工业园区污泥处置及资源化利用的规划设计模式
Figure 1. Planning and design mode of sludge disposal and resource utilization in Suzhou Industrial Park
图 2 案例工业园区污泥处置及资源化利用采用的两段式干化工艺
Figure 2. The two-stage drying process adopted for sludge disposal and resource utilization in the industrial park of the case study
图 3 案例工业园区污泥处置及资源化利用采用的闪蒸系统能量梯级利用
Figure 3. Cascade utilization of flash system energy in the industrial park of the case study
表 1 中国污泥处理行业相关重要政策文件（部分）
Table 1. Important policy documents related to China's sludge treatment industry (partial)
政策文件 发布时间 出台部门 主要相关内容 《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》 2022年9月 国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部 要求秉承“绿色、循环、低碳、生态”理念，强化源头污染控制，在安全、环保和经济的前提下，积极回收利用污泥中的能源和资源，并在优化处理结构和加强设施建设方面提出明确要求[4]。 《减污降碳协同增效实施方案》 2022年6月 生态环境部等七部门 在推进水环境治理协同控制方面，要求推广污水处理厂污泥沼气热电联产及水源热泵等热能利用技术；提高污泥处置和综合利用水平[5]。 《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》 2020年7月 国家发展改革委 住房城乡建设部 加快推进污泥无害化处置和资源化利用。在污泥浓缩、调理和脱水等减量化处理基础上，根据污泥产生量和泥质，结合本地经济社会发展水平，选择适宜的处置技术路线。污泥处理处置设施要纳入本地污水处理设施建设规划。限制未经脱水处理达标的污泥在垃圾填埋场填埋，东部地区地级及以上城市、中西部地区大中型城市加快压减污泥填埋规模。到2023年，城市污泥无害化处置率和资源化利用率进一步提高[6]。 《绿色产业指导目录（2019年版）》 2019年2月 国家发展改革委等七部委 各地方、各部门要以《目录》为基础，根据各自领域、区域发展重点，出台投资、价格、金融、税收等方面政策措施，着力壮大节能环保、清洁生产、清洁能源等绿色产业。《目录》中包含：“城镇污水处理厂污泥处置综合利用装备制造”“城镇污水处理厂污泥综合利用”和“污水处理、再生利用及污泥处理处置设施建设运营”[7]。 《工业和信息化部关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》 2017年10月 工业和信息化部 重点推广水泥窑协同无害化处置成套技术装备、有机固废绝氧热解技术装备、先进高效垃圾焚烧技术装备、焚烧炉渣及飞灰安全处置技术装备，燃煤电厂脱硫副产品、脱硝催化剂、废旧滤袋无害化处理技术装备、低能耗污泥脱水、深度干化技术装备、垃圾渗滤液浓缩液处理、沼气制天然气、失活催化剂再生技术设备等。针对生活垃圾、危险废物焚烧处理领域技术装备工艺稳定性、防治二次污染，以及城镇污水处理厂、工业废水处理设施污泥处理处置等重点领域开展应用示范[8]。 《浙江省城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年）》 2019年 浙江省住房建设厅、浙江省生态环境厅、浙江省发改委 为加快补齐生活污水收集处理设施短板，确保我省城镇污水处理提质增效3年行动各项目标全面完成，重点要继续加大力度推进城镇污水处理设施建设改造、污水管网建设、污泥处置设施建设和再生水利用设施建设。2019—2021年，全省力争新建和改扩建城镇污水处理厂污泥处置设施项目18个，建设规模为7 055 t/d[9]。 《上海市污水处理系统及污泥处理处置规划（2017—2035年）》 2018年 上海市水务局、上海市规划和自然资源局 污泥处理处置以“主城区及周边地区集中处理、郊区属地化集中处理”为原则进行规划布局。主城区及周边地区三大污水区域的污水处理厂污泥处理处置方式以独立焚烧为主、协同焚烧为辅，处理后的污泥建材利用或统筹利用。郊区污水处理厂污泥处理处置为属地化集中处理，处理方式以干化焚烧为主、好氧发酵后土地利用为辅[10]。
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[1] 王琴明. 工业园区智慧能源管理系统的探索与应用[J]. 电力需求侧管理, 2019, 21(1): 62 − 64+69. [2] 刘玉龙. 通苏嘉甬铁路苏州工业园区段走向方案研究[J]. 交通与运输, 2022, 38(1): 64 − 68. [3] 无锡市新产业研究会. 迈向高质量发展的现代产业园区[M]. 无锡蓝皮书. 上海: 上海社会科学院出版社, 2011: 407. [4] 国家发展改革委, 住房城乡建设部, 生态环境部. 污泥无害化处理和资源化利用实施方案[EB/OL]. [2023-03-11]. https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202209/t20220927_1337103.html. [5] 生态环境部, 国家发展和改革委员会, 工业和信息化部, 等. 减污降碳协同增效实施方案[EB/OL]. [2023-03-11]. https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk03/202206/t20220617_985879.html. [6] 国家发展改革委, 住房城乡建设部. 城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案[EB/OL]. [2023-03-11]. https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202007/t20200731_1235247.html. [7] 国家发展改革委, 工业和信息化部, 自然资源部, 等. 绿色产业指导目录(2019年版)[EB/OL]. [2023-03-11]. https://www.xifeng.gov.cn/zwgk/zdlygk/xcyxdn/201907/t20190722_62996789.html. [8] 工业和信息化部. 关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见[EB/OL]. [2023-03-11]. https://www.miit.gov.cn/jgsj/jns/qjsc/art/2020/art_306f192ddd7e49c6876bb39a8d43c738.html. [9] 浙江省人民政府. 浙江省城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)[EB/OL]. [2023-03-11]. http://hbj.huzhou.gov.cn/art/2019/10/31/art_1229513369_3630840.html. [10] 上海市税务局, 上海市规划资源局. 上海市污水处理系统及污泥处理处置规划(2017—2035年)[EB/OL]. [2023-03-11]. https://www.shanghai.gov.cn/nw12344/20200813/0001-12344_57757.html. [11] 王小雨. “无废城市”背景下许昌市固体废弃物管理现状及问题研究[D]. 郑州: 郑州大学, 2021. [12] 孙明华. 城市污泥“两段式”干化及协同焚烧研究[D]. 北京: 清华大学, 2015. -
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