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：

　　(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

　　城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要組成為有機物和微生物。部分有機物毒性大、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；同時有機物及微生物聚集，易產(chǎn)生危害性更強、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;重金屬與有機物結(jié)合，易產(chǎn)生毒性更強的物質(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現(xiàn)其經(jīng)濟價值，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)擴散過程。

　　以上兩個過程交替并持續(xù)進(jìn)行，最終實現(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際工程運行情況，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?泥系統(tǒng)進(jìn)行卸泥，?泥后的壓濾框轉(zhuǎn)運回包污系統(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。

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

　　3.3 技術(shù)特點及優(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)計實例的分析總結(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，工程深度脫水機房設(shè)計尺寸為23.5m×14.0m，直接壓濾脫水技術(shù)解決了實際工程污泥處理區(qū)域用地緊張的問題。

　　(2)能耗低

　　工程能耗測算表如表1。

　　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)處理工藝的運行效果。

　　(4)投資運行成本低

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

　　(5)運行自動化程度高

　　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行，隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，濾膜也可以實現(xiàn)在線自動清洗，即直接壓濾深度脫水工藝可以實現(xiàn)全過程自動化運行。

　　(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。(來源：廣東省建筑設(shè)計研究院)