处理污泥的工艺过程

处理污泥的工艺过程污泥处理的主要目的是减少水分，为后续处理、利用和运输创造条件；消除污染环境的有毒有害物质；回收能源和资源。污泥的处理工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等方法以及最终处理。污泥的浓缩。污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积．为后续处理创造条件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其他浓缩方法。污泥消化。为了减少污泥量，防止污染环境和提高利用价值，一般需经过消化处理。污泥消化即是借助微生物的代谢作用，使污泥中有机物质分解成稳定的物质，去除臭味，杀死寄生虫卵，减少污泥体积．回收利用消化过程中所产生的沼气。污泥脱水与干化。污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在96％左右，体积很大，不便于运输和使用，需要进一步脱水干化处理，其主要方法有自然蒸发法和机械脱水法两种。污泥焚烧。污泥干化后．含水仍达10％一15％，体积仍较大，通过焚烧可将污泥中水分和有机杂质完全去除．并杀灭病原微生物。有些污泥含有有毒物质而不宜作农肥，或因其他原因使污泥难以利用时，为防止污染．也采用焚烧方法。焚烧污泥的装置为焚烧炉。(5)污泥的最终处理。污泥含有重金属离子等有毒物质时，还须做最终处理，深埋或投弃海洋。但一般极少进行最终处理，而是在处理过程中随时使用。污泥脱水设备选型96％，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。本文就国内污水处理厂经常选用的压滤机（包括带式压滤机及板框式压滤机）和离心式脱水机的工作原理、设备选型时需重点考虑的问题以及维护运行成本等作一介绍。1.带式压滤脱水机中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。滤带驱动系统构成。作机型选择时，应从以下几个方面加以考虑：（l）滤带。要求其具有较高的抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点，同时还应考虑污泥的具体性质，选择适合的编织纹理，使滤带具有良好的透气性能及对污泥颗粒的拦截性能。（2）辊压筒的调偏系统。一般通过气动装置完成。（3）滤带的张紧系统。一般也由气动系统来控制。滤带张力一般控制在0.3－0.7MPa，常用值为0．5MPa。（4）带速控制。不同性质的污泥对带速的要求各不相同，即对任何一种特定的污泥都存在一个最佳的带速控制范围，在该范围内，脱水系统既能保证一定的处理能力，又能得到高质量的泥饼。耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时，由于带式压滤脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家可以生产这种设备。在污水处理工程建设决策时，可以选用带式压滤机以降低工程投资。目前，国内新建的污水处理厂大多采用带式压滤脱水机，例如北京高碑店污水处理厂一期工程五台脱水机全部是带式压滤脱水机，自带、辊压筒、滤投入运行以来情况良好，所以在二期设备选型时仍然选用了这种机型。2.离心式脱水机在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。成本都相当高，很不经济。转载的长度越长，污泥的含固率就越高，但转载过长会使性能价格比下降。使用过程中，转载的转速是一个重要的控制参数，控制转毂的转速，使其既能获得较高的含固率又能降低能耗，是离心脱水机运行好坏的关键。目前，多采用低速离心脱水机。在作离心式脱水机选型时，因转轮或螺旋的外缘极易磨损，对其材质要有特殊要求。新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块，以便更换。装配块的材质一般为碳化钨，价格昂贵。以生产小型离心脱水机，如果选择大型离心脱水机，就只能依靠进口，会增加工程投资，同时，离心脱水机受污泥负荷的波动影响较大，对运行人员的素质要求较高，因此一般污水处理厂均不采用离心脱水工艺。但近几年来，随着科技进步，离心式脱水机的脱水技术在国外有了长足进展，例如瑞典AlfaLayal公司生产的螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达30％以上，而且操作是在全封闭的环境中进行，脱水机周围没有任何污泥及污水存在，也没有恶臭气味，可以大大改善运行人员的工作环境，因而受到业界人士的青睐。3.板框式压滤脱水机由凹人式滤板、框架、自动-气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。设备选型时，应考虑以下几个方面：（1）对泥饼含固率的要求。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含固率最高，可达35％，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。（2）框架的材质。（3）滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀，滤布要具有一定的抗拉强度。（4）滤板的移动方式。要求可以通过液压一气动装置全自动或半自动完成，以减轻操作人员劳动强度。（5）滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。与其他型式脱水机相比，板框式压滤机最大的缺点是占地面积较大。以北京高碑店污水处理厂一期工程使用的带式压滤机和鞍山工业污水处理厂使用的板框式压滤机为例作比较：高碑店污水厂处理污水量为50万t／d，污泥产量1852．5m3/d，干物质92．63t／d，采用五台德国KLEIN－KS30型带式压滤机，每台压滤机的基础占地面积仅为2750*3500mm,鞍山污水厂处理水量为22t/d，干物质275t/d，采用六台板框式压滤机，每台压滤机地基础占地面积达2400*12000mm，同时，由于板框式压滤机为间断式运行，效率低，操作间环境较差，有二次污染，国内大型污水处量厂己很少采用。但近了大量开发研制工作，使其适应了现代化污水处理厂的要求，如通过PLC系统控制就可以实现系统全自运方式，其压滤、滤板的移动、滤布的振荡、压缩空气的提供、滤布冲洗、进料等操作全部可通过PLC远端控制来完成，大减轻了工人劳动强度。4.小结择时，应从污泥特性、运行状况、人员素质、对泥饼的要求以及资金、成本等几个方面综合考虑，才能作出相对合理的选择污泥的深度处理概述水是人类生存的基本条件，是影响和制约社会发展的最关键因素。一方面，世界上的大部分地区水资源都严重短缺；另一方面，人口的急剧增长、工业的不断发展，人类又在不断制造大量的污染物，污染着本已稀缺的水资源。水资源短缺与水污染是当前社会和人类共同面临的两大难题。上个世纪以来，随着人与自然关系的不断激化，人们逐渐认识到只有污水处理和污水回用才是解决水资源短缺与水污染的最有效方法。众所周知，目前的污水处理厂是先对污水进行各种物理、化学或生物的方法把污染物从水中分离出来，分离水变成“清洁水”排入水体；再集中处理浓缩了污染“精华”的分离“固体”――－污泥。显然，不彻底解决污泥的处理问题，污泥中的污染物就会再通过各种途径回到大自然，则再好的水处理效果对环保而言都只是掩耳盗铃。将污染物从污泥中彻底去除是解决水污染问题的关键步骤。1污泥处理的任务与方法1.1污泥在实际中的表现干净的水经使用后因其中含有有机物、重金属、病毒、细菌等对人类和自然界会造成危害而称为污水。污水的净化处理一定意义上讲是部分地把这些污染物分离转移至污泥中。相对于污水，污泥的污染成分近似而浓度则要高得多，在实际中表现为：（1）臭味大：众多易腐化的有机物在污泥的处理、运输、储存中发出各种恶臭的气味影响环境；（2）危险性高：污泥中含有大量的病毒、细菌、原生动物及高浓度的锌、铜、铬、铅、镉等重金属、有毒的有机合成物等，对水资源和人体健康都是一种潜在的危险；1.2污泥处理的几大任务污泥处理就是要对污泥进行深度无害化处理，彻底解决污泥对环境的污染及对人类的危害，通常有以下几大任务：（1）减少污泥体积：①在水处理工艺中采用生物或化学的方法直接减少污泥的产生，避免和减少污泥的产生；②在污泥处理系统中提高污泥的含固率；（2）污泥性质稳定：去除污泥中易腐化变质的有机物；（3）污泥无害化：去除污泥中对人体或自然界有危害的病毒、细菌、原生动物和重金属等；（4）污泥的资源化利用：①利用污泥中富含的N、P、K等回收有机肥料，改善土壤条件，促进作物的生长；②利用污泥中大量有机物储藏的热量进行焚烧，回收热能。目前，为达到污泥的最终无害化处理，完整的工艺如下图所示：由上图可知：污泥处理包括污泥浓缩、机械脱水、干化或焚烧及最终废弃物处置四个主要阶段，其中前三个阶段为污泥处理阶段主要特性如下：处理方式作用处理后污泥的含固率处理后污泥的主要成分浓缩减小污泥体积3～8%与原污泥同机械脱水减小污泥体积15%～35%与原污泥同干燥减小污泥体积、稳定污泥性质、无害化40～93%少量有机物和无机灰焚烧减小污泥体积、稳定污泥性质、无害化及热能回用＞99%无机灰1.3污泥处理最终废弃物的处置及要求（1）农业利用：①去除病原体，重金属等避免长期使用对人体及土地的副作用；②具有施用期短，储存期长的特点，应使肥料易于运输、储存、操作，提高卫生条件；③制定全面的施用标准，减少对环境的不良影响，消除用户的不信任；（2）填埋：①尽可能小的体积；②防止二次污染；（3）建筑材料：材料性质稳定，无毒害；（4）投海：已禁止使用。1.4污泥深度处理的必要性污泥处理工艺的选择与污泥性质、最终污泥处置方式、地方行政法规的限制、经济性、处理规模、处理技术、现场条件等息息相关。从以上所述可知，目前只做的浓缩、机械脱水并不能减少污染，也不能满足卫生需要，因此不能满足污泥处置的要求，进行污泥干燥或焚烧的深度处理是污泥处理发展的必然选择。（1）污染去除的要求：浓缩、脱水不能去除污染物，干燥或焚烧是彻底去除污染负荷的有效途径；（2）地方法规的要求：欧洲有些国家禁止没有深度处理的污泥进行处置；（3）最终污泥处置的要求：污泥农业回用、污泥填埋、建筑材料的使用都要求污泥无毒、满足卫生要求；（4）经济性的要求：深度处理后的污泥，其体积仅为脱水污泥的一半至五分之一，减少运输、储存费用，同时减少填埋的费用（欧洲国家填埋的费用以体积计，且价格非常贵200～300欧元／立方米）。（5）工艺发展的保证：污泥干燥和焚烧技术的发展成熟减少了投资和运行费用，提高了处理效率。2污泥的干燥处理工艺干燥是利用热源加热脱水后的污泥，进一步去除污泥中的毛细水，使污泥固体含量达到70%～90%的过程，目前，昂帝欧得利满公司已开发使用了多种干燥工艺，如利用太阳能加热的HELIANTS®工艺，利用高温氧化有机物的MINERALIS®工艺及各种形式的加热干燥工艺。2.1HELIANTS®太阳能干燥工艺将脱水后的污泥放置于温室中，利用太阳能蒸发污泥中的水份即可获得百分之60～80的干化污泥，运行中可利用搅拌轮将污泥翻转平铺在地板上或增加强制通风以提高蒸发效率。这种工艺设计简单，投资运行费用低，但需要很大的占地面积，适合于产泥量较低，污泥用作农业应用，并需长期储存的场合。2.2MINERALIS®高温湿氧化工艺将污泥和纯氧同时导入温度为2900C压力为80～100巴的反应容器中，纯氧在高温、高压情况下不需使用催化剂即可将绝大部分有机物氧化成CO2和水，剩余污泥通过机械脱水干度即可达50～60%以上。湿氧化的工艺适用于污泥非农业利用的场合，脱水泥饼可以填埋或作为建筑原材料。2.3NARATHERM®桨式加热干燥工艺干燥工艺中应用更广泛的还是加热干燥系，所有的加热干燥均需要热源。结构上，除了干燥器以外，还应包括污泥进料器，辅助热源、送气系统，热量回收装置，灰尘控制、灰烬排出、控制系统等。目前的热干燥系中已使用的有转鼓式、圆盘式、螺旋桨式、薄膜式、管式等多种干化系统。干化系统的选择与最终产品的要求、处置方式、污泥类型等密切相关如下图所示。2.3.1工艺流程NARATHERM®工艺是由得利满公司和GOUDA公司共同开发的桨式加热干燥工艺，是欧洲目前使用最广泛的加热工艺，其流程简述如下：2.3.2NARATHERM®工艺主要包括以下几个步骤（1）进料用螺旋输送器将15～35%的脱水污泥送至干燥器的进口，有