PFS與草木灰協同調理污泥的工程試驗研究

何濤+鄭杰+劉幫樑

摘要：指出了在市政污水廠污泥深度處理中，以“PFS+草木灰”作為調理劑，通過高壓板框機壓濾脫水，可將污泥含水率降低至55%以下，泥餅的營養成分、熱值等較“FeCl3+生石灰”調理法有了明顯改善，脫水泥餅更適合堆肥、土地利用和焚燒等資源化處置。

關鍵詞：草木灰；污泥；含水率；調理

中圖分類號：X705

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0070-03

1 引言

污泥深度脫水作為污泥處置的關鍵環節，其重要性已逐步得到業內認可。污泥經機械脫水后剩余水分主要是吸附水和內部水，需經過化學或物理方式改變污泥脫水性能[1]。國內外對于污泥深度脫水調理劑也進行了大量的研究，多以“FeCl3+生石灰”聯合調理為主，此法生產的泥餅在堆肥、焚燒和土地利用等最終處置上存在局限性，泥餅最終去向主要為填埋[2～3]，不符合污泥的資源化處置方向，因此選擇既能改善污泥脫水性能又有助于污泥后期資源化處置的調理劑是當下深度脫水主要研究趨勢。

本文是通過污泥深度脫水工藝，以草木灰作為主要調理劑，通過工程試驗運行數據和泥餅指標檢測數據進行分析，得出結論。

2 試驗準備與試驗過程

2.1 污泥來源

此次試驗污泥來源于安徽省阜陽市潁南污水處理廠生化單元排放的剩余污泥，污泥含水率約99%。

2.2 試驗場地及設施

本次工程試驗場地為該廠的污泥深度脫水車間，利用該廠現有的高壓壓濾脫水設備。

2.3 試驗藥劑

本次試驗使用的藥劑為：草木灰、PFS（鐵鹽）、絮凝劑、石灰、FeCl3。

草木灰為植物（草本和木本植物）燃燒后的殘余物，具備了植物所含的所有礦質元素，其中含量最多的是鉀元素 [4]。本次試驗所用草木灰為阜陽市秸稈發電廠焚燒后剩余的爐灰，經預處理后的產品，粒度為200目，相關數據見表1。

2.4 試驗工藝及過程

（1）污泥濃縮系統：污水處理廠貯泥池剩余污泥經管道泵抽入污泥轉鼓濃縮機，添加絮凝劑，經過濃縮后的污泥（含水率約95%）進入暫儲槽備用。

（2）污泥調理系統：濃縮后的污泥通過污泥泵送至污泥調理池中，向污泥調理池自動投加調理藥劑（鐵鹽和草木灰/鐵鹽+石灰），進行混合攪拌對污泥進行調理改性處理。

（3）污泥深度脫水：高壓污泥泵將調理后的污泥通過一定的控制流程，按照設計的壓力及時間，完成污泥的壓濾脫水。

（4）污泥卸泥及堆放：完成壓濾后，系統將進入自動卸泥流程，將壓濾后的污泥通過螺旋輸送機輸送至泥餅儲存斗堆放，其含水率在60%以下。

其中“FeCl3+生石灰”為該污水廠長期使用的藥劑，本次直接采用廠區運行數據（圖1）。

3 試驗結果與討論

3.1 泥餅特征

脫水污泥泥餅特征見表2。

3.2 泥餅檢測結果及分析

以阜陽潁南污水處理廠的脫水污泥作為檢測對象，污泥檢測結果如表3。

從表3可以看出，用草木灰作為調理劑，泥餅2的熱值比泥餅1增加了317 kCal/kg，且泥餅2的調理劑未使用三氯化鐵，減少了泥餅中的氯含量，泥餅2比泥餅1更適合于焚燒處置，焚燒過程中有效減少了二噁英的產生；對比泥餅1，泥餅2中的有機物含量增加了10.4%，總鉀含量增加了5%，總氮和總磷的含量相差很小，pH值接近中性，當泥餅用于堆肥時，泥餅2顯示出了優勢，特別是其含有的鉀元素，很大程度上提高了堆肥產品的肥性，增加堆肥產品的市場競爭力，堆肥作為污泥處置與利用最資源化的方法非常適合泥餅2的最終化處置；泥餅2的含水率比泥餅1增加了4.2%，在減少污泥含水率方面，生石灰對于污泥的調理效果明顯要強于草木灰。

以“PFS+草木灰”作為調理劑生產出的高干脫水污泥不僅在污泥的焚燒和堆肥處置上具有可行性，而且在污泥的土地利用上也具有很好的利用價值。從表3中可以看出，泥餅2中的pH值、總養分、有機物含量以及重金屬含量等主要指標都符合園林綠化用泥質及土地改良用泥質國家規范中的要求[5～6]，剛生產出的泥餅2經過二次晾干后，含水率完全可以達到50%以下，能滿足污泥各種處置方式中對于泥餅的含水率要求。

3.3 工藝運行數據及成本分析

試驗數據來自阜陽潁南污水處理廠污泥深度脫水工程試驗運行數據記錄，該廠壓濾機過濾面積100 m2，進料壓力1.2 MPa，最大壓榨壓力5.0 MPa，表4為投加比例為絕干污泥比例的工程試驗數據。

從表4中的相關數據可以看出以下結論：

①PFS投加量在4.5%～6.5%之間，草木灰投加量在25%～35%之間，經過高壓板框壓濾機壓濾后，含水率可以達到50%～61%，壓濾周期為89～105 min。

②PFS投加量一定，污泥含水率隨著草木灰投加量增加相應降低，壓濾機運行周期變化不大，隨著草木灰添加量的增加，壓濾機處理能力將降低。

③草木灰投加量一定，泥餅含水率隨著PFS投加量增加而降低，但超過5.5%時已不夠明顯。

④PFS投加量5%，草木灰投加量30%，可滿足含水率降低到55%以下。

試驗中采用的草木灰均來自于當地秸稈發電廠，草木灰的成本費用主要來自于運輸費和 人工裝卸費用，與石灰比較，具體運行數據見表5。

4 結論

（1）“PFS+草木灰”作為污泥高干脫水調理劑比傳統方式“FeCl3+生石灰”的聯合調質生產出的泥餅在有機物含量、熱值和酸堿度方面都有了改善，泥餅的熱值達到2224.6 kCal/kg，有機物含量38.4%，pH值為6.9，鉀含量為11.3 g/kg。泥餅混合焚燒時，可減少二噁英生成所需原料；用于堆肥時，污泥中鉀等營養成分提高了有機肥產品的肥效。

（2）采用“PFS+草木灰”調理劑，泥餅的含水率、有機物、總養分和重金屬等指標符合污泥園林綠化和土地改良用泥質標準要求。

（3）以“PFS+草木灰”作為調理劑在距離草木灰原產地較近的地區，其運行成本大幅低于“FeCl3+生石灰”調理劑。

參考文獻：

[1]吳學偉.基于兩級液態調質理論的污泥處理處置技術[M]. 北京：科學出版社，2009.

[2]謝小青，黃珍藝，戴蘭華，等.廈門城市污泥深度脫水處理及資源化利用研究[J].中國給水排水， 2010，26（5）：138～140.

[3]何文遠，楊海真，顧國維.酸處理對活性污泥脫水性能的影響及其作用機理 [J].環境污染與治理，2006，28（9）：680～682.

[4]高頡，張巖峰，張傳磊等.提高草木灰中各元素的有效性研究[J].東北師大學報（自然科學版），2011，43（4）：154～156.

[5]國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T24600.城鎮污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質[S].北京：中國標準出版社，2009.

[6]國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T23468.城鎮污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質[S].北京：中國標準出版社，2009.