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污泥處理直接壓濾式深度脫水技術(shù)

  1、污水處理廠中污泥處理的必要性

  污水處理過程即通過物理、化學(xué)、生物等有效手段,去除污水中污染物。污水經(jīng)處理后排放,有效減少了水體污染,保護(hù)了水環(huán)境安全。

  污水處理過程中,污染物部分被分解,以氣體等形式回歸自然;部分污染物被轉(zhuǎn)移,以污泥形式存在。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥,包含了原污水中大部分污染物,成為了新的污染源。

  污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要具有以下特點(diǎn):

  (1)體量大

  未經(jīng)處理的污水廠污泥含水率高,經(jīng)普通濃縮后,污泥含水率仍在95%以上。

  假定污泥產(chǎn)率系數(shù)均值為1.2tDS/104m3污水,普通濃縮后污泥含水率均值為97%,即每處理1萬m3污水,產(chǎn)生的污泥量高達(dá)40m3。全國每日污水處理量高達(dá)數(shù)億噸,意味著污泥量每日高達(dá)數(shù)百萬噸。

  (2)危害強(qiáng)

  城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要組成為有機(jī)物和微生物。部分有機(jī)物毒性大、難降解、易積累,危害性大;微生物中包含了大量的細(xì)菌、病毒真菌等,具有高致病性;同時有機(jī)物及微生物聚集,易產(chǎn)生危害性更強(qiáng)、波及范圍更廣的污染物。

  部分工業(yè)廢水的污泥中含有大量的重金屬物質(zhì),重金屬物質(zhì)不能被分解,會通過食物鏈的傳遞造成其在生物體內(nèi)累積,具有較大的危害性;重金屬與有機(jī)物結(jié)合,易產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的物質(zhì)。

  (3)污染廣

  污水處理廠產(chǎn)生的污泥易變質(zhì)產(chǎn)生惡臭,會造成一定范圍內(nèi)的空氣污染;未經(jīng)處理的污泥具有高滲透性,對周邊的土壤和水體具有大范圍的污染能力。

  綜上,污水廠中污泥的處理是十分必要,通過減量化解決污泥體量大的問題,通過穩(wěn)定化和無害化解決污泥危害強(qiáng)及污染廣的問題。污泥的處理能夠有效避免造成環(huán)境的二次污染,處理后的污泥通過綜合利用實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價值,從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

  2、常用的污泥脫水工藝

  2.1 常規(guī)壓力脫水工藝

  壓力脫水工藝的原理是以壓力差作為推動力,分離污泥中的水分。被分離的水分主要為污泥顆粒間的間隙水,經(jīng)過常規(guī)壓力脫水后,污泥含水率可降至75~85%。

  目前,污水處理廠中常用的脫水技術(shù)以機(jī)械壓力脫水為主,主要方法有以下三種:

  (1)壓濾法;

  (2)離心法;

  (3)真空吸濾法。

  為進(jìn)一步降低污泥含水率,機(jī)械脫水工藝常與污泥改性技術(shù)聯(lián)用,如石灰改性+板框壓濾工藝,可將污泥含水率將至60%以下。

  污泥改性與常規(guī)壓力脫水技術(shù)的聯(lián)用雖然能夠進(jìn)一步降低含水率,但部分含水率的降低源自于改性藥劑的添加,對于污泥中實(shí)際水分的去除效果不高,并對污泥的后續(xù)處理與利用產(chǎn)生一定影響。

  2.2 電滲透脫水工藝

  電滲透脫水工藝的原理是以電場力為推動力,污泥顆粒表面與水分子表面帶有相反電荷,污泥顆粒與水分子在電場力的作用下分別向兩級移動,實(shí)現(xiàn)污泥與水分的分離,從而達(dá)到污泥脫水的目的。

  電滲透脫水技術(shù)可作為污泥深度脫水工藝,將污泥含水降至60%。有試驗(yàn)表明,利用電滲透脫水技術(shù),將污泥含水率從80%將至60%,能耗為0.75kW·h/kg脫除水,作為單一的深度脫水技術(shù),工藝能耗較高。

  2.3 熱力脫水工藝

  熱力脫水的原理是利用熱源,以熱交換的方式,汽化污泥中的水分,從而降低污泥含水率。

  熱力脫水一般包括兩個過程:

  (1)蒸發(fā)過程;

  (2)擴(kuò)散過程。

  以上兩個過程交替并持續(xù)進(jìn)行,最終實(shí)現(xiàn)污泥脫水的目的。去除污泥中存在形式不同的水分,能耗及去除速率各不相同。理論上,熱力脫水工藝可以去除污泥中除結(jié)合水外的其他水分。

  在熱力脫水工藝中,熱源的形式,熱源利用率及污泥性質(zhì)對工藝的應(yīng)用有較大影響。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,利用熱力脫水技術(shù),將污泥含水率從80%將至60%,平均能耗為0.6~1.2kW·h/kg脫除水。同是,熱力脫水工藝在實(shí)際應(yīng)用中需要特別注意尾氣的處理以及操作的安全性。

  3、新型污泥脫水技術(shù)

  通過對常用污泥脫水工藝的研究,并結(jié)合污泥脫水處理的實(shí)際工程運(yùn)行情況,同時響應(yīng)節(jié)能減排的環(huán)保政策,國內(nèi)出現(xiàn)一項(xiàng)新型污泥處理脫水技術(shù)——直接壓濾式污泥脫水。

  3.1 技術(shù)流程

  污泥(含固率20%)通過泥餅泵輸送至污泥料倉,污泥通過料倉下面布置的柱塞泵進(jìn)行再分配,進(jìn)入直接壓濾污泥脫水系統(tǒng)。

  直接壓濾技術(shù)流程主要由四段組成:

  (1)包泥段;

  (2)預(yù)壓段;

  (3)主壓段;

  (4)泄壓段。

  包泥段包好污泥的壓濾框通過自動滑軌依次轉(zhuǎn)入初壓系統(tǒng)進(jìn)行初壓、程序化主壓濾系統(tǒng)進(jìn)行液壓、自動缷泥系統(tǒng)進(jìn)行卸泥,缷泥后的壓濾框轉(zhuǎn)運(yùn)回包污系統(tǒng),進(jìn)入下一個循環(huán),整個過程通過液壓自控系統(tǒng)自動控制。

  直接壓濾污泥脫水工藝流程如圖1所示。

1.jpg

  其中包泥段運(yùn)行時間為2.6~3h;預(yù)壓段壓力5~10t,運(yùn)行時間2.6~3h,污泥含固率為25%;主壓段壓力300~500t,運(yùn)行時間2.6~3h,污泥含固率40%以上;卸泥段運(yùn)行時間2.6~3h。

  卸泥系統(tǒng)卸下的含固率40%以上的泥餅,由螺旋/鏈板輸送機(jī)輸送至后續(xù)工藝段。

  3.2 技術(shù)設(shè)備組成

  直接壓濾式污泥脫水設(shè)備主要包括以下系統(tǒng):

  (1)自動包污系統(tǒng);

  (2)初壓系統(tǒng)程序化主壓濾系統(tǒng);

  (3)自動缷泥系統(tǒng);

  (4)輸送系統(tǒng);

  (5)儲存系統(tǒng)。

  其中,各部分系統(tǒng)構(gòu)成如圖2~4所示。

2.jpg

  3.3 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢

  以廣東潮州市某污水處理廠污泥處理系統(tǒng)為例,該廠污泥產(chǎn)量為80m3/d(含水率80%),經(jīng)深度脫水后,污泥含水率降至60%。

  工程采用直接壓濾式脫水技術(shù),設(shè)計(jì)采用2套設(shè)備,每套設(shè)備處理量為40m3/d。

  通過對該工程設(shè)計(jì)實(shí)例的分析總結(jié),直接壓濾式深度脫水工藝具有以下技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢。(1)占地小

  單組直接壓濾脫水設(shè)備占地面積僅為50m2,工程深度脫水機(jī)房設(shè)計(jì)尺寸為23.5m×14.0m,直接壓濾脫水技術(shù)解決了實(shí)際工程污泥處理區(qū)域用地緊張的問題。

  (2)能耗低

  工程能耗測算表如表1。

3.jpg

  折合每噸干污泥耗電量約為295kW·h,遠(yuǎn)低于同等處理程度下的電滲透及熱力脫水工藝能耗。

  (3)出泥性質(zhì)好

  污泥深度脫水過程中,不需向污泥額外添加藥劑及輔料,脫水過程對污泥特性基本不產(chǎn)生影響,利于污泥后續(xù)的處理和處置。

  實(shí)際工程后續(xù)采用好氧堆肥技術(shù),對污泥進(jìn)行進(jìn)一步干化,直接壓濾深度脫水技術(shù)保證了后續(xù)處理工藝的運(yùn)行效果。

  (4)投資運(yùn)行成本低

  實(shí)際運(yùn)行中,單位電費(fèi)按0.7元/度計(jì),綜合考慮耗材費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi),運(yùn)行人員工資等,總運(yùn)行成本測算費(fèi)用約為540元/tDS,運(yùn)行成本低。(其中維護(hù)費(fèi)按設(shè)備投資的2%計(jì),主要耗材有液壓油、液壓配件、氣動閥配件、濾布、探頭等,成本費(fèi)用未包含利潤、稅收、折舊、財務(wù)成本等)。

  (5)運(yùn)行自動化程度高

  直接壓濾深度脫水系統(tǒng)的包泥、預(yù)壓、主壓和卸泥四段工藝流程均為自動化運(yùn)行,隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),濾膜也可以實(shí)現(xiàn)在線自動清洗,即直接壓濾深度脫水工藝可以實(shí)現(xiàn)全過程自動化運(yùn)行。

  (6)環(huán)境友好

  污泥經(jīng)直濾系統(tǒng)深度脫水后,產(chǎn)物包含兩部分,一部分為脫水后的污泥,一部分為從污泥脫出的污水。污泥作為主要產(chǎn)物,進(jìn)行后續(xù)處理和利用;污水作為廢棄產(chǎn)物,經(jīng)排水溝排至廠區(qū)污水系統(tǒng),回流污水提升泵房進(jìn)行統(tǒng)一處理,不產(chǎn)生額外污染。

  4、結(jié)語

  直接壓濾式深度脫水技術(shù)是在傳統(tǒng)脫水工藝上,結(jié)合我國國情,開發(fā)出的一種新型技術(shù),與脫水效能相同的其他工藝對比,在能耗、自動化程度、出泥性質(zhì)及環(huán)境友好等方面具有一定的優(yōu)勢。該技術(shù)能夠?qū)Τ擎?zhèn)污水污泥、工業(yè)廢水污泥具有良好的脫水效果,且在江蘇、河南等地均有成功的運(yùn)行案例,直接壓濾式深度脫水技術(shù)在污泥處理中具有良好的應(yīng)用前景。( >

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