處理污泥的工藝過程

1、處理污泥的工藝過程污泥處理的主要目的是減少水分，為后續(xù)處理、利用和運輸創(chuàng)造條件；消除污染環(huán)境的 有毒有害物質(zhì)；回收能源和資源。污泥的處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水、干化及燃 燒等方法以及最終處理。污泥的濃縮。污泥濃縮的目的是使污泥初步脫水、縮小污泥體積.為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。濃 縮脫水方法有重力沉降濃縮、上浮濃縮以及其他濃縮方法。污泥消化。為了減少污泥量，防止污染環(huán)境和提高利用價值，一般需經(jīng)過消化處理。污泥消 化即是借助微生物的代謝作用，使污泥中有機物質(zhì)分解成穩(wěn)定的物質(zhì)，去除臭味，殺死寄生 蟲卵，減少污泥體積.回收利用消化過程中所產(chǎn)生的沼氣。污泥脫水與干化。污泥經(jīng)濃縮和消化之后，其含水率仍在

2、96%左右，體積很大，不便于運 輸和使用，需要進一步脫水干化處理，其主要方法有自然蒸發(fā)法和機械脫水法兩種。污泥燃燒。污泥干化后.含水仍達(dá)10% 15%，體積仍較大，通過燃燒可將污泥中水分和 有機雜質(zhì)完全去除.并殺滅病原微生物。有些污泥含有有毒物質(zhì)而不宜作農(nóng)肥，或因其他原 因使污泥難以利用時，為防止污染.也采用燃燒方法。燃燒污泥的裝置為燃燒爐。(5)污泥的最終處理。污泥含有重金屬離子等有毒物質(zhì)時，還須做最終處理，深埋或投棄 海洋。但一般極少進行最終處理，而是在處理過程中隨時使用。污泥脫水設(shè)備選型污水經(jīng)過沉淀處理后會產(chǎn)生大量污泥，既使經(jīng)過濃縮及消化處理，含水率仍高達(dá)96 %， 體積很大，難以消納處

3、置，必須經(jīng)過脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地 面積。一般大中型污水處理廠均采用機械脫水。脫水機的種類很多，按脫水原理可分為真空過 濾脫水、壓濾脫水及離心脫水三大類。本文就國內(nèi)污水處理廠經(jīng)常選用的壓濾機包括帶式 壓濾機及板框式壓濾機和離心式脫水機的工作原理、設(shè)備選型時需重點考慮的問題以及維 護運行本錢等作一介紹。帶式壓濾脫水機帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒 中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水 擠壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。一般帶式壓濾脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾

4、帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和 濾帶驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成。作機型選擇時，應(yīng)從以下幾個方面加以考慮：1濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點，同時還 應(yīng)考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的 攔截性能。2輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng)。一般通過氣動裝置完成。3濾帶的張緊系統(tǒng)。一般也由氣動系統(tǒng)來控制。濾帶張力一般控制在0.30.7MPa, 常用值為0. 5MPa。4帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存 在一個最正確的帶速控制范圍，在該范圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到 高質(zhì)量的泥餅。帶式壓濾脫水機受污泥負(fù)荷波

5、動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟耗少、 管理控制相對簡單、對運轉(zhuǎn)人員的素質(zhì)要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機進入國 內(nèi)較早，已有相當(dāng)數(shù)量的廠家可以生產(chǎn)這種設(shè)備。在污水處理工程建設(shè)決策時，可以選用帶 式壓濾機以降低工程投資。目前，國內(nèi)新建的污水處理廠大多采用帶式壓濾脫水機，例如北 京高碑店污水處理廠一期工程五臺脫水機全部是帶式壓濾脫水機，自帶、輥壓筒、濾投入運 行以來情況良好，所以在二期設(shè)備選型時仍然選用了這種機型。離心式脫水機離心脫水機主要由轉(zhuǎn)載和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后， 在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩人轉(zhuǎn)轂腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)

6、生的離 心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)轂內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè) 產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉(zhuǎn)載的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)載周圍 的出口連續(xù)排出，液體那么由堰四溢流排至轉(zhuǎn)載外，聚集后排出脫水機。離心脫水機最關(guān)鍵的部件是轉(zhuǎn)轂，轉(zhuǎn)轂的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行 本錢都相當(dāng)高，很不經(jīng)濟。轉(zhuǎn)載的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉(zhuǎn)載過長會使性能價 格比下降。使用過程中，轉(zhuǎn)載的轉(zhuǎn)速是一個重要的控制參數(shù)，控制轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)速，使其既能獲 得較高的含固率又能降低能耗，是離 心脫水機運行好壞的關(guān)鍵。目前，多采用低速離心脫水機。在作離心式脫水機選型時，因轉(zhuǎn) 輪或螺

7、旋的外緣極易磨損，對其材質(zhì)要有特殊要求。新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配 塊，以便更換。裝配塊的材質(zhì)一般為碳化鎢，價格昂貴。離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。國內(nèi)只有為數(shù)不多的幾個廠家可 以生產(chǎn)小型離心脫水機，如果選擇大型離心脫水機，就只能依靠進口，會增加工程投資，同 時，離心脫水機受污泥負(fù)荷的波動影響較大，對運行人員的素質(zhì)要求較高，因此一般污水處 理廠均不采用離心脫水工藝。但近幾年來，隨著科技進步，離心式脫水機的脫水技術(shù)在國外 有了長足進展，例如瑞典Alfa Layal公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機，其泥餅含固率可達(dá)30% 以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進行，脫水機周圍沒有任何

8、污泥及污水存在，也沒有惡 臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。板框式壓濾脫水機板框式壓濾機是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，到達(dá)脫水目的。它主要 由凹人式濾板、框架、自動-氣動閉合系統(tǒng)測板懸掛系統(tǒng)、濾板震動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、 濾布高壓沖洗裝置及機身一側(cè)光電保護裝置等構(gòu)成。設(shè)備選型時，應(yīng)考慮以下幾個方面：1對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其他類型脫水機相比，泥餅含固率最高， 可達(dá)35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機應(yīng)該是首選方案。2框架的材質(zhì)。3濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強度。4濾板的移動方式。要求可以通過液壓

9、一氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作 人員勞動強度。5濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其他型式脫水機相比，板框式壓濾機最大的 缺點是占地面積較大。以北京高碑店污水處理廠一期工程使用的帶式壓濾機和鞍山工業(yè)污水 處理廠使用的板框式壓濾機為例作比擬：高碑店污水廠處理污水量為50萬t/d,污泥產(chǎn)量 1852. 5m3/d,干物質(zhì)92. 63t / d，采用五臺德國KLEINKS30型帶式壓濾機，每臺壓濾 機的根底占地面積僅為2750*3500mm,鞍山污水廠處理水量為22t/d,干物質(zhì)275t/d，采用六 臺板框式壓濾機，每臺壓濾機地根底占地面積達(dá)2400*12000mm,同時，由于板框式壓濾機

10、 為間斷式運行，效率低，操作間環(huán)境較差，有二次污染，國內(nèi)大型污水處量廠己很少采用。 但近了大量開發(fā)研制工作，使其適應(yīng)了現(xiàn)代化污水處理廠的要求，如通過PLC系統(tǒng)控制就 可以實現(xiàn)系統(tǒng)全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、 進料等操作全部可通過PLC遠(yuǎn)端控制來完成，大減輕了工人勞動強度。小結(jié)根據(jù)不同型式脫水機性能的比擬分析可以看出，不同的污水處理廠在作污泥脫水方究選擇時，應(yīng)從污泥特性、運行狀況、人員素質(zhì)、對泥餅的要求以及資金、本錢等幾個方面綜合 考慮，才能作出相對合理的選擇污泥的深度處理 概述 水是人類生存的根本條件，是影響和制約社會開展的最關(guān)鍵因素。一方面，世界上的

11、大 局部地區(qū)水資源都嚴(yán)重短缺；另一方面，人口的急劇增長、工業(yè)的不斷開展，人類又在不斷 制造大量的污染物，污染著本已稀缺的水資源。水資源短缺與水 污染是當(dāng)前社會和人類共 同面臨的兩大難題。上個世紀(jì)以來，隨著人與自然關(guān)系的不斷激化，人們逐漸認(rèn)識到只有污水處理和污水回 用才是解決水資源短缺與 水污染的最有效方法。眾所周知，目前的污水處理廠是先對污水進行各種物理、化學(xué)或生物的方法把污染物從 水中別離出來，別離水變成“清潔水排入水體；再集中處理濃縮了污染“精華的別離“固 體污泥。顯然，不徹底解決污泥的處理問題，污泥中的污染物就會再通過各種途徑回到大自然，那么再好的水處理效果對環(huán)保而言都只是掩耳盜鈴。將污

12、染物從污泥中徹底去除是解決水污染問題的關(guān)鍵步驟。1 污泥處理的任務(wù)與方法污泥在實際中的表現(xiàn)干凈的水經(jīng)使用后因其中含有有機物、重金屬、病毒、細(xì)菌等對人類和自然界會造成危 害而稱為污水。污水的凈化處理一定意義上講是局部地把這些污染物別離轉(zhuǎn)移至污泥中。相對于污水，污泥的污染成分近似而濃度那么要高得多，在實際中表現(xiàn)為：1臭味大：眾多易腐化的有機物在污泥的處理、運輸、儲存中發(fā)出各種惡臭的氣味 影響環(huán)境；2危險性高：污泥中含有大量的病毒、細(xì)菌、原生動物及高濃度的鋅、銅、鉻、鉛 鎘等重金屬、有毒的有機合成物等，對水資源和人體健康都是 一種潛在的危險；污泥處理的幾大任務(wù)污泥處理就是要對污泥進行深度無害化處理，

13、徹底解決污泥對環(huán)境的污染及對人類的危 害，通常有以下幾大任務(wù)：1減少污泥體積： 在水處理工藝中采用生物或化學(xué)的方法直接減少污泥的產(chǎn)生， 防止和減少污泥的產(chǎn)生；在污泥處理系統(tǒng)中提高污泥的含固率； 2污泥性質(zhì)穩(wěn)定：去除污泥中易腐化變質(zhì)的有機物；3污泥無害化：去除污泥中對人體或自然界有危害的病毒、細(xì)菌、原生 動物 和重 金屬等；4污泥的資源化利用：利用污泥中富含的N、P、K等回收有機肥料，改善土壤 條件，促進作物的生長；利用污泥中大量有機物儲藏的熱量進行燃燒，回收熱能。目前，為到達(dá)污泥的最終無害化處理，完整的工藝如下列圖所示：由上圖可知：污泥處理包括污泥濃縮、機械脫水、干化或燃燒及最終廢棄物處置四個

14、主 要階段，其中前三個階段為污泥處理階段主要特性如下：處理方式作用處理后污 泥的含固 率處理后污泥的主要成 分濃縮減小污泥體積38%與原污泥同機械脫水減小污泥體積15% 35%與原污泥同枯燥減小污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì)、無害 化40 93%少量有機物和無機灰燃燒減小污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì)、無 害化及熱能回用99%無機灰污泥處理最終廢棄物的處置及要求1農(nóng)業(yè)利用：去除病原體，重金屬等防止長期使用對人體及土地的副作用；具 有施用期短，儲存期長的特點，應(yīng)使肥料易于運輸、儲存、操作，提高衛(wèi)生條件；制定 全面的施用標(biāo)準(zhǔn)，減少對環(huán)境的不良影響，消除用戶的不信任；2填埋：盡可能小的體積；防止二次污染； 3建筑材

15、料：材料性質(zhì)穩(wěn)定，無毒害；4投海：已禁止使用。污泥深度處理的必要性污泥處理工藝的選擇與污泥性質(zhì)、最終污泥處置方式、地方行政法規(guī)的限制、經(jīng)濟性、 處理規(guī)模、處理技術(shù)、現(xiàn)場條件等息息相關(guān)。從以上所述可知，目前只做的濃縮、機械脫水并不能減少污染，也不能滿足衛(wèi)生需要， 因此不能滿足污泥處置的要求，進行污泥枯燥或燃燒的深度處理是污泥處理開展的必然選 擇。1污染去除的要求：濃縮、脫水不能去除污染物，枯燥或燃燒是徹底去除污染負(fù)荷 的有效途徑；2地方法規(guī)的要求：歐洲有些國家禁止沒有深度處理的污泥進行處置；3最終污泥處置的要求：污泥農(nóng)業(yè)回用、污泥填埋、建筑材料的使用都要求污泥無 毒、滿足衛(wèi)生要求；4經(jīng)濟性的要求

16、：深度處理后的污泥，其體積僅為脫水污泥的一半至五分之一，減 少運輸、儲存費用，同時減少填埋的費用歐洲國家填埋的費用以體積計，且價格非常貴 200300歐元/立方米。5工藝開展的保證：污泥枯燥和燃燒技術(shù)的開展成熟減少了投資和運行費用，提高 了處理效率。2 污泥的枯燥處理工藝 枯燥是利用熱源加熱脫水后的污泥，進一步去除污泥中的毛細(xì)水，使污泥固體含量到達(dá)70%90%的過程，目前，昂帝歐得利滿公司已開發(fā)使用了多種枯燥工藝，如利用太陽能加 熱的HELIANTS工藝，利用高溫氧化有機物的MINERALIS工藝及各種形式的加熱枯燥 工藝。HELIANTS太陽能枯燥工藝將脫水后的污泥放置于溫室中，利用太陽能蒸

17、發(fā)污泥中的水份即可獲得百分之 6080 的干化污泥，運行中可利用攪拌輪將污泥翻轉(zhuǎn)平鋪在地板上或增加強制通風(fēng)以提高蒸發(fā)效 率。這種工藝設(shè)計簡單，投資運行費用低，但需要很大的占地面積，適合于產(chǎn)泥量較低，污 泥用作農(nóng)業(yè)應(yīng)用，并需長期儲存的場合。MINERALIS高溫濕氧化工藝將污泥和純氧同時導(dǎo)入溫度為2900C壓力為80100巴的反響容器中，純氧在高溫、 高壓情況下不需使用催化劑即可將絕大局部有機物氧化成CO2和水，剩余污泥通過機械脫 水干度即可達(dá) 5060%以上。濕氧化的工藝適用于污泥非農(nóng)業(yè)利用的場合，脫水泥餅可以 填埋或作為建筑原材料。NARATHERM槳式加熱枯燥工藝枯燥工藝中應(yīng)用更廣泛的還是

18、加熱枯燥系，所有的加熱枯燥均需要熱源。結(jié)構(gòu)上，除了 枯燥器以外，還應(yīng)包括污泥進料器，輔助熱源、送氣系統(tǒng)，熱量回收裝置，灰塵 控制、灰 燼排出、控制系統(tǒng)等。目前的熱枯燥系中已使用的有轉(zhuǎn)鼓式、圓盤式、螺旋槳式、薄膜式、管式等多種干化系2.3.1 工藝流程NARATHERM工藝是由得利滿公司和GOUDA公司共同開發(fā)的槳式加熱枯燥工藝, 是歐洲目前使用最廣泛的加熱工藝，其流程簡述如下：2.3.2 NARATHERM工藝主要包括以下幾個步驟1進料用螺旋輸送器將1535%的脫水污泥送至枯燥器的進口，有時會根據(jù)污泥的性質(zhì)，選 擇是否將篩分后的細(xì)小干化污泥與待干化的污泥進行預(yù)混合。2熱源產(chǎn)生NARATHERM

19、可使用熱蒸汽或油經(jīng)鍋爐加熱作為熱交換的熱源。一般熱流體的溫度為 180200C。熱流體被分別引入中空的枯燥器殼體和轉(zhuǎn)動的軸、槳葉等所有與污泥接觸進行 熱交換的加熱金屬外表。3污泥枯燥 加熱的金屬外表與污泥均勻接觸，加熱污泥，蒸發(fā)污泥中的水份。沿枯燥器的軸向長度， 水蒸汽蒸發(fā)會經(jīng)歷恒定蒸發(fā)效率和低蒸發(fā)率兩個階段；污泥干化經(jīng)歷塑化、破塑、塊化、顆 粒化四個步驟；污泥的溫度呈快速上升、穩(wěn)定、快速上升的趨勢，最后出口污泥溫度為100 110C左右見下列圖枯燥時間3至7小時，出口污泥含固率到達(dá)90%以上。兇代曲上直IM : 兇代曲上直IM : .用耳含熬舉%-EnFnEJFnEl 4 冷卻篩分 冷卻有直

20、接冷卻和間接冷卻兩種方式。兩種方式單獨使用或組合使用，使干污泥溫度從 110C減至40 C左右，冷卻后進入細(xì)格柵進行篩分，或經(jīng)過造形機造型后到達(dá)所要求的干污 泥形狀。 5冷凝回收 枯燥器內(nèi)的熱蒸汽送至冷凝器冷凝處理。冷凝溶劑回收；不可凝氣體送至鍋爐再加熱成 熱源；冷凝水回污水處理廠。2.3.3 工藝的優(yōu)勢NARATHERM工藝采用巧妙設(shè)計的槳式枯燥器，可對污泥進行徹底攪拌并使污泥一直 處于干凈接觸面進行熱交換，解決了一般間接傳熱工藝傳熱效率低的問題，同時用汽量比直 接加熱又大為減少。整個工藝系統(tǒng)的組合使其具有明顯的優(yōu)勢：1適應(yīng)性強：適用于各種類型和性質(zhì)的脫水污泥；2消耗低：用汽量小，局部熱能回

21、收，減少熱耗；消除粉末，臭味產(chǎn)生減少， 末端處理變得容易；3高品質(zhì)干化污泥：有機含量極低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定；足夠長的加熱時間，消 除病毒、細(xì)菌等，滿足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；具有農(nóng)業(yè)利用價值；含固率高90%，可成粒 便于儲存、運輸及靈活處置；4平安操作：用汽量小，溫度較低，且無直接接觸，平安性能較高。5易操作：系統(tǒng)全自動控制，對系統(tǒng)的02、CO、惰性氣體等能實時檢測，并有自 動平安保護。NARATHERM工藝的優(yōu)越性能主要得益于其獨特的槳式枯燥器如下列圖所示：枯燥器包括一個可加熱的中空槽、兩根或四根成對安裝中空的傳動軸、裝于軸上許多楔 形攪拌槳、槳頂端的刮板等。工作中，污泥從枯燥器的一端進入，通過重力緩慢流至另

22、一端。 傳熱流體從同一側(cè)進入中空槽、軸和槳的內(nèi)部對所有可能與污泥接觸的金屬進行加熱。同時， 成對的兩根軸轉(zhuǎn)向相反，槳葉齒形配合，可調(diào)轉(zhuǎn)速的軸帶動攪拌槳將污泥緩慢均勻的翻轉(zhuǎn)攪 拌。此設(shè)計表達(dá)了如下優(yōu)點：1接觸面積大：較大的面積容積比加大了接觸面積；2傳熱效率高：物料的流化狀態(tài)確保與加熱外表100%的進行接觸熱交換；自 清潔的槳形使加熱接觸面始終保持清潔，提高傳導(dǎo)效率；3高干化污泥品質(zhì)：形狀平滑的槳葉和不產(chǎn)生軸向推力的攪拌形式防止易碎污泥 的破壞；推流式的通過形式、槳葉兩面的均勻連續(xù)加熱可使所有干化污泥性質(zhì)類似。NARATHERM加熱枯燥工藝所具有投資運行費用相對較低、適應(yīng)性強、污泥干度高， 性能穩(wěn)定、平安衛(wèi)生等優(yōu)點為其在歐洲北美占領(lǐng)了很大市場份額，積累了豐富的運行 管理 經(jīng)驗。如在 Saint Brieuc、 Lavelanet、 Barrow、 Metz 等眾多水廠均有成功運行的記