汪寶英

(上海同濟(jì)環(huán)境工程科技有限公司,上海市200092)

污水廠污泥調(diào)理深度脫水工藝研究

汪寶英

(上海同濟(jì)環(huán)境工程科技有限公司,上海市200092)

化學(xué)調(diào)理是調(diào)理污泥脫水性能的最常用方法，而堿處理由于具有不腐蝕設(shè)備、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于污泥調(diào)理深度脫水工程。以某采用“石灰調(diào)質(zhì)＋彈性板框高壓壓榨機(jī)”脫水工藝的工程為例，分析了該工程的工藝流程、工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。實(shí)踐證明，該工程出泥含水率基本穩(wěn)定在60%以下，達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，噸污泥處理成本為95.35元。

污泥調(diào)理；深度脫水；彈性板框；高壓壓濾

近幾年我國污泥處理行業(yè)發(fā)展速度較快，受益于污泥處理行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及下游需求市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，污泥處理行業(yè)在國內(nèi)和國際市場(chǎng)上發(fā)展形勢(shì)都十分看好。根據(jù)住建部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，“十二五”期間全國城鎮(zhèn)污泥處理處置規(guī)模將達(dá)到25 000 kt/a(80%含水量)。污泥處理處置技術(shù)路線的選擇堅(jiān)持污泥土地利用為主，協(xié)同焚燒或建材利用、污泥填埋等處置方式為輔，但無論后續(xù)采用哪種技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行處置和利用，污泥脫水都是十分關(guān)鍵的步驟。

目前，機(jī)械脫水是污泥脫水的主要方式。常用的脫水機(jī)械模式有帶式壓濾、真空過濾、板框壓濾和離心等。在機(jī)械脫水前必須對(duì)污泥采取一定的調(diào)理措施來改善污泥的脫水性能，而化學(xué)調(diào)理是調(diào)理污泥最常用的方法。化學(xué)調(diào)理劑一般包括無機(jī)絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑[1]，然而一些研究顯示[2]，這些污泥調(diào)理劑只能提高污泥的脫水速率，并不能提高污泥的可脫水程度。因此，有必要尋找可以破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)，使污泥中更多的結(jié)合水轉(zhuǎn)化為易于脫除的自由水[3]的調(diào)理劑，從而使污泥的可脫水程度得到提高。

堿處理具有不腐蝕設(shè)備、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。在堿性條件下,污泥絮體解散,細(xì)胞內(nèi)的水分和有機(jī)物被釋放出來,從而加速細(xì)胞的溶解，有利于厭氧消化[4]。二價(jià)離子(尤其是Ca2+)、無機(jī)顆粒和EPS(胞外聚合物)的相互作用，導(dǎo)致了活性污泥中絮體的形成和沉降。Ca2+在EPS之間及EPS與細(xì)菌之間起架橋作用,在絮體穩(wěn)定中起重要作用[5-7]。

1 調(diào)質(zhì)工藝原理

化學(xué)調(diào)理是通過向污泥中投加調(diào)理劑，產(chǎn)生電性中和和吸附架橋的作用，破壞污泥膠體顆粒的穩(wěn)定，使分散的小顆粒之間相互聚集形成大顆粒，從而改變污泥的脫水性能。一般采用石灰和三氯化鐵為調(diào)理劑。先投加三氯化鐵，鐵離子水解形成膠體羥基聚合物或氫氧化物沉淀，通過靜電粘附、網(wǎng)捕等作用，改變大顆粒污泥的穩(wěn)定性，卷掃小顆粒污泥，形成有一定承載力的絮體顆粒。石灰作為助凝劑從以下幾個(gè)方面改變污泥的脫水性能：1)提高pH值，加強(qiáng)鐵鹽的水解、絮凝作用；2)通過與污泥中腐殖酸的作用形成多網(wǎng)格狀的骨架，增強(qiáng)絮體的強(qiáng)度，降低可壓縮性，在壓濾機(jī)的高壓擠壓下，仍可保持透水性濾層；3)石灰破壞以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的細(xì)胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的細(xì)胞組織和油質(zhì)，釋放污泥顆粒中的細(xì)胞水。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概述

以江蘇省張家港某污水處理廠為例，該污水處理廠處理能力為3×104m3/d，采用A2/O工藝。為了滿足污泥填埋場(chǎng)或焚燒對(duì)進(jìn)泥含水率的要求，新建污泥深度處理設(shè)施采用石灰調(diào)質(zhì)＋彈性板框高壓壓榨機(jī)脫水工藝，出泥含水率基本可達(dá)60%。目前主要處理對(duì)象為污水廠及周邊工業(yè)污水廠產(chǎn)生的80%的預(yù)脫水污泥。

該工程日產(chǎn)污泥20 tDS/d，含水率80%。預(yù)脫水后的污泥進(jìn)入新建儲(chǔ)泥池，通過行車抓斗送入調(diào)理攪拌罐，加入一定量水稀釋污泥含水率至90%左右，分別通過計(jì)量設(shè)備加入三氯化鐵和石灰，攪拌反應(yīng)5～10 min后，泵送至彈性板框壓榨機(jī)，經(jīng)壓濾脫水后，最終出泥含水率約60%。

2.2 工藝說明

本工程設(shè)計(jì)范圍包括污泥調(diào)理攪拌預(yù)處理系統(tǒng)、高壓壓濾系統(tǒng)，內(nèi)容包括深度脫水工藝流程的設(shè)計(jì)、脫水車間的設(shè)計(jì)、污泥調(diào)理劑的選擇。污泥調(diào)理改性深度脫水是通過添加脫水調(diào)理劑對(duì)污泥進(jìn)行改性，降低污泥的持水性，通過高壓壓濾進(jìn)一步降低污泥的含水率和臭度：含水率≤60%，臭度降低到3級(jí)以下。

污泥調(diào)理壓濾的工藝流程如圖1所示，處理的核心是通過工程設(shè)施和手段，將污泥和調(diào)理劑快速有效地混合均勻，而后泵入彈性板框高壓壓榨機(jī)，經(jīng)壓濾深度脫水，使出料污泥達(dá)到改性要求，便于最終處置或后續(xù)資源化利用。1)污泥進(jìn)料系統(tǒng)主要為污泥抓斗，保證污泥順暢地送入攪拌反應(yīng)罐。2)污泥攪拌反應(yīng)系統(tǒng)包括污泥攪拌罐、調(diào)理劑儲(chǔ)倉、調(diào)理劑定量送料螺旋機(jī)。調(diào)理劑存儲(chǔ)車間內(nèi)設(shè)有調(diào)理劑料倉、物料提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)等設(shè)施。這些設(shè)施可穩(wěn)定高效地將車間內(nèi)存儲(chǔ)的調(diào)理劑輸送到污泥攪拌設(shè)備中去。污泥和調(diào)理劑按設(shè)計(jì)配比進(jìn)入攪拌反應(yīng)罐，經(jīng)5～10 min攪拌反應(yīng)，改性污泥落入改性污泥儲(chǔ)池。3)彈性板框高壓壓榨系統(tǒng)包括彈性板框高壓壓榨機(jī)、污泥輸送氣動(dòng)隔膜泵、皮帶輸送機(jī)等。改性后的污泥由氣動(dòng)隔膜泵泵送入彈性板框高壓壓榨機(jī)中，經(jīng)加壓脫水后，污泥落至皮帶機(jī)上送出。壓濾液部分回流，部分經(jīng)管道收集后排入污水廠的污水管網(wǎng)。

圖1 污泥調(diào)理改性深度脫水技術(shù)工藝路線

本項(xiàng)目的壓濾系統(tǒng)核心設(shè)備采用TJEE-WNYZ自動(dòng)清洗彈性板框高壓壓榨機(jī),具有液壓自動(dòng)壓緊、自動(dòng)拉板、自動(dòng)保壓、自動(dòng)集液、自動(dòng)脫料、自動(dòng)集料等功能,且生產(chǎn)能力大,脫水效果好，泥餅含水率低。該壓榨機(jī)最大的創(chuàng)新及優(yōu)勢(shì)在于采用彈性板框結(jié)構(gòu)(圖2)。當(dāng)濾室充滿污泥時(shí)，液壓增壓使濾板壓縮從而為濾室的進(jìn)一步壓縮提供空間,并將液壓傳遞到污泥上,促使污泥快速脫水。

與普通板框壓濾機(jī)相比,彈性板框高壓壓榨機(jī)工作時(shí),依靠彈性介質(zhì)的伸縮來壓榨濾室中的污泥,壓縮后可進(jìn)一步增壓至2 MPa,大大提高了濾料的脫水效率，處理能力是傳統(tǒng)板框壓濾機(jī)的3～5倍。與隔膜板框壓濾機(jī)相比,彈性板框無需另外的油壓設(shè)備,完全靠彈性介質(zhì)收縮來壓迫濾室中的污泥,從而降低了能耗,提高了生產(chǎn)效率(保壓30～50 min)。

2.3 工藝參數(shù)

本工程采用的污泥調(diào)理壓榨深度脫水工藝各工藝段的工程參數(shù)如下表1所示。過濾面積200 m2的TJEE-WNYZ自動(dòng)清洗彈性板框高壓壓榨機(jī)每日工作24 h,可滿足本工程的處理規(guī)模。

表1 污泥調(diào)理壓榨深度脫水工藝參數(shù)

2.4 設(shè)備參數(shù)

污泥調(diào)理壓榨深度脫水設(shè)備見表2。

表2 污泥調(diào)理壓榨深度脫水設(shè)備一覽

2.5 運(yùn)行效果

該工程進(jìn)入穩(wěn)定的運(yùn)行期后，每日處理80%含水率污泥90～100 t，出泥含水率低于60%，2013年5月的泥質(zhì)檢測(cè)均值如下表3所示。脫水車間如下圖3所示。

表3 污泥調(diào)理壓榨深度脫水效果

圖3 污泥深度脫水車間現(xiàn)場(chǎng)

3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該工程設(shè)備總投資為265萬元，投入的設(shè)備如上表2所示。其中設(shè)備總裝機(jī)功率為168 kW，運(yùn)行時(shí)的功率約為120 kW；每日用水量約為50 m3/t。運(yùn)行成本主要包括調(diào)理劑費(fèi)用，水、電費(fèi)，人員工資，備件費(fèi)和設(shè)備維護(hù)管理，設(shè)備折舊等費(fèi)用。具體費(fèi)用分析如下表4和5所示。

表4 處理成本基本數(shù)據(jù)

表5 單位處理成本

4 結(jié)論

本工程采用了“石灰調(diào)質(zhì)＋彈性板框高壓壓榨機(jī)”脫水工藝，主要處理對(duì)象為張家港某污水廠及周邊工業(yè)污水廠產(chǎn)生的80%的預(yù)脫水污泥，每日處理80%含水率污泥90～100 t，出泥含水率基本穩(wěn)定在60%以下，達(dá)到CJT 249-2007《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，且經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，值得類似工程借鑒參考。

[1] 李欣,蔡偉民.污泥調(diào)理劑與有機(jī)高分子絮凝劑聯(lián)合作用對(duì)污泥脫水性能影響的研究[J].凈水技術(shù),2009,28(3)：40-44.

[2] Kopp J.,Dichtl N..Prediction of full-scale dewatering results ofsewage sludges by the physical water distribution[J].Water Science and Technology,2001,43(11)：135-143.

[3] 潘勝,黃光團(tuán),譚學(xué)軍,孫曉.Fenton試劑對(duì)剩余污泥脫水性能的改善.凈水技術(shù),2012,31(3)：26-31.

[4] Li H,Jin Y,Mahar R B,et al.Effects and model of alka－line waste activated sludge treatment[J].Bioresource Tech－nology, 2008,99(11)：5140-5144.

[5] Banu Omree，Aame P Vesilind.DeveloPment of an improved synthetic sludge：a PossibleSurrogate for studying aetviated sludge dewatering charaeteristies.Wat.Res.，2003,34(4)：1069-1078.

[6] 周健,羅勇,龍騰銳,苗利利.胞外聚合物、Ca2+及pH值對(duì)生物絮凝作用的影響[J].中國環(huán)境科學(xué)，2004,24(4)：54－58.

[7] 周健,龍騰銳，苗利利.胞外聚合物EPS對(duì)活性污泥沉降性能的影響研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24(4)：613－618.

Research for Conditioningamp;Dewatering Process of Sewage Sludge

WANG Baoying

(Shanghai Tongji Environmental Engineering and Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200092,China)

Chemical conditioner is the most commonly method for adjusting sludge characteristics.Alkali conditioner is widely used in the sludge dewatering,because of no corrosion and easy operation.Dehydration processquot;lime conditioner+elastic highpressure plate-and-frame filter pressquot;was applied to the program in Zhang Jiagang.Analyze the technological process,technological parameter and economic indicators of this project.Practice has proved that moisture content of output sludge after dehydration process is stability under 60%,which meet the requirement of The urban sewage treatment plant sludge landfill disposal standardquot;.The main equipment in this project is TJEE-WNYZ Elastic high-pressure plate-and-frame filter press,with automatic cleaning function.Daily cost of sludge treatment is RMB 95.35.

sludge conditioner;deep dewatering;elastic plate-and-frame;high-pressure filter press

X703.1

B

1004-4345(2014)05-0081-03

2014-08-25

汪寶英(1982—),女,碩士,主要研究方向?yàn)闈B濾液處理、固體廢棄物處理處置與資源化。