污水廠污泥調理深度脫水工藝研究

汪寶英

(上海同濟環境工程科技有限公司,上海市200092)

污水廠污泥調理深度脫水工藝研究

汪寶英

(上海同濟環境工程科技有限公司,上海市200092)

化學調理是調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備、易于操作等優點，被廣泛應用于污泥調理深度脫水工程。以某采用“石灰調質＋彈性板框高壓壓榨機”脫水工藝的工程為例，分析了該工程的工藝流程、工藝參數及經濟指標。實踐證明，該工程出泥含水率基本穩定在60%以下，達到《城鎮污水處理廠污泥處置 混合填埋泥質標準》，噸污泥處理成本為95.35元。

污泥調理；深度脫水；彈性板框；高壓壓濾

近幾年我國污泥處理行業發展速度較快，受益于污泥處理行業生產技術不斷提高以及下游需求市場不斷擴大，污泥處理行業在國內和國際市場上發展形勢都十分看好。根據住建部的統計數據，“十二五”期間全國城鎮污泥處理處置規模將達到25 000 kt/a(80%含水量)。污泥處理處置技術路線的選擇堅持污泥土地利用為主，協同焚燒或建材利用、污泥填埋等處置方式為輔，但無論后續采用哪種技術對污泥進行處置和利用，污泥脫水都是十分關鍵的步驟。

目前，機械脫水是污泥脫水的主要方式。常用的脫水機械模式有帶式壓濾、真空過濾、板框壓濾和離心等。在機械脫水前必須對污泥采取一定的調理措施來改善污泥的脫水性能，而化學調理是調理污泥最常用的方法。化學調理劑一般包括無機絮凝劑和有機高分子絮凝劑[1]，然而一些研究顯示[2]，這些污泥調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構，使污泥中更多的結合水轉化為易于脫除的自由水[3]的調理劑，從而使污泥的可脫水程度得到提高。

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

1 調質工藝原理

化學調理是通過向污泥中投加調理劑，產生電性中和和吸附架橋的作用，破壞污泥膠體顆粒的穩定，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、網捕等作用，改變大顆粒污泥的穩定性，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方面改變污泥的脫水性能：1)提高pH值，加強鐵鹽的水解、絮凝作用；2)通過與污泥中腐殖酸的作用形成多網格狀的骨架，增強絮體的強度，降低可壓縮性，在壓濾機的高壓擠壓下，仍可保持透水性濾層；3)石灰破壞以蛋白質為基礎的細胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的細胞組織和油質，釋放污泥顆粒中的細胞水。

2 工程實例

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或焚燒對進泥含水率的要求，新建污泥深度處理設施采用石灰調質＋彈性板框高壓壓榨機脫水工藝，出泥含水率基本可達60%。目前主要處理對象為污水廠及周邊工業污水廠產生的80%的預脫水污泥。

該工程日產污泥20 tDS/d，含水率80%。預脫水后的污泥進入新建儲泥池，通過行車抓斗送入調理攪拌罐，加入一定量水稀釋污泥含水率至90%左右，分別通過計量設備加入三氯化鐵和石灰，攪拌反應5～10 min后，泵送至彈性板框壓榨機，經壓濾脫水后，最終出泥含水率約60%。

2.2 工藝說明

本工程設計范圍包括污泥調理攪拌預處理系統、高壓壓濾系統，內容包括深度脫水工藝流程的設計、脫水車間的設計、污泥調理劑的選擇。污泥調理改性深度脫水是通過添加脫水調理劑對污泥進行改性，降低污泥的持水性，通過高壓壓濾進一步降低污泥的含水率和臭度：含水率≤60%，臭度降低到3級以下。

污泥調理壓濾的工藝流程如圖1所示，處理的核心是通過工程設施和手段，將污泥和調理劑快速有效地混合均勻，而后泵入彈性板框高壓壓榨機，經壓濾深度脫水，使出料污泥達到改性要求，便于最終處置或后續資源化利用。1)污泥進料系統主要為污泥抓斗，保證污泥順暢地送入攪拌反應罐。2)污泥攪拌反應系統包括污泥攪拌罐、調理劑儲倉、調理劑定量送料螺旋機。調理劑存儲車間內設有調理劑料倉、物料提升機、螺旋輸送機等設施。這些設施可穩定高效地將車間內存儲的調理劑輸送到污泥攪拌設備中去。污泥和調理劑按設計配比進入攪拌反應罐，經5～10 min攪拌反應，改性污泥落入改性污泥儲池。3)彈性板框高壓壓榨系統包括彈性板框高壓壓榨機、污泥輸送氣動隔膜泵、皮帶輸送機等。改性后的污泥由氣動隔膜泵泵送入彈性板框高壓壓榨機中，經加壓脫水后，污泥落至皮帶機上送出。壓濾液部分回流，部分經管道收集后排入污水廠的污水管網。

圖1 污泥調理改性深度脫水技術工藝路線

本項目的壓濾系統核心設備采用TJEE-WNYZ自動清洗彈性板框高壓壓榨機,具有液壓自動壓緊、自動拉板、自動保壓、自動集液、自動脫料、自動集料等功能,且生產能力大,脫水效果好，泥餅含水率低。該壓榨機最大的創新及優勢在于采用彈性板框結構(圖2)。當濾室充滿污泥時，液壓增壓使濾板壓縮從而為濾室的進一步壓縮提供空間,并將液壓傳遞到污泥上,促使污泥快速脫水。

與普通板框壓濾機相比,彈性板框高壓壓榨機工作時,依靠彈性介質的伸縮來壓榨濾室中的污泥,壓縮后可進一步增壓至2 MPa,大大提高了濾料的脫水效率，處理能力是傳統板框壓濾機的3～5倍。與隔膜板框壓濾機相比,彈性板框無需另外的油壓設備,完全靠彈性介質收縮來壓迫濾室中的污泥,從而降低了能耗,提高了生產效率(保壓30～50 min)。

2.3 工藝參數

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

表1 污泥調理壓榨深度脫水工藝參數

2.4 設備參數

污泥調理壓榨深度脫水設備見表2。

表2 污泥調理壓榨深度脫水設備一覽

2.5 運行效果

該工程進入穩定的運行期后，每日處理80%含水率污泥90～100 t，出泥含水率低于60%，2013年5月的泥質檢測均值如下表3所示。脫水車間如下圖3所示。

表3 污泥調理壓榨深度脫水效果

圖3 污泥深度脫水車間現場

3 經濟指標

該工程設備總投資為265萬元，投入的設備如上表2所示。其中設備總裝機功率為168 kW，運行時的功率約為120 kW；每日用水量約為50 m3/t。運行成本主要包括調理劑費用，水、電費，人員工資，備件費和設備維護管理，設備折舊等費用。具體費用分析如下表4和5所示。

表4 處理成本基本數據

表5 單位處理成本

4 結論

本工程采用了“石灰調質＋彈性板框高壓壓榨機”脫水工藝，主要處理對象為張家港某污水廠及周邊工業污水廠產生的80%的預脫水污泥，每日處理80%含水率污泥90～100 t，出泥含水率基本穩定在60%以下，達到CJT 249-2007《城鎮污水處理廠污泥處置 混合填埋泥質標準》，且經濟指標良好，值得類似工程借鑒參考。

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

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[7] 周健,龍騰銳，苗利利.胞外聚合物EPS對活性污泥沉降性能的影響研究[J].環境科學學報，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,主要研究方向為滲濾液處理、固體廢棄物處理處置與資源化。