污泥深度脱水技术简介

污泥深度脱水技术简介——以厦门污泥深度脱水情况为例1.概述•目前我国工业废水和城镇生活污水排放总量超过了620亿吨，如果全部得到处理，则将产生污泥量(干重)为840万吨，占我国总固体废弃物的3.2%。福州市日供水能力为134万吨，产生污水量约110万吨；现仅拥有祥坂、马尾、快安、洋里、金山、大学城污水处理厂6个污水处理厂，日处理污水能力约为54万吨，污泥量(干重)约为60吨，湿污泥量达到6000吨，目前在建的新店和连坂污水处理厂合计20万吨，已经规划设计的洋里污水处理厂30万吨，如果污水全部处理则湿污泥量达到1.1万吨/日。如此巨大的污泥量，在贮存、处理、运输过程中，会耗费大量的人力、物力，因此污泥处理问题将越来越突出。1.概述•污泥中含量最多的是水，可达总质量的95%～99.5%，将其中的水分去除，就会大大缩小污泥的体积，但研究表明城市污水处理厂污泥中固体物质主要是腐殖质，它由亲水性的带负电的胶体微粒组成，与水亲和力很强，比阻值大，脱水性能差，给处理和处置带来很多问题。为此在污泥进行机械脱水前，通常需要调理剂进行调理，以改变污泥颗粒表面性质和组分，破坏污泥的胶体结构，减小与水的亲和力，从而改善脱水性能。污泥调理方法有化学调理法、淘洗加药法、冷冻法和加热调理法，而化学调理法被长期而广泛使用。1.概述•化学调理法常用的调理剂分为无机和有机调理剂两大类。无机调理剂主要是一些铁盐、铝盐和石灰等。有机调理剂可分为表面活性剂、天然高分子物质和有机合成高分子物质。表面活性剂按结构可分为阴离子型（羧酸盐）和阳离子型（胺盐）。天然高分子物质多属于蛋白质或者多糖类化合物，工业上应用较多的是羧甲基淀粉（LMS）、羧甲基纤维素（CMC）和阳离子淀粉等；其相对分子质量较低,加之易发生生物降解失去活性，故其应用受到局限。有机合成高分子调理剂主要有聚丙烯酰胺及其同系物、衍生物等线型高分子物质；按离子型分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型。2、污泥的分类、性质及主要指标来源处理目的栅渣沉砂池沉渣初沉池污泥二沉池生物污泥富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。城市污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（0.5%~1.5%）,含水率99.2%左右。污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性能含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数含水率在85％以上呈流态,65％~85％时呈塑态，低于60％呈固态挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在600ºC的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污泥的稳定化程度用比阻(r)或毛细吸水时间(CST)评价重金属约50%转移到污泥中，污泥作为肥料，重金属离子含量应不超过“农用污泥标准”GB4284-843、污泥中的水分及其对污泥处理的影响1.污泥中的水分(1)游离水:存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的70％左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。(2)毛细水:存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20％左右。也有可能用物理方法分离出来。(3)内部水:黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10％左右。有干化才能分离，但也不完全。3.污泥中的水分对污泥处理的影响污泥处理的方法取决于污泥含水率和最终的处置方式。污泥的含水率与污泥状态污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。方法重力浓缩气浮法离心法4.污泥的浓缩重力浓缩重力浓缩主要用于浓缩剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。4.污泥的浓缩气浮浓缩法气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。4.污泥的浓缩重力浓缩与气浮浓缩的比较优点缺点重力浓缩运行费用低，系统简单，管理简单停留时间长、池容大，污泥可能腐化发臭和脱N上浮气浮浓缩停留时间短，池容小，污泥不会腐化发臭和脱N上浮运行费用高，系统复杂，管理麻烦离心浓缩法原理利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的效果指标出泥含固率，3min停留时间，含固率可达到4％固体回收率浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值4.污泥的浓缩剩余污泥机械浓缩5.1、概述消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。方法加药调理法淘洗加药调理法加热调理法冷冻调理法加骨粒调理法5、污泥的调理5.2、污泥脱水性能的评价指标比阻抗值r)(ddmc2ARVrpAtV比阻抗值的物理意义是单位干重滤饼的阻力，比阻抗值越大的污泥，越难过滤，其脱水性能也差。毛细吸水时间(CST)其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。加药调理法原理用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗(或CST)降低1.调理剂种类无机调理剂有机调理剂2.调理剂投加量的确定作比阻抗r及CST与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。3.影响污泥调理效果的因素污泥性质调理剂品种污泥调理条件温度pH调理剂配制浓度混合条件污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。污泥的自然干化围堤和隔墙输泥槽滤水层排水系统不透水底层支柱和透明顶盖轻便铁轨污泥干化床脱水效果的影响因素气候条件污泥性质污泥调理6、污泥的脱水污泥的机械脱水及其设备脱水机械转筒离心机板框压滤机带式压滤机真空过滤机带式压滤机带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。6、污泥的脱水(2)带式压滤机的选用:通常根据带式压滤机生产能力、污泥量来确定所需滤机宽度和台数(一般不少于2台)，并需绘制脱水车间设备布置图。污泥离心脱水和转筒式离心机污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离。6、污泥的脱水转筒式离心机构造图脱水用高分子絮凝剂卧螺离心脱水机(2)转筒离心机的选择:根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方米数，或每台机每小时处理干污泥千克数来决定的。板框压滤机(1)板框压滤机的构造(2)板框压滤机的选用根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需过滤面积和压滤机台数及设备布置。箱式板框压滤机6、污泥的脱水污泥的脱水瓶颈：含水率在75%—85%之间，按照垃圾填埋场进场标准是不允许的，福州在2010年第四季度将拒绝含水率高于60%的污泥进场，污水处理厂面临大量污泥无处可去的处境。概述污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。污泥的干燥与焚化设备转筒式干燥器和焚化炉7、污泥的干燥与焚化Sevar干燥器各种污泥干燥器和焚化炉的选择各种污泥干燥器的比较各种污泥焚化炉的比较7、污泥的干燥与焚化污泥的干燥与焚化瓶颈：费用非常昂贵，每吨污泥（含水率在80%计）约300—500元，污水处理厂无法承受如此高的费用。污泥的脱水含水率高，无法达到填埋场进场要求。污泥干燥与焚化费用昂贵，企业无法承受。在此基础上提出了污泥深度脱水的解决方案。厦门市污泥处理处置现状13018024030041348753001503004506002004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年厦门市污泥处理处置现状一览表污水处理厂日均产泥量（吨/日）污泥处置方式筼筜污水厂65深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋或绿化使用；90传统脱水，采用生物制肥或运往腾龙热电厂焚烧。石渭头污水厂74深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋。海沧污水厂39传统脱水，运往腾龙热电厂焚烧。杏林污水厂33深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋。集美污水厂25深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋。同安污水厂25传统脱水，运往腾龙热电厂焚烧或美格农艺苗圃。翔安污水厂1传统脱水，运往翔安市头垃圾填埋场填埋合计197+155注：表中数据为2009年10月～12月份生产统计数据，其中深度脱水后污泥总产量为197吨/日（含水率约为57%），传统脱水后污泥总产量为155吨/日（含水率为77%）。污泥深度脱水是指对污泥进行调理，破坏细胞壁，释放结合水、吸附水和细胞内水，改善污泥的脱水性能，使脱水处理后的污泥含水率达到60%以下的脱水方式。较常用的污泥调理剂有FeCl3、CaO等。污泥深度脱水技术填埋污泥原污水与出水混合后排放污泥上清液滤液泥饼格栅沉砂池初沉池浓缩池调理池隔膜厢式压滤泥饼处置土地利用污水处理系统焚烧除磷池污泥深度工艺流程图污泥深度脱水处理，一般包括污泥浓缩、污泥调理、压滤脱水和污泥最终处置等四个步骤。工艺流程如下图。污泥调理•污泥通过调理，破坏以蛋白质为基础的细胞壁，释放污泥中的结合水和吸附水，细胞内水，克服污泥比阻，大幅度降低污泥粘性，提高污泥脱水效果。•FeCl3加CaO的调理方式，可显著提高污泥的脱水效果。同时，加入的FeCl3和CaO和还有钝化重金属和杀菌除臭的作用。•在调理池中完成污泥调理，先后采用浓度为38%的FeCl3溶液和级配大于100目的CaO进行调理。由加药泵投加FeCl3溶液，使用电磁流量计来计量；由电子称计量后自动投加CaO。按质量百分比来计算，FeCl3的加入量约为污泥量（重量比）的0.5%～0.7%，CaO的加入量约为污泥量的1.0%～1.5%。•调理后的污泥放置时间不宜过长，否则会导致过滤性能变差。调理后的污泥的含水率一般为94～96%。•调理池一般不少于2座，一用一备。池型一般为立式圆形，避免出现搅拌死角。池子底部应考虑排泥放空装置，定期进行排泥。调理池需配套搅拌设备，实现污泥和调理剂的充分混合。宜采用立式混合搅拌设备，以减少对设备的腐蚀。•由于CaO粒径小，因此CaO投加设备应考虑防尘设施。尽管调理后的污泥基本没有臭味，但调理前的污泥易产生臭味，需注意除臭措施。石灰投加系统三氯化铁投加系统污泥压滤脱水•污泥压滤脱水的核心设备采用杭州兴源过滤科技股份有限公司研制生产的第四代高压隔膜厢式压滤机，•压滤脱水系统包括进泥系统、隔膜压滤系统、吹脱系统和卸料系统。•采用该系统对污泥进行脱水，泥饼含水率可低于60％，固相回收率可达99.9％以上。污泥压滤脱水•调理后的污泥通过隔膜泵（或螺杆泵）注入高压隔膜厢式压滤机中，•停止进泥后，通过多级离心泵加压厢式压滤机中的隔膜对污泥进行强力挤压脱水，•之后利用高压空气吹脱压滤机中心进泥管中的污泥及空腔内的水份；•缓慢松开压滤机，分离机内的剩余水与泥饼，•最后卸除压滤机内的泥饼。•进泥系统主要设备为隔膜泵（或螺杆泵、转子泵），其中螺杆泵工作压力一般为0.8-1.0MPa，隔膜泵工作压力一般为0.6-0.8MPa；•隔膜压滤系统主要设备为高压隔膜厢式压滤机、多级离心泵。多级离心泵的工作压力一般为1.6-1.8MPa,高压厢式隔膜压滤机膜材料一般采用进口增强聚丙烯(PP)。•吹脱系统包括空气压缩机、储气罐等。空气压缩机工作压力一般为1.0MPa。•卸泥系统包括卸料斗、皮带输送机（或螺旋输送机）。皮带输送机（或螺旋输送机）的转速应尽量缓慢，一般控制在0.5-1m/s。•由于滤液和泥饼的碱度高，脱水车间应注意通风。污泥滤液泥饼石渭头污水厂污泥脱水运行成本分析项目传统脱水深度脱水时间2009年1月2009年10月污水处理量(万m3/d）8.739.53COD消减量（吨/d）23.9627.16污泥脱水工艺离心脱水高压厢式压滤脱水后污泥含水率（%）79.755.5脱水后污泥量(吨/d)102.670.4药剂种类PAMCaO、FeCl3泥脱水处理电单耗（kwh/吨水）0.0160.018泥运输费用（元/吨水）0.1060.056泥脱水处理药剂费用（元/吨水）0.0250.077小计：泥脱水处理付现成本（元/