常用污泥脫水處理技術(shù)比較
技術(shù)支持
隨著人們對(duì)環(huán)境污染控制認(rèn)識(shí)的加深，我國(guó)污水處理市場(chǎng)在未來(lái)10年里將迎來(lái)飛速發(fā)展的時(shí)代，大量的污水處理廠在各主要城市相續(xù)建成并投入運(yùn)行。每座污水處理廠每天要排放含水率約99.2%的剩余污泥數(shù)百乃至上萬(wàn)噸，這些數(shù)量巨大的污泥將成為未來(lái)急需處理的難題。同時(shí)，污水處理廠的全部運(yùn)行費(fèi)用中用于處理污泥的費(fèi)用約占20%～50%，所以污泥處理是污水處理系統(tǒng)的重要組成部分，必須予以充分重視。
常用的污泥處理技術(shù)一般包括了污泥的濃縮、脫水和干燥三方面的技術(shù)。其中污泥脫水是污泥處理較困難的一環(huán)，體積龐大的污泥不便于外運(yùn)，導(dǎo)致其處理成本大大提高。污泥經(jīng)濃縮、消化后尚有約95%～97%的含水量，體積仍很大，為方便綜合利用和處置，需要對(duì)污泥作脫水處理，使液態(tài)的污泥轉(zhuǎn)變成半固態(tài)。理想的脫水應(yīng)當(dāng)是較大限度地把水去除，同時(shí)污泥的固體顆粒則應(yīng)當(dāng)盡可能保留在脫水后的泥餅上，并要求這種操作所花費(fèi)的費(fèi)用低。目前較常用的技術(shù)有干化脫水技術(shù)、超聲波脫水技術(shù)、絮凝脫水技術(shù)、流化床焚燒技術(shù)等。
1 干化脫水技術(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)熱能的來(lái)源和加熱方式的不同，可分為流化干燥、過(guò)熱蒸汽干燥、間壁干燥、紅外輻射干燥、對(duì)撞流干燥等。國(guó)內(nèi)目前只有很少污泥干化廠建成運(yùn)行，現(xiàn)在國(guó)外常見(jiàn)的干化工藝主要有流化床干化等形式。
干化脫水技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括處理過(guò)程中污泥性狀穩(wěn)定、不易粘結(jié)、不易產(chǎn)生沼氣，產(chǎn)生的氣體難燃不易爆，干化后污泥含水率低于10%，體積減小很多，占地少、易控制、安全、穩(wěn)定。其缺點(diǎn)是投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，同時(shí)對(duì)管理和操作技術(shù)有較高要求。適用于土地緊張的大型污水處理廠或較集中的多個(gè)中小型污水處理廠污泥的集中處理。
2 超聲波脫水技術(shù)
污泥中所含的水可分為自由水（70%）、菌膠團(tuán)包含水（27%）、毛細(xì)管水（2%）和結(jié)合水（1%）四類(lèi)。其中自由水的去除較為容易，而毛細(xì)管水和結(jié)合水雖然較難去除，但含量很少，可忽略不計(jì)。菌膠團(tuán)中心為固體顆粒，周?chē)搅舜罅康奈⑸飿O其代謝的產(chǎn)物（糖類(lèi)、脂類(lèi)、有機(jī)酸和蛋白質(zhì)等），這些吸附物在菌膠團(tuán)的外層形成疏水膜，包裹在有機(jī)質(zhì)疏水膜中的水分稱(chēng)為菌膠團(tuán)包含水，這部分水分很難去除，且量較大。
超聲波的頻率范圍一般為2.0×103～1.0×106Hz，當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波作用于某一液體系統(tǒng)中時(shí)，將產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，并明顯改變液體中的溶解態(tài)和顆粒態(tài)物質(zhì)的特征。這些反應(yīng)是由聲場(chǎng)條件下大量空化泡的產(chǎn)生和破滅引起的。超聲空化指液體中的微小氣泡核在超聲波作用下被激化，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。在很高的聲強(qiáng)下，液體中將產(chǎn)生大量空化氣泡，它們隨著聲波改變大小并在瞬間破滅，氣泡破滅時(shí)，將產(chǎn)生極短暫的強(qiáng)壓力脈沖，并在氣泡及其周?chē)⑿】臻g形成局部熱點(diǎn)，產(chǎn)生高溫高壓（3000℃、1000個(gè)大氣壓）和具有強(qiáng)烈沖擊力的微射流，能在瞬間破壞有機(jī)體的細(xì)胞壁，從何破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，提高污泥的脫水性能，同時(shí)釋放到水體中的有機(jī)質(zhì)還可作為厭氧發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)源。
超聲波對(duì)污泥的作用受超聲波強(qiáng)度、作用時(shí)和頻率的影響。目前，多數(shù)超聲破解污泥的試驗(yàn)是在18-25kHz范圍內(nèi)開(kāi)展的，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，大功率超聲波可以降解生物污泥，釋放其中有機(jī)物；小功率超聲波能夠改善污泥的膨脹特性，提高污泥沉淀特性和脫水能力，達(dá)到污泥減量的目的。利用超聲波處理污泥主要是要破壞菌團(tuán)的物理結(jié)構(gòu)，所以低頻的處理效果較好。但是聲波的作用機(jī)理和效應(yīng)非常復(fù)雜，其它作用條件如波強(qiáng)度、作用時(shí)間、頻率均影響到處理的效果，且它們之間還相互影響，目前對(duì)操作條件的優(yōu)化還沒(méi)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
3 絮凝脫水技術(shù)
在污泥處理中，常采用投加絮凝劑來(lái)改善污泥的脫水性能，其作用原理為通過(guò)投加絮凝劑，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，促使污泥微粒凝聚成大的顆粒絮體，同時(shí)使水從污泥顆粒中分離出來(lái)，從而提高污泥的脫水性能。絮凝劑的結(jié)構(gòu)、投加量、投加方式和污泥成份都影響到污泥的沉淀效果。常用的絮凝劑可以分為無(wú)機(jī)絮凝劑（鋁鹽和鐵鹽）、有機(jī)絮凝劑（高分子化合物PAM等）以及微生物絮凝劑。
從處理原理來(lái)看，無(wú)機(jī)絮凝劑主要是通過(guò)中和作用促使污泥微粒凝聚來(lái)達(dá)到分離污泥的作用，而有機(jī)絮凝劑除了中和作用外還利用長(zhǎng)分子鏈的吸附架橋作用將水中細(xì)小顆粒吸附并糾纏在一起，更易形成較大的顆粒。相比較而言，有機(jī)絮凝劑用量少，無(wú)腐蝕性，但成本偏高。很多處理廠為降低污泥調(diào)質(zhì)的綜合費(fèi)用進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，通過(guò)兩種或兩種以上的復(fù)合藥劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)，在提高處理效果的情況下有效降低成本。比較常用的組合有：
（1）先加三氯化鐵再加陰離子PAM或者先加三氯化鐵再加弱陽(yáng)離子PAM，此方法是先通過(guò)三氯化鐵中和作用使污泥膠體顆粒脫穩(wěn)，再通過(guò)高分子的聚丙烯酰胺的吸附架橋作用，形成較大的絮體。
（2）聚合氯化鋁與弱陽(yáng)離子PAM組合。
（3）石灰與陰離子PAM組合。
（4）聚合氯化鋁與三氯化鐵或硫酸鋁組合。
（5）陽(yáng)離子PAM與一些助凝劑（細(xì)爐渣、木屑等）合用。
微生物絮凝劑（Microbial Flocculants，MBF）是利用生物技術(shù)，從微生物機(jī)體中或其分泌物提取、純化而得到的一種安全、高效且能自然降解的新型水處理劑。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)和有機(jī)高分子絮凝劑相比MBF具有很多獨(dú)特的性質(zhì)和特點(diǎn)：
（1）高效性：對(duì)活性污泥的絮凝速度較快，且絮凝物更易過(guò)濾去除；
（2）無(wú)毒性：天然有機(jī)高分子，對(duì)人類(lèi)和環(huán)境無(wú)毒害；
（3）易降解：其主要成分為纖維素、蛋白質(zhì)、粘多糖、DNA等，可生化；
（4）應(yīng)用范圍廣，脫色效果好。
該法目前還不太成熟，但作為一種非常理想的污水脫水前的調(diào)理劑其發(fā)展前景非常廣闊。
絮凝脫水適用于脫水性能比較差、一般方法難以處理的污泥，但成本比較高，一些絮凝劑還可能存在生態(tài)安全隱患。絮凝沉淀在水處理中的應(yīng)用較為廣泛，特別是給水處理，在污泥處理中的大規(guī)模有效應(yīng)用還在研究中。
4 流化床焚燒
流化床焚燒爐為圓筒形，氣體由底部通入，經(jīng)配氣板均勻送入爐堂，爐膛的下端為一次燃燒區(qū)，在穩(wěn)定的氣流吹動(dòng)下，污泥在配氣板上方呈懸浮態(tài)浮態(tài)，狀似液體沸騰，故稱(chēng)之為“流化態(tài)”。污泥干化后質(zhì)量減輕開(kāi)始上浮進(jìn)入二次燃燒區(qū)，此區(qū)溫度為850℃左右，二噁英可被分解。煙塵從爐頂排出，進(jìn)入余熱鍋爐，然后再進(jìn)入煙氣洗滌塔，去除重金屬、灰塵和硫、氯、氟、氮氧化物等有害物質(zhì)。
該法具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、符合調(diào)節(jié)范圍大且速度快、環(huán)境污染小易于實(shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用等特點(diǎn)，但同時(shí)投資大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，且污泥中的重金屬成分經(jīng)過(guò)燃燒后難于處理，目前還處于小規(guī)模試驗(yàn)應(yīng)用階段，但是土地資源的緊缺和人們用堆肥對(duì)土地污染認(rèn)識(shí)的深化，污泥的焚燒處理將逐漸被重視。
5 小結(jié)
隨著工業(yè)和城市的發(fā)展，污水處理率的提高，城市污泥產(chǎn)量必然越來(lái)越大，有效處理污泥將成為污水廠運(yùn)行的主要部分，而其中關(guān)鍵的一步就是如何提高污泥的脫水率。以上所介紹的這些污泥脫水方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的污水處理廠應(yīng)根據(jù)各自的相關(guān)條件（處理水質(zhì)、處理規(guī)模、氣候等）加以選擇。
從這幾種常用的污泥脫水方法的研究可以看出，目前的研究主要有三個(gè)方向：
（1）是改進(jìn)加熱和傳熱方式使水蒸發(fā)，如干化和焚燒技術(shù)。
（2）是改變污泥顆粒的結(jié)構(gòu)，破壞菌膠團(tuán)表面的有機(jī)質(zhì)疏水膜，如超聲波處理技術(shù)。
（3）是改變污泥膠粒表面的雙電層結(jié)構(gòu)，如混凝技術(shù)。相信隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷成熟，這些方法將會(huì)為污泥的處理提供更多的選擇。
熱門(mén)產(chǎn)品
