污泥濃縮脫水一體化技術(shù)應(yīng)用探討
行業(yè)動(dòng)態(tài)
在城市污水處理過程中，必然產(chǎn)生大量含水量很高的污泥，它具有容量大、不穩(wěn)定，易腐敗、有惡臭的特點(diǎn)，如不加處理，任意排放，將引起二次污染。隨著城市的不斷發(fā)展，許多城市都在建設(shè)城市污水處理廠，因此，污泥量將會(huì)不斷增加。合理地選擇污泥處理方法，不僅可以促進(jìn)污水處理廠的建設(shè)，改善環(huán)境，同時(shí)可以起到變廢為寶，合理利用生物能源，改良土壤的作用。
目前，從國外到國內(nèi)，污泥處理的方法主要從四個(gè)方面去考慮。一是穩(wěn)定化，消除惡臭；二是無害化，殺死蟲卵及病菌；三是減容化，便于運(yùn)輸處置；四是利用，實(shí)現(xiàn)污泥資源化。本文就污泥減容化作進(jìn)一步的探討。
1 污泥減容化的目的及方法
污水處理廠在運(yùn)行過程中將產(chǎn)生大量的污泥，隨著污水處理工藝的不同，其污泥量也不盡相同，但是有一個(gè)共同點(diǎn)就是體積大，含水率高。一般，初沉池產(chǎn)生的污泥含水率在95%～97%左右，二沉池沉淀下來的剩余污泥（活性污泥法）含水率達(dá)99.2%～99.6%。由于體積大，含水率高，在處理時(shí)，基建投資高，運(yùn)行成本大，運(yùn)輸處置費(fèi)用高。因此，污泥處理首先應(yīng)將其容積減小，要想減小污泥容積，就必須降低污泥中的含水率。目前采用的方法大多為濃縮和脫水工藝。
污泥濃縮一般采用重力濃縮，設(shè)置污泥濃縮池，一般停留時(shí)間為12h以上，濃縮池設(shè)置污泥濃縮機(jī)，以提高濃縮效果。經(jīng)過濃縮以后的污泥，含水率在97%左右。對于設(shè)置污泥二級消化系統(tǒng)的污泥處理工藝，其二級消化池的主要功能也是濃縮，消化前還需加濃縮。近年來，許多污水處理廠開始采用二級濃縮，一級消化的處理工藝，既不降低濃縮效果，又可節(jié)省基建投資，如太原楊家堡污水處理廠、天津東郊污水處理廠、淄博污水處理廠、青島海泊河污水處理廠等都采用此種工藝，經(jīng)過二級濃縮后，污泥含水率可降至95%左右。
污泥脫水已經(jīng)從空氣干燥自然脫水發(fā)展為機(jī)械脫水。經(jīng)過濃縮后的污泥在進(jìn)入壓濾機(jī)前，投加絮凝劑，提高絮凝效果。經(jīng)過機(jī)械脫水以后，污泥含水率降為70%～80%，體積為原來的1/4～1/6。
2 傳統(tǒng)污泥濃縮脫水工藝的缺陷
2.1 基建投資大
傳統(tǒng)的污泥濃縮脫水工藝，一般將濃縮、脫水兩道工藝分開進(jìn)行。濃縮過程一般通過設(shè)置單獨(dú)的污泥濃縮池來完成。無論是一級濃縮還是二級濃縮，濃縮時(shí)間都比較長，并且需要配置相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備。對于管理水平較高的污水處理廠，濃縮池還需要配置一定的自控儀表，以便于運(yùn)行管理。脫水段單獨(dú)設(shè)置脫水機(jī)房。這樣，造成了污泥濃縮脫水基建投資比較大。
2.2 管理復(fù)雜
由于傳統(tǒng)重力濃縮池停留時(shí)間達(dá)12h以上，池內(nèi)污泥基本上處于缺氧和厭氧狀態(tài)，有利于厭氧菌的滋生。特別是對于二沉池排出的剩余污泥，單獨(dú)進(jìn)行重力濃縮容易出現(xiàn)污泥上浮現(xiàn)象，濃縮效果不太理想，給運(yùn)行管理帶來許多不便。
2.3 污泥易流失
由于污泥含水率比較高，比重與水接近，泥水分離過程緩慢，較難出現(xiàn)嚴(yán)格的泥水分界面。再加上池體本身的構(gòu)造原因，容易使部分污泥隨著上清液排出池外，重新在污水處理系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，加重了污水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，對出水效果產(chǎn)生影響，降低污泥的回收率。
2.4 降低污水廠除磷效果
采用傳統(tǒng)重力濃縮降低污泥含水率，對整個(gè)污水處理廠的除磷效果產(chǎn)生不良影響。污水處理工藝中，去除磷的方法是通過系統(tǒng)經(jīng)常排放剩余污泥，被細(xì)菌攝取的磷也隨著污泥排出系統(tǒng)，以達(dá)到從污水中除磷的功效，從而保證出水效果。排放的剩余污泥在進(jìn)入污泥濃縮池以后，由于在厭氧狀態(tài)下停留很長時(shí)間，磷會(huì)被重新釋放出來，然后通過上清液的排除，重新進(jìn)入污水處理系統(tǒng)中。沒有隨上清液排出的磷，隨著濃縮以后的污泥進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)，通過帶式脫水機(jī)的擠壓，隨著濾液也回到了污水處理系統(tǒng)。一般觀點(diǎn)認(rèn)為，污泥在厭氧狀態(tài)下停留7h左右，大部分的磷將釋放。這樣必然造成磷在整個(gè)污水處理系統(tǒng)中循環(huán)，系統(tǒng)中磷的濃度升高，影響出水效果。
3 污泥濃縮脫水一體化技術(shù)
針對傳統(tǒng)污泥濃縮脫水工藝存在的缺陷，隨著污泥處理技術(shù)的進(jìn)步和工藝發(fā)展的需要，污泥濃縮脫水一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且逐漸得到應(yīng)用。國外于20世紀(jì)70年代投入研制，目前已廣泛用于城市污水處理廠污泥處置過程中。國內(nèi)從20世紀(jì)90年代末期開始進(jìn)行該技術(shù)的研究和應(yīng)用，并于2000年4月在合肥市王小郢污水廠投入工業(yè)性應(yīng)用，取得了良好的運(yùn)行效果，對加快城市污水處理廠建設(shè)起到了積極的作用。
3.1 基本原理
污泥濃縮脫水一體化技術(shù)是將過濾濃縮和壓榨脫水技術(shù)二者有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)污泥減容的連續(xù)運(yùn)行。它將傳統(tǒng)的污泥濃縮池用污泥濃縮機(jī)來代替，并與帶式壓榨機(jī)組合為一體，形成一體化設(shè)備。污泥濃縮主要依靠一條繞在輥筒上的濾帶形成比較長的重力脫水區(qū)，實(shí)現(xiàn)污泥快速重力脫水濃縮。污泥在進(jìn)入污泥濃縮機(jī)前，加藥調(diào)質(zhì)，絮凝后的污泥進(jìn)入濾帶上部，在重力作用下游離濾液通過濾帶的作用向下排，過濾后的污泥進(jìn)入布料區(qū)，在布料區(qū)設(shè)置高效翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得濃縮后的污泥自由進(jìn)入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行壓榨脫水和預(yù)壓。在帶式壓濾機(jī)階段，通過對濃縮后的污泥進(jìn)一步壓榨脫水，使污泥成餅狀外運(yùn)。
3.2 污泥含水率變化
污泥濃縮脫水一體化技術(shù)解決了濃縮段與壓濾段對不同情況下的水力負(fù)荷和固體負(fù)荷的適應(yīng)性問題，并且將其成功地分開處理，使其適應(yīng)性更為廣泛。當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)的污泥含水率為98.5%～99.5%時(shí)，經(jīng)過濃縮段以后，污泥含水率降為95%左右，污泥回收率大于等于99%；經(jīng)過壓濾段后，污泥含水率變?yōu)?5%～78%，污泥回收率大于等于97%。
3.3 主要特點(diǎn)
污泥濃縮脫水一體化技術(shù)較傳統(tǒng)的污泥濃縮和污泥脫水工藝具有許多特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
3.3.1 濃縮效果好
由于采用了濃縮前投加絮凝劑的方法，有效地解決了污泥濃縮后進(jìn)入壓濾段的銜接問題，提高了濃縮效果，因?yàn)槲勰酀饪s屬于壓縮沉淀，主要是將顆粒間的空隙水排除，以達(dá)到降低體積。
3.3.2 除磷效果好
將傳統(tǒng)重力濃縮池用帶式濃縮設(shè)備進(jìn)行替代，污泥停留時(shí)間短，使得污泥中細(xì)菌來不及重新釋放磷，濃縮后的污泥已進(jìn)入壓榨脫水階段，使磷基本上保留在泥餅中，游離液中磷的含量極低，可以減輕全廠除磷的負(fù)擔(dān)，提高污水廠總體運(yùn)行效果。
3.3.3 節(jié)省投資，減少占地
采用濃縮脫水一體化設(shè)備，可以將傳統(tǒng)污泥濃縮池取消，只保留脫水機(jī)房即可。使污水處理廠占地面積減少，節(jié)約土地，降低土建造價(jià)。
4 發(fā)展前景
4.1 促進(jìn)城市污水處理廠建設(shè)的良性發(fā)展
由于污水處理廠建設(shè)需要大量的資金，而我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高，減少建設(shè)費(fèi)用成為污水處理廠建設(shè)首要解決的問題。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以大大減少污水處理廠建設(shè)用地和基建費(fèi)用，緩解城市用地緊張和建設(shè)資金不足的矛盾，促使污水廠建設(shè)的良性發(fā)展。
4.2 降低運(yùn)行費(fèi)用，確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)
由于污泥處理成本遠(yuǎn)大于污水處理的成本，因此降低污泥處理成本是污水處理廠運(yùn)行中首當(dāng)其沖解決的問題。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以減少管理人員，降低人工費(fèi)用，從而達(dá)到降低運(yùn)行成本，減輕財(cái)政負(fù)擔(dān)，以確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.3 提高出水效果，實(shí)現(xiàn)污水資源化
隨著水體富營養(yǎng)化問題的日趨嚴(yán)重， 在制訂污水新的排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對磷的指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格控制，因?yàn)榱资窃斐伤w富營養(yǎng)化的主要原因。污水處理廠不僅應(yīng)在污水處理上進(jìn)行優(yōu)化，選擇一些除磷效果好的工藝，像氧化溝、A2/O工藝，而且還應(yīng)該在污水處理中加強(qiáng)磷的分離，防止污泥中的磷重新釋放回系統(tǒng)中，降低總的除磷效果。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以較大限度地避免磷在系統(tǒng)中的循環(huán)，對提高出水標(biāo)準(zhǔn)有積極的作用。
另外，由于水資源的短缺，城市污水資源化已勢在必行。將處理后的污水作為城市新的水源，根據(jù)不同的功能需要進(jìn)行分質(zhì)供水是一種發(fā)展趨勢。降低污水中磷的含量，是實(shí)現(xiàn)污水回供的一個(gè)重要條件。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以保證污水處理廠磷的去除率，為污水回供于城市和工業(yè)提供了先決條件。
