污泥脫水技術(shù)研究現(xiàn)狀
行業(yè)動態(tài)
隨著城市和工業(yè)的發(fā)展，生活污水、工業(yè)污水等排放量日益增加，從而使污水處理中產(chǎn)生的污泥量日益增加，妥善處理日益增多的污泥，將是社會發(fā)展中面臨的一個難題。填埋、堆肥和焚燒是污泥處理的常用方法，但污泥的高含水率卻限制了這些處理方法的應(yīng)用。因此，如何有效減少污泥含水率以利于后續(xù)處理，研發(fā)經(jīng)濟有效的改善污泥脫水性能的新技術(shù)將是目前污泥處理的研究重點。
1 污泥脫水的傳統(tǒng)技術(shù)
1.1 干化技術(shù)
干化是一種利用熱能將污泥中水分快速蒸發(fā)的處理工藝，根據(jù)熱介質(zhì)與污泥的接觸方式可將熱干化技術(shù)分為三類：直接干化法、間接干化法和直接-間接聯(lián)合干化法，三種方法都可以較好的實現(xiàn)污泥的脫水，體現(xiàn)了干化技術(shù)高脫水性能的特點。近年來污泥石灰穩(wěn)定干化技術(shù)得到較多應(yīng)用，張水英等人的研究發(fā)現(xiàn)，石灰穩(wěn)定干化后，污泥含水率迅速降低到40%。污泥堆肥8d后含水率降低至5%，干化污泥中有機物含量由45.58%降低到8.27%，堆肥5d后大腸桿菌和糞大腸桿菌未檢出。
1.2 絮凝脫水技術(shù)
投加絮凝劑是污泥脫水過程中常用的方法，絮凝劑的投加可以在污泥膠質(zhì)微粒表面起化學(xué)反應(yīng)、中和污泥膠質(zhì)微粒的電荷，促進污泥微粒凝聚成大的顆粒絮體，同時使水從污泥顆粒中分離出來，提高污泥的脫水性能。常用的絮凝劑可以分為無機絮凝劑（鋁鹽和鐵鹽）、有機絮凝劑（高分子化合PAM等）以及微生物絮凝劑。無機絮凝劑主要是通過中和作用促進污泥凝聚而實現(xiàn)分離污泥的目的；有機絮凝劑除具有中和作用外，還利用其長分子鏈的吸附橋架作用實現(xiàn)泥水分離；微生物絮凝劑是新近發(fā)展的新型絮凝劑，微生物絮凝劑具有無毒無害，安全性高，無二次污染，易生物降解和除濁、脫色等性能，較無機絮凝劑和有機絮凝劑有更廣泛的應(yīng)用。
1.3 焚燒技術(shù)
污泥焚燒是利用焚燒爐將污泥加溫干燥，再利用高溫氧化污泥中的有機物，使污泥成為少量灰燼的過程。污泥焚燒常采用的是流化床焚燒，流化床焚燒爐具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備穩(wěn)定，成本低和單位面積處理能力強等特點。污泥焚燒處理可以徹底達到污泥減量化和無害化的效果，但是單獨的焚燒技術(shù)處理含水量較高的污泥還是比較困難，消耗的能源比較高，因此開發(fā)污泥復(fù)合焚燒技術(shù)是十分必要的。王凱軍等人開展了利用干化/焚燒工藝對蕭山污水廠污泥進行處理實驗，研究結(jié)果表明，新型干化焚燒技術(shù)及其設(shè)備具有熱能綜合利用效率高、安全性好、投資和運行成本低等特點。復(fù)合焚燒技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用將是未來污泥處理新趨勢。
2 污泥脫水的新興技術(shù)
2.1 超聲波脫水技術(shù)
超聲波脫水技術(shù)是近年來興起的一種主要的污泥脫水技術(shù)，它是將一定強度的超聲波作用于某一液體系統(tǒng)中將產(chǎn)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)并明顯改變液體中溶解態(tài)和顆粒態(tài)物質(zhì)的特征。超聲波的作用機制是通過“空化作用”和“生化學(xué)反應(yīng)，兩者實現(xiàn)了破壞菌膠團結(jié)構(gòu)，提高污水脫水性能的目的。超聲波脫水技術(shù)主要受超聲波的強度、頻率、作用時間和作用方式的影響。超聲波的頻率并非越高越好，馬守貴等人的研究表明，低頻超聲（28.7KHz）對污泥的脫水效果優(yōu)于高頻超聲（40KHz）；xie等人研究低能超聲（800KJ/Kg）有效改善脫水性能，而高能超聲（35000KJ/Kg）嚴(yán)重破壞污泥的脫水性；超聲波的作用時間和作用方式對污泥的脫水性也是存在一定影響。超聲波技術(shù)具有操作簡單，降解速率快，適用范圍廣的特點，但同時它也受到諸多因素（如頻率、強度等）的影響，優(yōu)化超聲波脫水條件將是提高污泥脫水性的重要方法。
2.2 水熱技術(shù)
污泥的水熱處理是以改善污泥脫水性能為研究方向，其原理是在加熱的過程中，污泥的微生物絮體解散，微生物細胞破裂，污泥中有機物水解。有機物的水解降低了污泥的黏度，降低了黏性物質(zhì)對水的束縛能力，同時在解熱到170℃及以上時，污泥中的細胞破裂，胞內(nèi)以及各類大分子相結(jié)合的水也釋放，導(dǎo)致水更容易與污泥顆粒分離，從而降低脫水污泥的含水率。荀銳等人通過對水熱改性污泥的水分布特征與脫水性能研究表明：水熱處理可以將污泥束縛水含量有3.6g/g減低至1.0g/g以下，并隨水熱處理時間的增加而降低，在水熱處理條件為170℃/90min時束縛水含量降至0.592g/g，并且水熱改性污泥壓濾含水率從80%降至50%左右。
2.3 電滲透脫水技術(shù)
電滲透脫水技術(shù)是一種新型的固液分離技術(shù)，它是在電場的作用下，使帶點顆粒向陽極運動，處于擴散層的反離子攜帶水分向陰極運動，從而形成電滲透現(xiàn)象，達到固液分離的目的。在污泥的電滲透脫水過程中，水的流動方向和污泥絮體流動方向相反，水分可不經(jīng)過泥餅的空隙通道而與污泥分離，因此不受污泥壓密引起的通道阻塞和阻力增大的影響，脫水的效率高。電滲透脫水技術(shù)具有低成本、操作穩(wěn)定和高脫水性能等優(yōu)點，但同時也具有能耗高的缺點，高能耗也一直制約著電滲透技術(shù)的發(fā)展，因此許多專家也正在研究降低電滲透技術(shù)能耗的方法，馬德剛等人通過研究電壓梯度、污泥厚度和機械壓力等操作條件對脫水效果的影響認為：選擇較大的電壓梯度并輔以適當(dāng)?shù)臋C械壓力對電滲透脫水有利，優(yōu)化操作條件可以降低電耗。
2.4 微波脫水技術(shù)
20世紀(jì)90年代國內(nèi)外許多專家開始將微波技術(shù)引入污泥的處理，其技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)為加熱速度快、熱效高、熱量立體傳遞、設(shè)備體積小等，微波技術(shù)對污泥脫水性能的調(diào)理有較大的應(yīng)用前景。田禹等人研究表明，經(jīng)過微波輻射處理的污泥，污泥的沉降速度明顯加快，污泥沉降比較為經(jīng)微波處理的可減少48%。且污泥的比阻較原泥降低75%左右。Men-lendez研究表明在微波處理的污泥中摻人少量的合適的微波吸收體，污泥的干燥溫度可以達到900℃，對污泥不僅起到干燥作用，還有分解作用。Idris利用微波加熱對含硅污泥干燥，得出了溫度升高和持續(xù)干燥過程在理論和試驗上的一致性，并得出在較短干燥時間里產(chǎn)生較高干燥效率的污泥質(zhì)量和熱量比。
3 結(jié)論
綜上所述，對各種預(yù)處理方法的比較得出，在污泥處理中應(yīng)加強對脫水技術(shù)的反應(yīng)機理和適用條件的研究，將新興脫水技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)高效、節(jié)能和環(huán)保的復(fù)合脫水技術(shù)，將是今后污泥脫水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。
