污水處理廠污泥加鈣干化工藝應(yīng)用研究

李墨(寧晉縣中持環(huán)境發(fā)展有限公司，河北 邢臺(tái) 054800)

0 引言

污泥是污水處理廠的副產(chǎn)物，是由有機(jī)物、細(xì)菌、病原體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體、重金屬等組成的非均質(zhì)體，若不經(jīng)有效處理處置，極易對(duì)地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全和公眾健康。

1 國(guó)內(nèi)外污泥處理現(xiàn)狀

污泥處理處置大體上可分為處理與處置兩個(gè)階段。污泥處理主要是指對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、減量化和無(wú)害化處理的過(guò)程，包括濃縮、脫水、厭氧消化、好氧消化、干化、焚燒、加鈣干化等處理方法。污泥處置是指對(duì)處理后污泥進(jìn)行消納的過(guò)程，污泥在處置過(guò)程中最終得以穩(wěn)定，包括土地利用、投海、填埋、焚燒以及建材利用等不同方式。焚燒是最徹底的污泥處置技術(shù)，焚燒后的灰渣可填埋，處理費(fèi)用一般超過(guò)400～500元/t[1]。

我國(guó)的污水處理事業(yè)經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，20世紀(jì)初，我國(guó)污水處理廠數(shù)量和處理水量均較小，產(chǎn)生的污泥經(jīng)簡(jiǎn)單處理后用作農(nóng)肥。20世紀(jì)80年代至90年代，污水處理事業(yè)發(fā)展速度明顯增加，但受認(rèn)識(shí)、資金、技術(shù)等條件的制約，污泥以農(nóng)田利用和露天堆放為主。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥也只有10%左右通過(guò)堆肥等技術(shù)處理處置后回用到土地，20%以上采用填埋、少量采用焚燒和建材利用等，其余大部分隨意外運(yùn)、簡(jiǎn)單填埋或堆放。

2 污泥加鈣穩(wěn)定干化工藝應(yīng)用案例

邢臺(tái)某縣城區(qū)有三座污水處理廠，為一座市政污水處理廠和兩座工業(yè)園區(qū)污水處理廠，日產(chǎn)脫水污泥約77t。為節(jié)省一次性建設(shè)費(fèi)用，便于縣域污泥統(tǒng)籌管理，政府投資建設(shè)了污泥集中干化處理廠，設(shè)計(jì)處理能力為100t/d，實(shí)際處理泥量40t/d，處理成本180元/t。

2.1 基本原理

在污泥加鈣干化工藝中主要是CaO和H2O反應(yīng)生成Ca(OH)2，同時(shí)產(chǎn)生熱量1177kJ/kg CaO。同時(shí)，污泥中含有大量的有機(jī)物，主要為蛋白質(zhì)、糖類和脂類。加鈣干化會(huì)使污泥溫度和pH升高，污泥中蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生變性、水解生成氨基酸。氨基酸及脂類水解產(chǎn)物在80℃左右能與系統(tǒng)中存在的鈣發(fā)生一系列的螯合、絡(luò)合反應(yīng)生成有機(jī)螯合物、有機(jī)絡(luò)合物等[2]，谷氨酸與Ca(OH)2反應(yīng)生成谷氨酸鈣[3]。

2.2 工藝流程

污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥由污泥運(yùn)輸車運(yùn)送至污泥集中干化處理廠的污泥料倉(cāng)，再由下料螺旋輸送機(jī)輸送入雙軸混料器，污泥于雙軸混料器內(nèi)混合完成后，由進(jìn)泥刮板機(jī)輸送進(jìn)入進(jìn)泥料倉(cāng)，再由干式污泥螺桿泵提升進(jìn)入快速混合反應(yīng)器。同時(shí)，存儲(chǔ)在石灰料倉(cāng)中的生石灰，通過(guò)石灰輸送螺旋輸送至精密投加裝置，經(jīng)精密投加裝置定量投加石灰到犁鏵式快速混合反應(yīng)器中。

生石灰與污泥于快速混合反應(yīng)器中進(jìn)行充分混合后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式干燥器干化脫水，成品污泥通過(guò)出泥鏈板輸送機(jī)輸出后堆置在熟化堆棚進(jìn)行堆置進(jìn)一步降低含水率或直接裝車外運(yùn)填埋和作建材利用。污泥干化和污泥輸送過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣，收集送入噴淋塔進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排放。

2.3 污泥干化效果及影響因素

邢臺(tái)市某縣城區(qū)污泥干化集中處理廠于2018年6月投入運(yùn)行，日處理污泥40噸，使用石灰有效鈣含量80%，脫水污泥含水率78%～86%，干化后污泥含水率小于60%，干化后污泥用于垃圾填埋場(chǎng)覆蓋土、路基土。

2.3.1 脫水污泥含水率對(duì)干化污泥的影響

根據(jù)試生產(chǎn)數(shù)據(jù)，脫水污泥含水率為78%～86%，石灰投加比為20%～30%，干化污泥含水率可降至60%。為摸索不同含水率污泥與石灰投加比的關(guān)系，生產(chǎn)模擬了以下三種工況。圖1為不同含水率污泥的干化處理結(jié)果，結(jié)果顯示，污泥含水率降至60%以下所需石灰投加比大不相同，含水率78%的污泥需投加20%的石灰，含水率82%的污泥需25%，含水率86%的污泥需30%。可見，污泥加鈣干化處理工藝中脫水污泥含水率對(duì)石灰投加量影響較大，為降低污泥干化處理成本，應(yīng)提高污水處理廠污泥機(jī)械脫水率。

圖1 脫水污泥含水率對(duì)石灰投加量的影響

2.3.2 熟化時(shí)間對(duì)干化污泥含水率的影響

脫水污泥經(jīng)干化處理后堆放至污泥熟化棚5～7天，每日定期用鏟車對(duì)干化污泥進(jìn)行翻堆作業(yè)2次，因CaO與污泥的反應(yīng)不同于與水的反應(yīng)，污泥、石灰在干化處理后還有一部分后續(xù)反應(yīng)[4]。經(jīng)監(jiān)測(cè)，含水率82%的脫水污泥經(jīng)污泥加鈣干化處理堆置3天后，污泥含水率由60%降至47%；繼續(xù)堆置5天后，污泥含水率降至44%。可知干化污泥通過(guò)堆置熟化后，污泥含水率有所降低，最佳熟化時(shí)間為3～5天。

2.3.3 干化污泥重金屬檢測(cè)及不同用途分析

污泥集中干化處理廠主要承接縣城生活污水處理廠和工業(yè)園區(qū)污水處理產(chǎn)生的污泥，污泥成分比較簡(jiǎn)單，污泥中重金屬含量較低，對(duì)干化后污泥重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)，滿足要求。

2.3.4 殺菌效果

污泥加鈣干化反應(yīng)器的反應(yīng)溫度可達(dá)到70～90℃，pH可升高至8～9，溫度和pH的升高可以起到殺菌的作用，從而保證污泥在利用或處置過(guò)程中的衛(wèi)生安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

污泥加鈣干化是一種新型污泥干化處理技術(shù)，是無(wú)害化、穩(wěn)定化的處理工藝，處理后的污泥可實(shí)現(xiàn)資源化利用。通過(guò)試生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果表明，污水處理廠脫水污泥含水率78%～86%，石灰投加比20%～30%；污泥含水率對(duì)污泥干化成本影響極大；干化污泥通過(guò)熟化可以繼續(xù)降低含水率，熟化時(shí)間最優(yōu)為3～5天。

在邢臺(tái)市某縣污泥干化工程生產(chǎn)中，所用石灰氧化鈣含量較高，而邢臺(tái)太行山脈符合此標(biāo)準(zhǔn)的石灰?guī)r礦較少，石灰價(jià)格偏高。如果按照當(dāng)?shù)厥移焚|(zhì)，進(jìn)一步優(yōu)化污泥加鈣干化工藝條件，將顯著降低運(yùn)行成本。