污泥連續(xù)深度脫水

發(fā)布日期：2019-07-26 06:14:56　瀏覽次數(shù)：1034

一、概述
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國目前的城市污水處理廠約2200座，隨著中國城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理廠仍不斷增加，污泥產(chǎn)量也呈持續(xù)快速增長之勢。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國每年產(chǎn)生含水80%的濕污泥為3000多萬噸，并逐年以10 %左右遞增。
長期以來，我國在污水處理廠從設(shè)計到運行，普遍存在“重水輕泥”的傾向。污水處理廠出水水質(zhì)是達(dá)標(biāo)了，但污泥處理處置基本處于緩慢發(fā)展?fàn)顟B(tài)。要解決污泥處理處置問題，首先必須強化污泥“處理”與“ 處置”的基本概念問題。污泥處理是將飽含水份的原生污泥，通過濃縮、脫水及后續(xù)的生物活化處理使其達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)。污泥處置是在污泥減量化、穩(wěn)定化處理后進(jìn)行的最終處理。
我國城鎮(zhèn)污水廠普遍采用機械方式對污泥進(jìn)行脫水，脫水污泥含水率一般在75～85％，呈膠質(zhì)粘結(jié)狀。污泥具有“四高”特點：一是含水率高；二是有機物含量高，很容易腐爛惡臭；三是重金屬含量較高；四是病菌含量高，含有大量的細(xì)菌、寄生蟲、病毒。污泥不經(jīng)過無害化處理，任意棄置，簡單填埋，容易污染空氣、土壤和水源，嚴(yán)重威脅人體健康和環(huán)境安全，污泥具有“環(huán)境殺手”之稱，因此世界上許多國家將污泥視為“危險品”，污泥造成二次污染后再去治理，將付出更高代價。
據(jù)《中國污泥處理處置市場報告(2010版)》調(diào)研結(jié)果顯示，我國污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，有80%沒有得到妥善處理，污泥隨意堆放及所造成的污染與再污染問題已經(jīng)凸顯出來，并且引起了社會的關(guān)注和國家的重視。2010年初，住建部副部長仇保興稱，“十二五”將重點放在污泥處置等方面，應(yīng)“千方百計地將污泥處置搞上去”，鼓勵污泥無害化后進(jìn)行土地綜合利用。2010年11月26日，國家環(huán)境保護(hù)部下發(fā)了《關(guān)于加強城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》，《通知》明確要求：污泥處理處置應(yīng)遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化的原則。污水處理廠新建、改建和擴建時，污泥處理設(shè)施（污泥穩(wěn)定化和脫水設(shè)施）應(yīng)當(dāng)與污水處理設(shè)施同時規(guī)劃、同時建設(shè)、同時投入運行。不具備污泥處理能力的現(xiàn)有污水處理廠，應(yīng)當(dāng)在本通知發(fā)布之日起2年內(nèi)建成并運行污泥處理設(shè)施。污水處理廠以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下。要因地制宜，推動通過填埋、焚燒、建材綜合利用，現(xiàn)有工業(yè)窯爐（如電廠鍋爐、水泥窯等）共處置等方式，提高污泥無害化處置率。透過《通知》精神，可謂“機遇與挑戰(zhàn)并存，希望與困難同在”
二、污泥特性與脫水難度
要實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和綜合利用，達(dá)到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的處置目標(biāo)，污泥脫水是污泥處理處置的前提，只有污泥水分降至60%以下，資源化綜合利用才有可能。污泥處理技術(shù)的關(guān)鍵是拿掉水分，然而污泥的特性又決定了污泥脫水處理的難度。這是因為：
污泥中所含水分大致分為四類：A、間隙水；B、毛細(xì)結(jié)合水；C、表面吸附水；D、內(nèi)部水。第一種稱為“自由水”，后三種稱為“束縛水”。這四種水除了間隙水可以以物理方式壓濾以外，其他三種水表面具有強大的負(fù)電子包裹著，它不能以物理壓濾析出。顆粒間的間隙水，約占污泥水分的70%；毛細(xì)水，污泥顆粒間的毛細(xì)管水，約占20%；顆粒的吸附水及顆粒內(nèi)部水約占10%，污泥脫水的對象是顆粒間的間隙水。如圖：

污泥之所以含有大量的水分，除了間隙水外，另有很大一部分是由于其顆粒表面特性和污泥團(tuán)的結(jié)構(gòu)所決定的。污泥顆粒表面吸附有各種荷電離子以及由微生物在其代謝過程中分泌于細(xì)胞體外的胞外聚合物等組成。這些荷電離子和胞外聚合物具有很強的持水性。這些污泥顆粒組成了污泥團(tuán)，形成許許多多的毛細(xì)孔管，污泥顆粒表面所持的水和毛細(xì)孔道中的水都為結(jié)合水，這種束縛水是不能用單純的機械法除掉。
污泥脫水的難易，除與水分在污泥中的存在形式有關(guān)外，還與污泥顆粒的大小，污泥比阻和有機物含量有關(guān)，污泥顆粒越細(xì)、有機物含量越高、污泥比阻越大，其脫水的難度就越大。
另外，由于污泥中含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪及其它碳水化合物等高濃度有機物，導(dǎo)致污泥的粘度較大、含水率較高、固液分離性能差。
三、污泥脫水技術(shù)在國內(nèi)外的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
如要在兩年之內(nèi)達(dá)到環(huán)保部《關(guān)于加強城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》的要求，時間緊、任務(wù)重、難度大。就我國而言，目前業(yè)界脫水技術(shù)大致呈現(xiàn)以下幾種方法：
3.1采用常規(guī)機械壓力脫水的技術(shù)
目前污泥脫水工藝以機械脫水為主，主要有：真空吸濾法、離心法和壓濾法。主要的機械設(shè)備有：轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機、轉(zhuǎn)桶式離心機、板框壓濾、帶式壓濾脫水、螺旋壓榨脫水等。這類型脫水機械脫去的僅是污泥中自由間隙水，雖經(jīng)脫水，污泥水份仍有75%-85%左右。
3.2采用熱力脫水的技術(shù)
熱力脫水一般采用蒸汽、煙氣或其它熱源，它不是一般意義的烘干。常用設(shè)備為槳葉機、套筒機或流化床等，也有以造?；驀婌F形式提高熱效率。由于熱力脫水必須依賴熱源制熱或余熱利用，但由于存在使用蒸汽不經(jīng)濟，利用鍋爐煙道氣影響系統(tǒng)穩(wěn)定，建設(shè)獨立熱源代價大，利用余熱須改動原有工藝設(shè)施等因素，再者，干化后要資源化利用，且不能因脫水而破壞污泥原賦有的熱值。因此，從某種意義上講，熱力干化是以熱能置換，是“以熱換熱”，出現(xiàn)嚴(yán)重的熱平衡負(fù)效應(yīng)，但其結(jié)果是“以大置小、得不償失”。
3.3采用添加固體粉末改性+板框壓濾機壓濾技術(shù)
添加固體粉末進(jìn)行污泥改性，使改性后污泥經(jīng)板框壓濾機將污泥脫水至含水率60%以下，但添加的固體粉末量較大，只是增加了污泥中固體含量，增加了污泥中灰分，降低了污泥中的有機物含量和熱量等。脫水間斷性，不可連續(xù)性脫水。
3.4采用新型板框壓濾機壓濾脫水的技術(shù)
目前所謂的“新型”板框壓濾機，只不過增加了一層橡膠隔膜，隔膜內(nèi)只可能瞬間通入0.6-0.8Mpa壓縮空氣或水，對污泥瞬間施壓脫水，使污泥含水率有可能降低至70%-75%左右。
3.5采用污泥表面活化破壁改性解放束縛水匹配機械即壓濾又壓榨相結(jié)合的集成技術(shù)
此項技術(shù)系沿用1979年西方發(fā)達(dá)國家興起的污泥脫水技術(shù)思路，而在我國引用至今也有7-8年的歷史，其核心主要通過“無機化學(xué)納米調(diào)質(zhì)與板框壓濾壓榨匹配”，此技術(shù)目前正在興起發(fā)展中。
公司根據(jù)西方發(fā)達(dá)國家提出的污泥處理技術(shù)思路，結(jié)合我國國情和節(jié)能減排環(huán)保政策，在廣泛學(xué)習(xí)和研究國內(nèi)同行有關(guān)污泥處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，集眾家之所長，摸索出了一整套適合我國國情的污泥處理實用醒新技術(shù)-污泥表面活化破壁改性與機械壓濾壓榨深度脫水集成技術(shù)，并在關(guān)聯(lián)節(jié)點做了不斷優(yōu)化完善，目前已走向市場。
四、設(shè)計原則
4.1、嚴(yán)格執(zhí)行國家現(xiàn)行的環(huán)保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，遵守國家和地方環(huán)保的有關(guān)法律、法規(guī)；
4.2選用先進(jìn)、合理、可靠的處理工藝，在確保處理達(dá)標(biāo)的前提下，做到操作簡單、管理方便、占地小、投資省、運行費用低；
4.3本工程系環(huán)境工程,尤其要注意環(huán)境保護(hù),避免和減少二次污染。要求改善勞動衛(wèi)生條件，貫徹安全生產(chǎn)和清潔文明生產(chǎn)的方針；
4.4為了提高污泥深度處理站管理水平，設(shè)計采用PLC全自動程序控制，減輕操作人員的勞動強度；
4.5合理選用優(yōu)質(zhì)配件，降低能耗，提高工作效益和使用壽命，降低系統(tǒng)運行成本；
4.6在工藝設(shè)計時，有較大的靈活性，可調(diào)性。采用一套1.5t/h污泥深度處理設(shè)備，以提高系統(tǒng)的靈活性、可變性、適應(yīng)性和先進(jìn)性；
4.7因地制宜，合理布局，有效地利用空間和場地。
五、技術(shù)工藝流程
連續(xù)帶式污泥深度脫水技術(shù)的工作流程見圖1。

圖1連續(xù)帶式污泥深度脫水工藝流程圖

其工作主要包括以下幾個工程：
第一步：一次脫水污泥和污泥改性劑在污泥改性混合機內(nèi)快速、均勻的混合。改性劑主要作用原理：破壞細(xì)胞壁、使膠體脫穩(wěn)，從而起到降低污泥持水性的作用，使結(jié)合水轉(zhuǎn)化為“脫穩(wěn)水”；使污泥“顆粒華”、“孔隙化”，有利于后續(xù)深度脫水階段的分布和脫水。
第二步：改性后污泥輸送到連續(xù)深度脫水壓榨機，在高壓、密集作用力下實現(xiàn)污泥脫水。
連續(xù)深度脫水壓榨機主要工作原理：反復(fù)、多次高壓壓榨改性污泥，使壓榨污泥形成5-10mm多孔隙薄片狀（見圖2），確保脫穩(wěn)后的水分被充分?jǐn)D出。
注：過厚和過于密實的泥餅將造成脫穩(wěn)后水分仍滯留在泥餅內(nèi)部。
第三步：深度脫水后的污泥的持水性大幅度降低，且泥餅孔隙率大，放置固化后污泥含水率持續(xù)降低。

圖2 經(jīng)連續(xù)深度脫水壓榨機深度脫水后泥餅（多孔薄片狀）

六、連續(xù)深度脫水技術(shù)與高壓板框深度脫水技術(shù)的對比

污泥深度脫水方法	連續(xù)深度脫水壓濾工藝	高壓板框深度脫水工藝
應(yīng)用形式	直接以常規(guī)脫水泥餅為進(jìn)料，不需脫水稀釋，直接通過改性機在半固態(tài)下與改性劑混合改性后深度脫水。	需將常規(guī)脫水泥餅先加水稀釋成流態(tài)，加改性劑調(diào)理后深度脫水。
占地面積要求	占地面積小	占地面積較前者大一倍以上。
加藥量	5-8%（同80%含水率污泥的質(zhì)量比）	5-8%（同80%含水率污泥的質(zhì)量比）
單位能耗	電耗：5-8kwh/t泥餅。設(shè)備持續(xù)運作，對電網(wǎng)沖擊負(fù)荷低。	電耗：＞15kwh/t泥餅。設(shè)備間斷運作，對電網(wǎng)沖擊負(fù)荷高。
配套設(shè)備	配套設(shè)備少，均為常規(guī)設(shè)備。	配套數(shù)量多，且含高壓、高功率設(shè)備。
脫水效果	深度壓榨后泥餅呈薄片狀，厚度5-10mm，晾曬或堆積后含水率迅速下降到60%以下。	濾餅呈塊狀，厚度20-30mm，水分不容易進(jìn)一步出來。
操作	連續(xù)運作，泥餅無需人工鏟落，管理要求低。	間歇式操作，每次壓濾需要保壓2-6小時；泥餅一般需要人工鏟落，管理難度高。

相比板框污泥深度脫水工藝，連續(xù)污泥深度脫水工藝具有工藝簡單、占地少、能耗低、脫水效果好、污泥減量率高、操作連續(xù)簡便等顯著優(yōu)勢，可節(jié)約占地50%以上，節(jié)約投資40%以上。

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污泥連續(xù)深度脫水

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