鎂鹽固化污泥及污泥焚燒灰渣作為原生污泥新型固化劑應(yīng)用工藝研究

周海燕，李 欣，錢春軍

（1.上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302；2.上海第二工業(yè)大學(xué)，上海 201209）

鎂鹽固化污泥及污泥焚燒灰渣作為原生污泥新型固化劑應(yīng)用工藝研究

周海燕1，李 欣2，錢春軍1

（1.上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302；2.上海第二工業(yè)大學(xué)，上海 201209）

根據(jù)以廢治廢的原則，提出以鎂鹽固化污泥和污泥焚燒灰渣作為原生污泥固化劑。結(jié)果表明，當(dāng)鎂鹽固化污泥與原生污泥混合攪拌的投加比例達(dá)16.7%時(shí)，經(jīng)過7 d的養(yǎng)護(hù)，原生污泥含水率由80%降至22%左右；以污泥焚燒灰渣作為固化劑，也能夠明顯改善原生污泥的脫水性能，在投加比例為4.76%～16.7%的條件下，經(jīng)過3 d和6 d的養(yǎng)護(hù)后，含水率分別降至46.53%～41.08%和34.29%～23.92%。

鎂鹽固化污泥；污泥焚燒灰渣；固化劑；混合；含水率

由于城市污水廠出廠污泥含水率高，污泥的低熱值、低強(qiáng)度不適合直接進(jìn)行焚燒、堆肥、填埋等處理處置，在對污泥進(jìn)行處理處置前需要對污泥進(jìn)行脫水預(yù)處理。目前，污泥預(yù)處理采用的主要技術(shù)手段是固化養(yǎng)護(hù)［1-2］。固化劑的投加在一定程度上增加了污泥的處理處置成本。筆者本著以廢治廢的原則，研究以固化污泥和污泥焚燒灰渣作為固化劑處理污泥，既達(dá)到降低污泥含水率的目的，又在一定程度上降低污泥處理處置的成本，為污泥固化養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)型工藝路線的確定打下一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料

1.1 M1型固化劑

M1型固化劑是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，采用幾種礦石復(fù)配后輕燒得到的產(chǎn)品，其有效成分大部分為各種鹽的氧化物，特別是鎂鹽。

1.2 鎂鹽固化養(yǎng)護(hù)后的固化污泥（以下簡稱固化污泥）

污泥加入固化劑，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)脫水后，污泥的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了根本性的變化，顏色由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)橥咙S色，臭度降至3級以下，機(jī)械強(qiáng)度增大，滲透性增強(qiáng)，其性質(zhì)與土壤性質(zhì)接近，摻入原生污泥中可明顯改善污泥的脫水性能，提高原生污泥的滲透率和穩(wěn)定性。

1.3 污泥焚燒灰渣

將生活污泥與固化劑按照100∶5～100∶8的比例混合后，養(yǎng)護(hù)3～5 d，然后添加木屑、礦化垃圾篩上物、煤粉等高熱值的添加物，然后再經(jīng)過2～3 d的養(yǎng)護(hù)，其低位熱值超過14 650 kJ/kg，可以代替劣質(zhì)煤作為燃料使用。

污泥煤作為燃料燃燒后，其中有機(jī)組分的燃燒產(chǎn)物為氣態(tài)氧化物，金屬組分的燃燒產(chǎn)物將回歸為氧化物狀態(tài)，因此考慮將其燃燒產(chǎn)物作為固化劑，對污泥進(jìn)行固化脫水，以減少固化劑的用量，節(jié)省固化脫水的成本。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 M1型固化劑與固化污泥固化劑的固化效果

試驗(yàn)所取原生污泥含水率為81.5%，做了4組試驗(yàn)，其中：一組為原生污泥對照組（無固化劑投加）；二組投加M1型固化劑，投加量分別為5%、10%、15%、20%；三組和四組投加固化污泥，三組（固化污泥含水率為35.20%）試驗(yàn)中原生污泥與固化污泥按照 10∶1、10∶1.5、10∶2、10∶2.5（投加量分別為9.1%、13%、16.7%、20%）的比例混合；四組（固化污泥含水率為27.65%）試驗(yàn)中原生污泥與固化污泥按照10∶0.5、10∶1、10∶1.5、10∶2（投加量分別為 4.76%、9.1%、13%、16.7%）比例混合。試驗(yàn)污泥均置于20℃的恒溫箱中養(yǎng)護(hù)，分別測試3 d和7 d后的混合物含水率變化，以不加任何物質(zhì)的原生污泥為參照作比較。試驗(yàn)結(jié)果見表1～4。

表1 一組原生污泥對照組的試驗(yàn)結(jié)果

表2 二組M1固化劑對照組的試驗(yàn)結(jié)果

表3 三組投加含水率35.20%的固化污泥對照組的試驗(yàn)結(jié)果

表4 四組投加含水率27.65%的固化污泥對照組的試驗(yàn)結(jié)果

從表1～4可看出，對于不添加脫水劑的原生污泥，養(yǎng)護(hù)3 d和7 d后的含水率變化不明顯，這說明原生污泥中的水分自然條件下在短時(shí)間內(nèi)很難脫除。二組中混合了不同比例（5%、10%、15%、20%） M1固化劑的原生污泥經(jīng)過3 d和7 d的養(yǎng)護(hù)后，含水率分別下降至52.83%～40.31%和25.31%～18.33%，下降率分別為35.18%～50.54%和68.94%～77.51%；三組采用了含水率為35.20%的固化污泥作為脫水劑，摻加了不同比例（9.1%、13%、16.7%和20%）的固化污泥的原生污泥經(jīng)過3 d和7 d的養(yǎng)護(hù)后，含水率下降率分別達(dá)到了42.28%和73.47%；四組采用了含水率為27.65%的固化污泥作為脫水劑，當(dāng)摻加比例分別為4.76%、9.1%、13%和16.7%的固化污泥的原生污泥，經(jīng)3 d和7 d養(yǎng)護(hù)后的含水率下降率分別為19.03%～31.84%和66.34%～74.04%。

從數(shù)據(jù)分析可以看出，加入固化劑或者固化污泥后的原生污泥的脫水性能得到改善，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后水分能夠脫除。經(jīng)過3 d養(yǎng)護(hù)期，M1固化劑改性的原生污泥的脫水效果明顯好于固化污泥；但經(jīng)過7 d的養(yǎng)護(hù)期，2種污泥脫水劑改性的原生污泥的脫水效果差別不明顯。由于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是在恒溫箱中養(yǎng)護(hù)，比自然環(huán)境中養(yǎng)護(hù)條件好，尤其是相對于低溫、多雨的天氣，因此工程應(yīng)用中的養(yǎng)護(hù)時(shí)間將隨天氣情況而有所不同。但從實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)來看，當(dāng)固化養(yǎng)護(hù)后的污泥含水率降至30%后，完全可以代替M1固化劑使用。

2.2 污泥焚燒灰渣作為固化劑的固化效果

污泥煤焚燒后產(chǎn)生的灰渣約占污泥煤總質(zhì)量的40%，含水率為1%左右，試驗(yàn)中原生污泥含水率為81.5%，灰渣的含水率為1.24%，將原生污泥與燃燒灰渣的比例按照10∶0.5、10∶1、10∶1.5、10∶2（投加量分別為 4.76%、9.1%、13%、16.7%）混合，放于20℃的恒溫箱中，分別測試養(yǎng)護(hù)3 d和6 d后污泥的含水率，結(jié)果見表5。

表5 污泥焚燒灰渣作為固化劑的試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，污泥焚燒灰渣作為固化劑，也能夠明顯改善原生污泥的脫水性能，在投加比例為4.76%～16.7%的條件下，經(jīng)過3 d和6 d的養(yǎng)護(hù)后，含水率分別降至46.53%～41.08%和34.29%～23.92%，含水率下降率分別為42.91%～49.60%和57.93%～70.65%，其效果為M1固化劑的84%～91.1%，完全可以代替M1固化劑使用，不僅提高了原生污泥的固化脫水效果，還實(shí)現(xiàn)了焚燒灰渣的資源化利用。

3 結(jié)論

1）自然條件下，污泥中的水分在短時(shí)間內(nèi)較難脫除。M1型固化劑能夠較大程度地改善污泥的脫水性能，在污泥固化中可設(shè)定10%的投加量，既能使污泥含水率在7 d后降至22.1%，又符合經(jīng)濟(jì)性要求，有效控制污泥的處理成本。

2） 相同條件下，經(jīng)過3 d養(yǎng)護(hù)期，M1固化劑改性的原生污泥的脫水效果明顯好于固化污泥。然而，經(jīng)過7 d的養(yǎng)護(hù)期，利用固化污泥（含水率為35.20%和27.65%）作固化劑，添加量為16.7%時(shí)，污泥的含水率均可降至22%左右，固化效果良好，可以替代M1型固化劑。

3）固化污泥的含水率越低，用作固化劑時(shí)的投加量越小。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，以含水率為35.20%和27.65%的固化污泥作固化劑，經(jīng)7 d養(yǎng)護(hù)后，達(dá)到相同的固化效果需要的投加量分別為13.0%與4.76%。

4）污泥焚燒灰渣作為固化劑，也能夠明顯改善原生污泥的脫水性能，完全可以代替M1固化劑使用，既能使原生污泥達(dá)到良好的固化脫水效果，又可實(shí)現(xiàn)焚燒灰渣的資源化利用。

［1］朱宏，孟玉.城市污水處理廠污泥的固化法處置［J］.中國資源綜合利用，2010，28 （2）：38-39.

［2］車承丹，朱南文，李艷，等.城市污水處理廠污泥固化處理技術(shù)研究［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008，8（3）：56-59.

Reuse of Mg Salt-Solidified Sludge and Sludge Incineration Ash as Curing Agents for Raw Sludge

Zhou Haiyan1,Li Xin2,Qian Chunjun1
（1.Shanghai Laogang Waste Disposal Co.,Ltd,Shanghai 201302;2.Shanghai Second Polytechnic University,Shanghai 201209）

Based on waste control by waste itself,Mg salt-solidified sludge and sludge incineration ash were used as curing agents for raw sludge.The results showed that moisture content of raw sludge could be reduced to 22%from 80%after 7 days’curing,when aiding ratio of Mg salt-solidified sludge into raw sludge was 16.7%.Sludge incineration ash as curing agent could improve dewatering performance of the raw sludge.Meanwhile,moisture content of the raw sludge can be reduced to 46.53%～41.08%after 3 days’curing and 34.29%～23.92%after 6 days’curing,when aiding ratio of sludge incineration ash into raw sludge was 4.76%～16.7%.

Mg salt-solidified sludge；sludge incineration ash；curing agent；mixing；moisture content

X703

A

1005－8206（2011） 03－0048－03

2011-03-03

周海燕（1969—），高級工程師?，F(xiàn)任上海老港廢棄物處置有限公司總工程師，科技和信息管理部經(jīng)理。主要研究生活垃圾填埋技術(shù)、垃圾滲瀝液的處理處置技術(shù)、市政污泥的處理處置技術(shù)、垃圾填埋場臭氣污染控制技術(shù)等。已發(fā)表核心期刊論文5篇，已獲得授權(quán)專利7項(xiàng)。

（責(zé)任編輯：劉冬梅）