污泥深度脫水技術(shù)在市政污泥處理中的應(yīng)用

摘要：市政污泥是城市生活和工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其處理與處置一直是環(huán)境保護和資源回收利用的重要環(huán)節(jié)。污泥的深度脫水處理在現(xiàn)代城市環(huán)境管理中發(fā)揮重要作用，如提高污泥固含率、減輕環(huán)境污染等。基于此，對市政污泥傳統(tǒng)脫水技術(shù)進行概述，并重點介紹多種污泥深度脫水技術(shù)的原理、工藝優(yōu)缺點，旨在為進一步推廣和應(yīng)用污泥深度脫水技術(shù)提供理論支持。

關(guān)鍵詞：深度脫水技術(shù)；市政污泥；熱干化技術(shù)；高壓隔膜壓濾技術(shù)

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0357

Application of Sludge Deep Dewatering Technology in Municipal Sludge Treatment

LUO Jianxin

（Changsha Xiangjiang Environmental Science and Technology Co.， Ltd.， Changsha 410000， China）

Abstract： Municipal sludge is a by-product of urban life and industrial production， and its treatment and disposal has always been an important link in environmental protection and resource recycling. The deep dewatering of sludge plays an important role in modern urban environmental management， such as improving the solid content of sludge and reducing environmental pollution. Based on this， the traditional dewatering technology of municipal sludge is briefly summarized， and the principle， process advantages and disadvantages of various sludge deep dewatering technologies are introduced in order to provide theoretical support for further promotion and application of sludge deep dewatering technology.

Keywords： deep dewatering technology; municipal sludge; hot drying technology; high pressure diaphragm filtration technology

污泥深度脫水是市政污泥處理過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。利用污泥深度脫水技術(shù)有效去除污泥中的水分，能夠顯著降低污泥的體積和質(zhì)量，大大減輕污泥的運輸和存儲壓力，而且脫水后的污泥更易進行焚燒、填埋或資源化利用等后續(xù)處理，從而降低整體處理成本并提高資源回收率，同時減少對土地資源的占用以及降低對環(huán)境的負面影響。污泥深度脫水技術(shù)的推廣和應(yīng)用有助于實現(xiàn)污泥的減量化、無害化和資源化利用，可以為城市騰出更多的土地資源。同時，該技術(shù)的應(yīng)用能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

1 傳統(tǒng)污泥脫水技術(shù)概述

傳統(tǒng)污泥脫水技術(shù)主要包括自然干化和機械脫水兩種。

1.1 自然干化

自然干化是指將污泥攤鋪晾曬于具有自然濾層或人工濾層的干化場中，通過自然力的驅(qū)動，如太陽能的照射、空氣的對流以及溫度差異等，使得污泥中的水分因周邊空氣的蒸汽壓差異而形成從內(nèi)向外的遷移（蒸發(fā)），最終達到降低污泥含水率的目的。該方法的優(yōu)點是操作簡便、投資少等。然而，其缺點也十分明顯，如需要較大的土地面積，受氣候條件（降雨量、溫度、濕度等）的影響較大，干化周期長，一般需要數(shù)周甚至數(shù)月才能達到一定的脫水效果[1]。另外，在干化過程中，污泥散發(fā)的惡臭氣味會對周邊環(huán)境造成污染，并且容易滋生蚊蠅等害蟲。

1.2 機械脫水

機械脫水是目前應(yīng)用較為廣泛的污泥脫水方法，常用的機械脫水設(shè)備有板框壓濾機、帶式壓濾機和離心脫水機等。機械脫水通過施加外力（壓力、離心力等）擠出污泥中的水分，能夠在較短時間內(nèi)將污泥含水率降低到一定程度，一般可降至75%～85%。但是，機械脫水存在一定的局限性。對于某些黏性較大或含固率較低的污泥，機械脫水效果可能不理想；在脫水過程中需要消耗大量的電能和化學(xué)藥劑（絮凝劑等），處理成本較高；機械脫水過程中可能會產(chǎn)生濾餅或濾液等副產(chǎn)物，在副產(chǎn)物運輸、填埋或焚燒等處置過程中往往會面臨諸多問題，如運輸過程中的滲濾液泄漏、填埋場占用空間大、焚燒時能量消耗高等。

2 不同污泥深度脫水技術(shù)在市政污泥處理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)污泥脫水技術(shù)在市政污泥處理中的應(yīng)用存在諸多局限，如自然干化受場地與氣候制約且污染環(huán)境，機械脫水成本高且后續(xù)處置問題多。在此背景下，新興的污泥深度脫水技術(shù)應(yīng)運而生，如熱干化技術(shù)、高壓隔膜壓濾技術(shù)、水熱調(diào)理+機械脫水技術(shù)等，這些技術(shù)正逐漸在市政污泥處理領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

2.1 熱干化技術(shù)

熱干化技術(shù)是利用熱能將污泥中的水分蒸發(fā)，從而達到深度脫水的目的。其主要包括污泥加熱、水分蒸發(fā)、蒸汽分離和尾氣處理等環(huán)節(jié)。在熱干化過程中，污泥中的水分吸收熱量后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓ㄟ^通風(fēng)系統(tǒng)將水蒸氣排出，使污泥的含水率不斷降低。根據(jù)不同的加熱方式，熱干化技術(shù)可分為直接加熱干化和間接加熱干化。直接加熱干化是將熱空氣或熱煙氣直接與污泥接觸，使污泥受熱蒸發(fā)水分。間接加熱干化則是通過熱交換器將熱量傳遞給污泥，避免熱介質(zhì)與污泥直接接觸，減少尾氣處理的難度和成本。

熱干化技術(shù)具有脫水效率高的優(yōu)點，能夠?qū)⑽勰嗪式抵?0%～30%，大大減小污泥的體積。經(jīng)過熱干化處理后的污泥呈顆粒狀或粉末狀，具有較高的熱值，可以作為燃料進行焚燒發(fā)電或供熱，實現(xiàn)污泥的資源化利用[2]。然而，熱干化技術(shù)也存在一些不足之處。其設(shè)備投資大、運行成本高，需要消耗大量的能源，并且在干化過程中會產(chǎn)生惡臭氣體和粉塵等污染物，對環(huán)境造成二次污染，因此需要配備完善的尾氣處理系統(tǒng)。此外，熱干化過程中污泥的溫度較高，如果控制不當(dāng)，可能會導(dǎo)致污泥中的有機物揮發(fā)或燃燒，影響污泥的性質(zhì)和后續(xù)處置效果。

2.2 高壓隔膜壓濾技術(shù)

高壓隔膜壓濾技術(shù)是在傳統(tǒng)板框壓濾機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種深度脫水技術(shù)。在污泥壓榨過程中，先通過高壓泵將污泥注入濾室，再利用隔膜濾板的膨脹作用對污泥施加高壓，擠出污泥中的水分。隔膜濾板的壓力可以達到3.0 MPa，遠遠高于普通板框壓濾機的壓力，從而能夠更有效地破壞污泥的結(jié)構(gòu)，提高脫水效果[3]。

高壓隔膜壓濾技術(shù)的優(yōu)點是脫水效果好，能夠?qū)⑽勰嗪式抵?5%～65%，而且設(shè)備操作簡單，運行成本較低。與熱干化技術(shù)相比，其能耗較低，不需要復(fù)雜的尾氣處理系統(tǒng)，對環(huán)境的影響較小。但是，高壓隔膜壓濾技術(shù)的應(yīng)用也存在一些問題，如濾布容易堵塞，需要定期清洗或更換濾布；壓榨過程中需要較高的壓力，對設(shè)備的材質(zhì)和密封性能要求較高，設(shè)備的維護成本較高；污泥在高壓下被擠壓，可能會導(dǎo)致污泥中的重金屬等有害物質(zhì)滲出，增加濾液處理的難度。

2.3 水熱調(diào)理+機械脫水技術(shù)

水熱調(diào)理+機械脫水技術(shù)是先對污泥進行水熱處理，再進行機械脫水。水熱處理是在一定的溫度和壓力條件下，使污泥中的有機物發(fā)生水解、溶解和聚合等反應(yīng)，破壞污泥的細胞結(jié)構(gòu)，釋放出胞內(nèi)物質(zhì)和結(jié)合水，從而改善污泥的脫水性能。水熱反應(yīng)的溫度一般為150～250 ℃，壓力為0.5～2.5 MPa，反應(yīng)時間為30～120 min。經(jīng)過水熱處理后，污泥的黏度降低，顆粒結(jié)構(gòu)變得松散，再采用機械脫水設(shè)備（板框壓濾機、離心脫水機等）進行脫水，能夠顯著提高脫水效果[4]。

水熱調(diào)理+機械脫水技術(shù)的優(yōu)點是能夠有效提高污泥的脫水性能，使污泥含水率降至50%～60%；與傳統(tǒng)機械脫水效果相比，脫水后的污泥餅體積更小，更便于后續(xù)處置。同時，水熱調(diào)理過程可以部分殺滅污泥中的病原體，提高污泥的衛(wèi)生安全性。然而，該技術(shù)也存在一些局限性，如水熱調(diào)理需要在高溫高壓條件下進行，設(shè)備投資較大，運行成本較高，且在水熱反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的高濃度有機廢水，需要進行專門的處理，否則會污染環(huán)境。

2.4 冷凍+機械脫水技術(shù)

冷凍+機械脫水技術(shù)是利用冷凍作用使污泥中的水分結(jié)冰，再通過機械力將冰晶體從污泥中分離出來，從而達到脫水的目的。在冷凍過程中，污泥中的水分逐漸形成冰晶，冰晶的生長會對污泥顆粒產(chǎn)生擠壓和破壞作用，使污泥的結(jié)構(gòu)變得疏松、孔隙度增大。當(dāng)冷凍后的污泥解凍時，冰晶融化成水，此時采用機械脫水設(shè)備（離心脫水機、壓榨機等）對污泥進行脫水，能夠更容易地將水分排出。

冷凍+機械脫水技術(shù)的優(yōu)點是能夠處理不同性質(zhì)的污泥，脫水效果較好，可將污泥含水率降至60%～70%。冷凍過程可以抑制污泥中的微生物活動，減少惡臭氣體的產(chǎn)生，并且在一定程度上可以固定污泥中的重金屬等有害物質(zhì)，降低其環(huán)境污染風(fēng)險。但是，冷凍+機械脫水技術(shù)的能耗較高，冷凍設(shè)備投資較大，運行成本較高，且冷凍和解凍過程需要較長的時間，處理效率較低。

2.5 化學(xué)調(diào)理+機械脫水技術(shù)

化學(xué)調(diào)理+機械脫水技術(shù)是在污泥機械脫水前，向污泥中添加化學(xué)調(diào)理劑，通過化學(xué)調(diào)理劑與污泥中的有機物、無機物等成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變污泥的物理化學(xué)性質(zhì)，如降低污泥的黏度、破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)、促進污泥顆粒的聚集等，從而提高污泥的脫水性能。常用的化學(xué)調(diào)理劑有鐵鹽、鋁鹽、石灰、有機高分子絮凝劑等。不同的化學(xué)調(diào)理劑作用機理不同，如鐵鹽和鋁鹽主要通過水解反應(yīng)產(chǎn)生的金屬氫氧化物膠體吸附污泥中的帶電顆粒，使污泥顆粒凝聚；石灰則主要通過提高污泥的pH值，使污泥中的蛋白質(zhì)等有機物變性，同時生成的鈣離子能促進污泥顆粒凝聚；有機高分子絮凝劑通過其長鏈分子的吸附架橋作用將污泥顆粒連接成較大的絮體[5]。

化學(xué)調(diào)理+機械脫水技術(shù)的優(yōu)點是工藝簡單、設(shè)備投資少、操作方便，能夠在一定程度上提高污泥的脫水效果，使污泥含水率降至70%～80%。化學(xué)調(diào)理劑的種類較多，可以根據(jù)污泥的性質(zhì)和處理要求選擇合適的調(diào)理劑。然而，該技術(shù)也存在一些問題，如化學(xué)調(diào)理劑的使用會增加污泥的處理成本，并且在調(diào)理過程中會產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥，需要進行后續(xù)處理。此外，部分化學(xué)調(diào)理劑如石灰可能會導(dǎo)致污泥的堿性過高，影響污泥的后續(xù)處置和資源化利用[6-10]。

3 結(jié)論

污泥深度脫水技術(shù)的推廣和應(yīng)用，能夠顯著減少污泥的含水量，從而大幅度減小污泥的體積和質(zhì)量。這不僅有助于減少污泥的最終處置量，降低垃圾填埋場的負荷，而且能通過提高污泥資源化利用率，促進有機物的回收利用，實現(xiàn)資源可持續(xù)利用。未來需進一步優(yōu)化各項技術(shù)，推動市政污泥處理向減量化、無害化、資源化方向發(fā)展。

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作者簡介：羅鍵鑫（1986—），男，湖南岳陽人，助理工程師。研究方向：環(huán)境保護工程、項目管理、商務(wù)等。