預(yù)濃縮調(diào)質(zhì)+高壓隔膜壓濾機(jī)+烘干工藝處理污水廠污泥

鄭賢助，陳 勝，謝 敏

（1.張家港市格銳環(huán)境工程有限公司；2.張家港市環(huán)境監(jiān)察大隊，江蘇 張家港 215600）

預(yù)濃縮調(diào)質(zhì)+高壓隔膜壓濾機(jī)+烘干工藝處理污水廠污泥

鄭賢助1，陳 勝1，謝 敏2

（1.張家港市格銳環(huán)境工程有限公司；2.張家港市環(huán)境監(jiān)察大隊，江蘇 張家港 215600）

隨著環(huán)保要求的提高，污泥的無害性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性變得至關(guān)重要。在過去幾年的污水工藝處理過程中，筆者進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐，論述了預(yù)濃縮調(diào)質(zhì)+高壓隔膜板框+烘干工藝處理城鎮(zhèn)工業(yè)污水處理廠污泥的應(yīng)用情況。工程實(shí)踐表明，該工藝技術(shù)成熟、效果穩(wěn)定、自動化程度高、能耗適中，污泥含水率小于30%，是目前市政、工業(yè)污水處理廠處理污泥較好的工藝之一。

污泥處理；高壓隔膜壓濾機(jī)；污泥烘干

隨著工業(yè)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，土地資源變得彌足珍貴，污泥填埋占地成為日益突出的問題。污泥干化焚燒作為一項新興技術(shù)，可以解決這個問題。污泥干化可以降低含水率，使污泥的體積減少到最?。ㄗ罡呖梢詼p少90%）；污泥焚燒能夠從中汲取能量用來干化污泥或進(jìn)行發(fā)電供熱，可快速分解有機(jī)物從而清除病原體，使污泥徹底無害化。污泥干化焚燒，符合固體廢物處理的3R全過程管理原則，即Reduce（減量化）、Recycle（再循環(huán)）和Reuse（再使用）[1]。

江蘇省某污水集中處理廠，主要接納市政生活污水和工業(yè)廢水，工業(yè)廢水主要是印染企業(yè)廢水，該綜合廢水可生化性高，固體含量多。綜合分析該水質(zhì)特點(diǎn)后，我公司幫助該企業(yè)設(shè)計并建設(shè)了污泥干化處理工程。經(jīng)過三個月的調(diào)試及半年多的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其污泥含水率大幅降低，達(dá)到客戶要求，污泥可用于焚燒。

1 處理規(guī)模

本項目設(shè)計污泥處理規(guī)模為5.0 t/d（絕干泥），采用2臺過濾面積為300 m2的高壓隔膜壓濾機(jī)。處理前原污泥含水率為99%。

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門及業(yè)主要求，本項目壓濾后污泥含水率要求小于60%，烘干后污泥含水率小于30%。實(shí)踐表明，處理后污泥含水率小于30%，符合相關(guān)要求。

2 工藝流程及特點(diǎn)

2.1 工藝流程（見圖1）

圖1 污泥處理工藝流程

2.2 工作原理

含水率較高的污泥由泵送至污泥濃縮池進(jìn)行初步預(yù)濃縮，再經(jīng)污泥濃縮機(jī)進(jìn)一步調(diào)質(zhì)與濃縮，濃縮機(jī)采用帶式濃縮系統(tǒng)，含加藥、混凝、沖洗、主機(jī)等部分，全自動糾偏、報警、連鎖控制。濃縮機(jī)出泥進(jìn)緩沖罐，經(jīng)泵提升進(jìn)調(diào)質(zhì)罐、暫存池，并與調(diào)質(zhì)劑充分混合反應(yīng)后，達(dá)到污泥改性及后道脫水要求；池內(nèi)設(shè)液位計，便于控制與操作，并與前道濃縮機(jī)系統(tǒng)聯(lián)鎖。壓濾操作時將暫存池內(nèi)的污泥通過各壓濾機(jī)進(jìn)料泵泵入高壓隔膜壓濾機(jī)，高壓進(jìn)料過程采用變頻及PLC控制，壓濾機(jī)排出的濾液排回污水池。自動進(jìn)料結(jié)束后啟動清水泵進(jìn)行高壓壓榨，進(jìn)一步降低泥餅的含水率，壓榨結(jié)束進(jìn)行卸泥餅操作。壓出的干泥餅經(jīng)輸送機(jī)收集送入破碎機(jī)破碎，落入污泥料倉，料倉內(nèi)干泥達(dá)到一定量后，可直接裝車外運(yùn)；或進(jìn)入后道污泥烘干系統(tǒng)進(jìn)一步烘干，使含水率小于30%，這樣可以大大減少污泥產(chǎn)量。

2.3 主要處理工藝

2.3.1 污泥濃縮

污泥濃縮是為了將污泥中的水分清除掉，通常濃縮后的污泥中依然存在約95%的水分，還具有流體性。常見的污泥濃縮方式有：重力濃縮、氣浮濃縮、機(jī)械濃縮等。重力濃縮有兩種：間歇式、連續(xù)式，其實(shí)則類似于沉淀工藝，主要將污泥中泥粒子和水通過重力進(jìn)行有效分離，繼而不斷濃縮，降低污泥的含水率。重力濃縮電耗低、無藥耗，運(yùn)行成本低。

機(jī)械濃縮主要是進(jìn)行污泥的濃縮處理，這可使污泥的含固率達(dá)6%～7%。機(jī)械濃縮在三種濃縮方式中效果最好，但設(shè)備投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最高。常見的機(jī)械濃縮有帶式濃縮、離心濃縮、轉(zhuǎn)鼓濃縮和螺壓濃縮。

2.3.2 污泥脫水

經(jīng)過濃縮后，污泥的含水量還比較高，屬于流體泥水混合物，會繼續(xù)腐化，使得運(yùn)輸起來十分不便，所以需進(jìn)行水分離。將污泥進(jìn)行脫水是為了將泥粒子之間的水分除去。機(jī)械脫水是目前世界各國較為常見的污泥減量化方法[2]。污泥進(jìn)行機(jī)械脫水后，固體粒子含量可增加5%，使其流體性轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w性。機(jī)械脫水的主要設(shè)備有：帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、臥螺沉降離心機(jī)。污泥脫水對后續(xù)的處理處置將產(chǎn)生較大的影響。進(jìn)行污泥填埋時，污泥脫水能夠縮小污泥的存放面積，進(jìn)而減少運(yùn)輸成本；在應(yīng)用污泥展開堆肥操作時，污泥脫水必須符合堆肥所需的指標(biāo)（堆肥有一個嚴(yán)格的污泥含水率指標(biāo)）；如果實(shí)施焚燒污泥進(jìn)行脫水，脫水效果十分顯著，同時可以節(jié)省能源損耗。

2.3.3 污泥深度脫水

污泥深度脫水可使含水率降至60%，如果條件允許還可以使含水率下降50%，它利用機(jī)械進(jìn)行污泥干化。污泥進(jìn)行常規(guī)脫水后，含水率大致保持在75%～85%。污泥含水率較高，會增加脫水處理、污泥運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞯膹?qiáng)度，大大提升能源消耗。所以，發(fā)達(dá)地區(qū)的污水處理廠可對污泥進(jìn)行深度脫水。在對污泥進(jìn)行深度脫水前，應(yīng)對污泥進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，目的是為了將污泥表面附著的有機(jī)物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，降低污泥水分，使污泥的可伸縮性變低，保證污泥符合高壓力脫水操作的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4 調(diào)質(zhì)加藥系統(tǒng)

根據(jù)污泥性質(zhì)，投加適量混凝劑或助凝劑，調(diào)節(jié)pH，殺死有害病菌，改善污泥脫水性能，便于污泥濃縮與壓濾。系統(tǒng)由化藥裝置、連接管道及加藥裝置組成。

2.3.5 臭氣除臭方案

（1）除臭的必要性。污泥處理會產(chǎn)生較多的臭氣，產(chǎn)生臭氣的主要構(gòu)筑物有污泥接收區(qū)域等。由于污水中含有大量硫化氫，污泥經(jīng)過脫水會產(chǎn)生大量硫酸進(jìn)而腐蝕污泥，所以對污泥進(jìn)行除臭，不僅能夠減少環(huán)境污染、保障人體健康，還可以延長脫水機(jī)械的應(yīng)用周期。除臭處理是十分必要的，它是改善環(huán)境的一項重要措施。

（2）臭氣的出現(xiàn)及成分。污泥處理會產(chǎn)生臭氣，其主要成分有氮、氧、二氧化碳、硫化氫、氨、甲烷等，此外還有少量胺類、硫醇、有機(jī)硫化物、糞臭素、吲哚等物質(zhì)。氮、氧和二氧化碳等是空氣的主要成分，不會對污泥的處理過程產(chǎn)生任何影響，無需清除。但是，硫化氫會產(chǎn)生臭味，導(dǎo)致大氣污染，屬于酸性物質(zhì)，與水反應(yīng)會形成氫硫酸。硫化氫屬于酸性氣體，

遇水會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容易腐蝕污水管道、建構(gòu)筑物、污水泵、控制柜等設(shè)備與設(shè)施。氨會產(chǎn)生臭味，甲烷是易燃易爆氣體，導(dǎo)致污泥處理過程存在安全隱患。此外，其他有機(jī)氣體也會產(chǎn)生臭氣，不僅污染大氣，還會降低生活質(zhì)量。所以，污泥處理必須要清除的氣體有：硫化氫、甲烷、氨、胺類、硫醇、有機(jī)硫化物、糞臭素、吲哚等。

（3）除臭方案的確定。本工程散發(fā)臭氣的主要部位是污泥濃縮池、污泥調(diào)理池、污泥深度脫水機(jī)房等。污泥處理處置除臭的方式主要有兩種：生物法、化學(xué)洗滌法?？紤]到污泥臭氣具有濃度高、根據(jù)工藝需要即開即停等特點(diǎn)以及本項目運(yùn)行的需要，本工程采用生物濾池作為除臭工藝。

借鑒其他污泥處理廠的經(jīng)驗，污泥暫存區(qū)、污泥調(diào)理池及污泥處理處置車間內(nèi)濃縮機(jī)設(shè)備、隔膜壓濾機(jī)等設(shè)備應(yīng)全部封閉，臭氣經(jīng)除臭風(fēng)管收集后，通過風(fēng)機(jī)鼓入生物濾池，將其中含臭味的污染物降解成無臭的化合物。

脫水機(jī)房內(nèi)設(shè)有害氣體檢測儀表。

生物濾池在煙草、廢水處理、污水泵站、食品加工、電鍍、冶金、紡織、化工等行業(yè)有著普遍的應(yīng)用，除臭效果極其顯著，管理維修簡便，而且投運(yùn)成本較低，可作為除臭工藝的首選。其工藝流程如圖2所示。

圖2 生物濾池除臭的工藝流程

將收集后的氣體利用鼓風(fēng)機(jī)吹入生物濾池，并將異味的污染物分解轉(zhuǎn)化成無臭的化合物。生物降解的化學(xué)方程式為：污染物+O2→細(xì)胞物質(zhì)+CO2+H2O

微生物廢氣首先進(jìn)入生物濾池底部的分配系統(tǒng)，然后緩慢地通過生物活性填料床，最終以擴(kuò)散氣流的形式從濾池表面離開。填料放置在耐腐蝕且具有良好通透性能的支撐桿上，池體采用FRP玻璃纖維增強(qiáng)塑料制作而成，可以全天候工作，耐腐蝕能力強(qiáng)。生物濾池所使用的專用填料由多種纖維物質(zhì)和添加劑組成，能長期保證結(jié)構(gòu)疏松，壓力損失小，風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用低。在運(yùn)行半年后，濾池的壓力損失只有500 Pa左右。在啟動時，生物填料需用含有微生物的溶液進(jìn)行處理。水是微生物賴以生存的自然條件，微生物的轉(zhuǎn)化能力取決于填料中的水分以及在濾池停留時間內(nèi)廢氣的相對濕度。該工藝中，用水量可調(diào)節(jié)到水分吸收速度與干燥速度平衡的狀態(tài)，保證濾池中濕度恒定。這為生物菌群的生長和分布提供了最佳的條件。

（4）生物除臭設(shè)備特點(diǎn)。其主要特點(diǎn)有：生物濾池具備良好的處理能力，無論在何時何地能夠使處理后的氣體符合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；微生物可汲取濾料中的養(yǎng)分維持生命，不需進(jìn)行格外的培養(yǎng)，所以，關(guān)閉后馬上啟動使用，運(yùn)行速度很快，關(guān)閉一段時間后再啟動，可在幾小時后達(dá)到良好的處理效果；生物濾池緩沖容量大，可對濃度高低進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，使微生物保持長時間的處理操作，增強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷能力；除臭系統(tǒng)的日常維護(hù)管理較為簡便，各部件抗損能力較強(qiáng)，無需進(jìn)行全天候管理，只要對設(shè)備可能出現(xiàn)的故障隱患進(jìn)行簡單排查，設(shè)備可進(jìn)行自動化操作；生物濾池設(shè)備適合拆解，便于安裝和運(yùn)輸；在進(jìn)行大容量的處理工作時，只要擴(kuò)大池身即可；在氣源分散情況下，可以進(jìn)行針對處理。

除臭后，氣體排放必須符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中最高允許濃度要求。

3 結(jié)論

（1）城鎮(zhèn)污水處理廠采用預(yù)濃縮+高壓隔膜壓濾機(jī)工藝，含水率可穩(wěn)定處理至60%，效果穩(wěn)定，成熟可靠，可以達(dá)到減量化的目的。（2）含水率60%污泥經(jīng)烘干機(jī)烘干，污泥含水率能穩(wěn)定在30%，去除效率明顯，烘干后污泥根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件可用于電廠焚燒，制水泥、陶粒等建材，實(shí)現(xiàn)資源化目標(biāo)。（3）采用預(yù)濃縮提高污泥含固率，對高壓板框壓濾機(jī)去除效率與處理能力的提高有較大幫助，帶式濃縮機(jī)具有運(yùn)行電耗低、管理方便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。（4）調(diào)質(zhì)劑投加是污泥深度脫水成敗的關(guān)鍵，通常采用石灰、鐵鹽、PAM等常規(guī)藥劑，它具有調(diào)節(jié)pH、去除有害病菌、改善污泥脫水性能等功能，應(yīng)用比較廣泛，價格低廉。（5）不同污泥投加比例有所差別，需小試確定，折算成80%泥計，常規(guī)污泥加藥費(fèi)用約44元/t。（6）壓濾機(jī)濾布使用一定批次后，需更換清洗，一般500批次更換一次，以不影響產(chǎn)量。（7）生物除臭對污泥防臭味處理效果較好，做好壓濾機(jī)房密封收集是關(guān)鍵。（8）整套系統(tǒng)自動控制，污泥不直接落地，密封后排風(fēng)除臭，烘干系統(tǒng)配除塵裝置，現(xiàn)場衛(wèi)生環(huán)境可大大改善。（9）本工藝處理污泥能達(dá)到國家要求的污泥處置標(biāo)準(zhǔn)，烘干后污泥可用于綜合利用。

1 王睿坤．城市污泥特性及其干化技術(shù)[J]．給水排水，2010，36（1）：153-158．

2 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則[M]．北京：北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，2017.

Pre-concentrated Quenched and Tempered + High Pressure Diaphragm Filter Press + Drying Process to Deal with Sewage Sludge

Zheng Xianzhu1, Chen Sheng1, Xie Min2
(1.Zhangjiagang City Gerui Environmental Engineering Co., Ltd.;2.Zhangjiagang City Environmental Monitoring Battalion, Zhangjiagang 215600, China)

With the improvement of environmental protection requirements, the harmlessness, practicability and economy of sludge become very important.In the past few years, the process of sewage treatment, the author conducted a lot of research and practice, discussed the pre-concentrated quenched and tempered + high pressure diaphragm plate + drying process to deal with urban industrial wastewater treatment plant sludge application.Engineering practice shows that the technology is mature, the effect is stable, the degree of automation is high, the energy consumption is moderate, the sludge moisture content is less than 30%, which is one of the municipal and industrial sewage treatment plants to treat the sludge better.

sludge treatment; high pressure diaphragm filter press; sludge drying

X703.1

A

1008-9500(2017)10-0025-04112

2017-08-16

鄭賢助（1979-），男，浙江平陽人，工程師，研究方向：環(huán)境工程。