污泥自然干化過程中的影響因素

摘 要：通過3個階段試驗，研究市政污泥在自然干化過程中，溫度、濕度、通風、有機質含量等各種因素對污泥含水率變化的影響。結果表明在相同比表面積情況下，有機質越高，污泥自然干燥越慢；溫度越高，濕度越低，通風越大，干燥越快。

關鍵詞：污泥 自然干燥 溫度 濕度 通風條件

中圖分類號：X7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2011）12（a）-0000-00

隨著城市生活污水處理量和處理率的增加， 剩余污泥產生量急速增加。按我國城市污水處理廠的建設規劃以及建設的實際進度，2010年末，我國城市污水的處理量1.6億噸/日，含水率80%的污泥年產量也將達到8萬噸/日。

以廣州市為例，目前全市生活污水處理能力達到465.18萬噸/日(截至2010年12月末)，按每萬噸污水產生污泥5噸計算（含水率80%），則廣州市僅城市生活污水處理所產生的剩余污泥量就達到2326噸/日（帶式壓濾機或離心脫水機出泥按含水率80%計）。

城鎮污水廠市政污泥的大量產生，已引起越來越多的二次污染，并成為城市污水處理行業瓶頸。參照國家“住房和城鄉建設部”09年2月、“國家環保部”10年2月、10年12月的三份文件，污水處理廠產生的剩余污泥的處理要求越來越嚴格（出廠污泥含水率<50%；2年內完成污泥處理設施）。由此可見，國家的污泥處理的重視程度越來越高。從另一方面來看，也看到中國污泥產生量的與日俱增和處理能力嚴重不足、處理手段嚴重落后形成尖銳的矛盾。大量的濕污泥隨意外運、簡單填埋或堆放，致使許多城市“污泥圍城”。污泥處理市場需求是相當大的。

有鑒于此，我們在09年就開始了污泥處理的相關研究工作。污泥自然干燥影響因素試驗歷時50日（10年9月1日至10年10月20日），合共5次試驗。

試驗設計

1.1試驗對象

廣東A污水廠污泥，B污水廠污泥。 堆垛高度H約為6cm、10cm，重量：3kg、9kg兩種

1.2試驗目的

為A公司污泥干化處理項目累積第一手數據、資料。 觀察記錄污泥所含水分在不同溫度、濕度、通風強度情況下，蒸發（干燥）狀況變化以及是否存在有機質發酵情況。

1.3試驗裝置設計

模擬多工藝組合污泥干燥方案中棚屋的性狀，利用太陽能提高溫度，降低濕度，增加通風強度等方面著手；并在試驗過程中逐步改進和完善。下圖為試驗裝置最終狀態圖

圖1、試驗裝置說明圖

1-框架、2-透明有機玻璃板、3-壓面槽鋼、4-小吊扇、5-電源、6-上排氣口、 7-遮雨薄膜、8-溫度濕度 圖例：Ο-全程實施 △-中途實施 未實施

表一：不斷改進試驗總表

試驗測試指標及方法

2.1測量儀器

磅秤、電子溫度濕度測定儀、溫度計、刻度直尺等

2.2測試內容

污泥重量、污泥內部溫度、空氣溫度、空氣相對濕度、污泥體積、起始水率

2.3測試方法

起始污泥含水率測定：

在所取污泥中提取少量污泥，天平稱重后(約5克)用坩堝裝樣品放入烘箱，105℃下烘24小時取出。在干燥器中冷卻后稱重，計算含水率。

污泥重量：

每日稱量污泥重量，計算其重量增減量，并以此為依據計算含水率變化。

空氣溫度、濕度：

每日記錄最高溫度、濕度，最低溫度、濕度及平均溫度、濕度；同時測量試驗裝置內的溫度濕度，記錄。

污泥重量：

每日測量污泥堆垛堆高以及污泥體積，記錄

最終污泥含水率測定：

在污泥自然干燥結束后，天平稱重后(約5克)用坩堝裝樣品放入烘箱，105℃下烘24小時取出。在干燥器中冷卻后稱重，計算最終含水率。

取樣及試驗方法

3.1取樣

到污水廠取污泥，并進行密封。并在當天運輸至試驗場地起堆，進行試驗。

3.2 試驗準備

在8月下旬開始籌備試驗，收集資料，設計實驗方案，制作、安裝實驗裝儀等。

3.2 試驗過程

2010年9月1日開始至10月20日，歷時50日。可分為3個階段。

第一階段：基礎性試驗-準備性初始觀察

第二階段：進行稱量及計算含水率變化

第三階段：增加通風等條件，并取不同性質污泥進行比較

3.3試驗結果

由于試驗遵循循序漸進的方式，我們在第三次的試驗中所測數據相對來說是最為準確和齊全的。就第三次（A廠污泥、B廠污泥）對比性試驗數據，并就此數據作出記錄

3.4 實驗情況推斷

本次試驗通過一些記錄、現象發現以下因素與污泥干燥過程是有關的：

序號狀況變化推斷影響因素

1溫度越高，污泥水分蒸發越快溫度

2空氣相對濕度越低，水分蒸發越快相對濕度

3相同條件下，通風量越大，則蒸發越快通風條件

4結構合理，只要有陽光，實驗裝置內溫升明顯，比室外空氣溫度高8~10℃。夜間和氣溫較低時，需良好的保溫，才可節省能源消耗。試驗裝置結構

5·B廠污泥在含水率＜66%后開始出現發酵現象，泥心溫度較周圍氣溫高2~3℃

·但四次試驗皆未發現佛山某污泥翻堆前后存在溫升現象，每次測量，泥心溫度比周圍氣溫低2~3℃有機質

好氧發酵

·經過約32小時后，B廠污泥含水率也從 66%降低至57%，發酵溫升不太明顯，泥心溫度比堆垛周圍污泥顆粒高

表二：依據上面圖線可推出的結論

4 討論

(1)有機質含量高，污泥干燥相對緩慢；有機質低，干燥相對迅速；

(2)可見，有機質含量高的污泥，污泥本體對水分子的牽制越厲害，污泥分子表面的活化能比較小，如果不進行改性，提高表面活化能，污泥所含水分的干燥不容樂觀；

(3)溫度、濕度、通風量，是本階段“污泥小試的前期試驗”中起較大作用的三個影響因素，但隨著堆垛的增大和增高（比表面積越來越小），好氧發酵的影響程度將會隨著比表面積減少而比重越來越大；

(4)就本次試驗中污泥好氧發酵升溫現象：有以下幾點討論：

好氧發酵的發生條件除了有機質含量要高之外，裝置內氣溫是重要影響因素；

好氧發酵出現明顯溫升時，因為堆體較小，散熱面積大，故溫度并不十分高（約34℃），若隨著堆垛體積增加，溫度會發生相應變化；

(5)干燥過程中，污泥體積減量化非常明顯：

干燥后含水率20%左右體積：10mm（攤鋪面積大致相同的情況下）

干燥前含水率80%左右體積：50mm

約，體積減少80%；下階段計劃將進一步準確測量減量情況。

(6)帶式機污泥干燥較快(片狀)，離心機污泥干燥較慢(團狀)

可以判斷，片狀的污泥表面積大；團狀污泥表面積小；

5 結語

氣溫（陽光）、通風（鼓風）、比表面積、有機質含量高低都是影響污泥自然干燥的重要因素。

其中，氣溫、通風、比表面積該是最重要的因素；而有機質含量多少會影響發酵溫度的高低，故，后續試驗將重點關注這個方面。

參考文獻

【1】王劍飛“城市污泥微氧堆肥資源化處理處置技術研究”東南大學2008

【2】杭世珺，詳解污泥處理處置案例及技術對策，中國水網，2007

【3】趙子定，污泥堆肥化技術研究進展[J]，國外-農業環境保護，1992