污泥干化二次污染物特性研究
行業(yè)動態(tài)
據(jù)統(tǒng)計，我國目前城市污水處理廠每年排放干污泥大約4.0×106t，并且以每年大約10%的速度增長。根據(jù)環(huán)保部規(guī)劃，在未來10年內(nèi)，我國將新建上千座污水處理廠，污泥產(chǎn)生量激增，污泥處理刻不容緩。污泥高含水率是制約污泥處理技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前污泥干化技術(shù)在國外已經(jīng)得到很好的應(yīng)用，而國內(nèi)尚處于起步階段。本文通過小試實(shí)驗(yàn)，對污泥干化過程中產(chǎn)生的冷凝水、不凝性氣體進(jìn)行采樣分析，解析污泥間接干化過程中二次污染物特征。
1 實(shí)驗(yàn)樣品及方案
1.1 污泥樣品
本實(shí)驗(yàn)污泥取自上海某污水處理廠，該廠采用“水解酸化+A/A/O法”處理工藝，并采用生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合，加強(qiáng)除磷效果，出水水質(zhì)符合GB 18918-2002一級B標(biāo)準(zhǔn)。脫水污泥含水率約為80%。
1.2 干化試驗(yàn)流程
污泥取樣后，利用小型干化試驗(yàn)機(jī)組對樣品進(jìn)行干化。
污泥由進(jìn)料口卸入干化試驗(yàn)機(jī)，干化試驗(yàn)機(jī)為圓盤干燥技術(shù)，污泥在干化機(jī)內(nèi)在圓盤的帶動下旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，并利用飽和蒸汽對污泥進(jìn)行烘干，本干化機(jī)熱源為0.5MPa飽和蒸汽，加熱方式為間接加熱。污泥在干化機(jī)內(nèi)干化至一定含水率后，干污泥經(jīng)圓盤推至試驗(yàn)機(jī)前端，從底部排料口排出；干化過程產(chǎn)生的廢氣首先進(jìn)入板式換熱器，廢氣通過換熱器水冷卻使溫度大幅度降低，同時將廢氣中的水蒸氣冷凝，冷凝后的尾氣冷凝水外排，不凝性氣體經(jīng)布袋除塵器將廢氣中的固體粉塵攔截，其余廢氣經(jīng)煙道收集后外排。
在污泥干化過程中，記錄試驗(yàn)過程和相關(guān)數(shù)據(jù)，干化過程中進(jìn)行采泥、采水、采氣化驗(yàn)。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1 干污泥性狀研究
污泥低位熱值是指1kg污泥完全燃燒后所放出的熱量。污泥的低位熱值與污泥含水率、污泥內(nèi)H元素含量、污泥性狀等多種因素有關(guān)。本課題對4組干污泥樣品的高位熱值和元素組成進(jìn)行化驗(yàn)，得出結(jié)果如下：
C/% | H/% | O/% | N/% | S/% | Cl/% | 平均高位熱值/(kJ/kg) |
31.07 | 2.71 | 10.54 | 1.14 | 0.66 | 0.19 | 15615 |
GB/T 24602-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)規(guī)定了污泥自持燃燒一般情況下，污泥低位熱值需大于5000kJ/kg。根據(jù)上表數(shù)據(jù)反推，該污水廠污泥在干化至含水率57%的情況下即可滿足。
2.2 污泥冷凝水水質(zhì)研究
污泥冷凝水的水質(zhì)與污泥的處理方法、污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)等諸多因素有關(guān)，不同污水處理廠產(chǎn)生的污泥，冷凝水水質(zhì)差異較大。例如，若污水處理廠接收大量含重金屬污染物的污水，則污泥干化冷凝水中會含有一定的重金屬離子。
與實(shí)際工程不同，干化試驗(yàn)機(jī)為間歇允許，其機(jī)內(nèi)污泥含水率是處于非穩(wěn)定狀態(tài)，污泥冷凝水水質(zhì)波動可能較大。因此，本實(shí)驗(yàn)對每組干化試驗(yàn)分前、中、后3個時間段分別進(jìn)行冷凝水取樣監(jiān)測。得到的結(jié)果如下：
（1）pH：尾氣冷凝水pH較高，為9～10，偏堿性。若不對其進(jìn)行處理，不僅會造成出水pH不達(dá)標(biāo)，也會對污水處理系統(tǒng)造成不利影響，如采用活性污泥法對冷凝水進(jìn)行處理，較高的pH易造成微生物死亡。因此在實(shí)際設(shè)計過程中，應(yīng)考慮在預(yù)處理環(huán)節(jié)對污水pH進(jìn)行調(diào)節(jié)。
（2）COD、BOD：由于實(shí)驗(yàn)污泥有機(jī)物含量較高，導(dǎo)致尾氣冷凝水COD、BOD濃度較高，COD濃度約為816mg/L，BOD約為373mg/L，高于出水標(biāo)準(zhǔn)。因此在設(shè)計過程中，可考慮采用生化處理工藝作為主要處理工藝。
（3）氨氮、總氮：尾氣冷凝水氨氮濃度約為89～210mg/L，總氮濃度約為102～233mg/L，高于污水納管標(biāo)準(zhǔn)。且冷凝水碳氮比過低，若直接用好氧活性污泥法對冷凝水進(jìn)行處理，會嚴(yán)重影響微生物生長，造成微生物處理效果下降，出水不達(dá)標(biāo)。因此在污水處理系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)先去除氨氮和總氮。且由于冷凝水內(nèi)碳氮比失調(diào)，綜合考慮COD、BOD的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建議在對類似設(shè)計過程中考慮在好氧生物處理前先對冷凝水進(jìn)行脫氮處理；或考慮采用A/O法、氧化溝法、生物膜法等可對氨氮和COD同步降解的工藝對冷凝水進(jìn)行處理，并在處理過程中投加碳源以保證碳氮比不失調(diào)。
（4）重金屬：尾氣冷凝水中，重金屬濃度均遠(yuǎn)低于納管排放標(biāo)準(zhǔn)，這與該污水處理廠主要接納廢水為生活污水，廢水中重金屬污染物濃度較低有關(guān)。
2.3 不凝性氣體研究
不凝性氣體成分復(fù)雜，其中含有大量的氨氣、硫化氫、惡臭氣體、VOCs等，見下表：
污染物 | 數(shù)值 |
氨氣/(mg/m3) | 21.5 |
硫化氫/(mg/m3) | 1.49 |
氯化氫/(mg/m3) | ＜0.5 |
氟化物/(mg/m3) | ＜2.50 |
氰化氫/(mg/m3) | ＜0.1 |
甲烷/(mg/m3) | ＜1 |
乙醛/(mg/m3) | 0.3 |
苯/(mg/m3) | 0.015 |
甲苯/(mg/m3) | 4.25 |
二甲苯/(mg/m3) | - |
非甲烷總烴/(mg/m3) | 7.83 |
惡臭濃度 | 4.10×103 |
一般情況下，不凝性氣體無組織排放和有組織排放應(yīng)分別滿足GB 14554-1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的無組織排放限值和新、擴(kuò)、改建設(shè)項(xiàng)目廠界二級標(biāo)準(zhǔn)（15m高空排放）規(guī)定的惡臭污染物排放限值要求以及GB 16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（上表中的排放要求）。由上表分析可知：
（1）污泥干化產(chǎn)生的不凝性氣體中，氨氣、硫化氫和惡臭氣體是主要污染物質(zhì)，因此應(yīng)對干化后的不凝性氣體進(jìn)行處理并集中排放，在廢氣處理工藝設(shè)計的過程中應(yīng)主要針對不凝性氣體中氨氣、硫化氫和惡臭氣體進(jìn)行處理。
（2）本次試驗(yàn)未檢測出廢氣中含有氯化氫、氰化氫、氟化物污染物。但此3類物質(zhì)為劇毒污染物，且由于本次試驗(yàn)受檢測方法和試驗(yàn)條件的限值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的隨機(jī)性，因此在實(shí)際設(shè)計過程中仍需對上述3類污染物進(jìn)行防范。
（3）本次檢測所檢測出的甲烷、苯、甲苯、二甲苯、乙醛及非甲烷總烴污染物濃度低于大氣污染物標(biāo)準(zhǔn)限值。
3 結(jié)束語
（1）本次試驗(yàn)所采集的含水率80%市政污泥能通過圓盤干燥機(jī)間接干化，25%～40%含水率干污泥可正常出料。但是80%含水率污泥有機(jī)物含量較高，粘性較強(qiáng)，對干污泥出料及輸送設(shè)備的選型時需考慮該因素。
（2）根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果，尾氣冷凝水水質(zhì)高于CJ 343-2010中的標(biāo)準(zhǔn)或DB 31/445-2009，需對尾氣冷凝水進(jìn)行處理。冷凝水可生化性較好，但碳氮比失調(diào)，pH偏堿性，在冷凝水處理過程中需考慮上述因素。
（3）根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果，不凝性廢氣中氨氣、硫化氫和惡臭氣體污染物濃度較高，在設(shè)計中應(yīng)考慮除臭工藝。
