關(guān)于城市污水廠污泥處理深度脫水工藝的研究
行業(yè)動態(tài)
1 污泥深度脫水工藝的背景
近年來，佛山市禪城區(qū)先后建成4間污水處理廠，污水處理能力57.2萬t/d，日均產(chǎn)生污泥量約170t。目前，4間污水廠污泥均采用機械脫水方式進行處理，脫水后的污泥其含水率從99.3%降到80%以下，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）要求。但是，該處理方式難以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》（CJ/T249-2007）規(guī)定的后續(xù)污泥堆肥、制作建材、焚燒發(fā)電、填埋等資源化利用的要求。據(jù)了解，目前國內(nèi)及省內(nèi)許多地區(qū)，都進行了污泥處理處置技術(shù)的探索和實驗，污泥深度脫水工藝是解決污泥安全處理與處置較為有效的途徑。
2 污泥深度脫水工藝介紹
污泥深度脫水是指對污泥進行調(diào)理，改善污泥的脫水性能，使得脫水后的污泥含水率達到60%以下。目前，國內(nèi)對該工藝的命名有所不同，使用的調(diào)理藥劑有無機物也有有機物，或者是生物菌種，脫水設(shè)施以低壓或高壓板框壓濾機為主。但是歸結(jié)到底，深度脫水技術(shù)可以由以下四部分組成：
第一步：污泥的濃縮。由于污水廠儲泥池的污泥含水率約為99.3%，高含水率的污泥若直接投藥會導(dǎo)致藥劑的大量消耗，因此需要對污泥進行預(yù)濃縮，通過重力濃縮使含水率達到95%～98%左右；一般來說，使用無機物或有機物作為投加藥劑的工藝，會使用一個較大體積的濃縮罐進行污泥的濃縮，有些還會投加適量的藥劑（主要是PAC）加速沉淀濃縮過程，以減少濃縮容器的容積。
第二步：污泥的調(diào)理。這一步是整個工藝的核心。如果是投加無機物或有機物藥劑，這時會通過調(diào)節(jié)泥水混合物的pH值（一般會調(diào)至pH=8～12），然后投加水解能力強、氧化性強的物質(zhì)（例如Fe3+），改變污泥生物細胞結(jié)構(gòu)，提高疏水性能，從而降低污泥的含水率，投加藥量按絕干污泥量質(zhì)量比約為10～30%。通過投加無機物或有機物藥劑調(diào)理后的污泥，由于析出了部分的水分，因此大多都會對泥水混合物進行沉淀，以減少藥劑的用量，上清液進入污水廠處理，沉淀液進行后續(xù)的滅活和重新絮凝。
第三步：污泥的滅活和重新絮凝。通過投加滅活劑和絮凝劑，對泥水混合物進行滅活處理，殺菌除臭，有效控制臭氣的溢出；同時也在污泥中形成多孔網(wǎng)格狀骨架，改善污泥的可壓縮性，增強絮凝體的強度。無論是投加無機物或有機物作為藥劑的工藝，一般均會使用CaO作為滅活劑，有些會適當投加聚丙烯酰胺（PAM）加強絮凝效果。
第四步：污泥的脫水。利用過濾板、隔膜板和濾布組成的過濾單元，在液壓系統(tǒng)恒壓壓緊所有濾板的條件下，利用進料泵壓力在進泥過程中對物料進行初步固液分離，并在進料結(jié)束后，注入高壓水到隔膜板腔對泥餅進行壓榨，提高壓濾機的脫水效率。一般可以采用傳統(tǒng)的板框壓濾機或廂式壓濾機，也可以采用較先進的可變?yōu)V室高壓壓濾機。
該工藝適用范圍廣，運行費用省，占地面積相對較小，與傳統(tǒng)的污水廠污泥脫水工藝相比，可一次將污泥含水率從97%脫至60%以下，可以解決長期以來污泥需二次脫水問題，大大降低污泥處理處置費用，也無需消耗熱源。
3 藥劑調(diào)理技術(shù)的主要原理
（1）無機和有機體系藥劑均無毒，通過對藥劑的配比調(diào)整，使之適合于污泥處理。
（2）無機藥劑在溶解過程中形成膠體，與骨料形成起到骨架搭建的作用，并提高排水性能。
（3）有機藥劑基團極性強、密度高，在污泥顆粒表面作用強，非極性的端有一定疏水作用，對水溶性影響較弱，也可作為中心鏈部分，具有降低污泥比阻，同時調(diào)節(jié)表面活性等作用。
（4）在主體藥劑作用的基礎(chǔ)上，由于不同污泥性質(zhì)不同，則需要調(diào)配污泥的電荷、極性、親水性、疏水性等因素，增加藥劑的適應(yīng)性，也是藥劑調(diào)理的核心技術(shù)。
通過污泥的力學(xué)指標的檢測，做3個泥樣，三個樣品抗壓強度分別為：62kPa，65kPa，66kPa，平均值為64.3kPa。三個樣品橫向剪切強度分別為：40kPa，52kPa，48kPa，平均值為46.6kPa，而污泥填埋要求：抗壓強度大于50kPa，橫向剪切強度大于25kPa，是符合填埋的要求的。
通過污泥的熱值指標的檢測，上述樣品在含水率降低到5%的低位熱值達到9115.8J/kg（即2170kcal/kg）。
4 社會、經(jīng)濟效益分析
以填埋為處置目的的工藝方案（以處理1m3含水率為97～98%城市生活污水廠污泥計算，處理后污泥含水率低于60%）。
方案1：經(jīng)濟的投加方式總投加藥量占絕干污泥比例低于25%，處理后污泥含水率約59%，根據(jù)實際耗水耗電量和藥劑價格，折算運行成本為94.6元/t污泥（80%含水率，不含人工、維修等費用）。
方案2：脫水效果好，且較經(jīng)濟的投加方式總投加藥量占絕干污泥比例低于25%，處理后污泥含水率約40%，根據(jù)實際耗水耗電量和藥劑價格，折算運行成本為158元/t污泥（80%含水率，不含人工、維修等費用）。
如污泥處理后直接運走，當運輸填埋費用高于120元/t污泥時，方案2比方案1的總處理處置費用要低，反之則方案1優(yōu)勝。
5 存在問題與建議
采用污泥調(diào)理板框深度脫水技術(shù)方案并無法消除污泥中的結(jié)合水，只能通過高溫焚燒或者水泥窯協(xié)同處置的方式繼續(xù)降低污泥的含水率，后續(xù)處置能耗較高不利于資源化利用，且由于阻燃性添加劑含量較多不利于固體燃料的配置。
因此，需要繼續(xù)開發(fā)以有機脫水劑為主的板框調(diào)理工藝試劑。
