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 富含有机物 容易腐化 破坏环境 必须妥善处置 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600 C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 84 3 污泥中的水分及其对污泥处理的影响 1 污泥中的水分 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 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 离心浓缩法 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 5 污泥的调理 5 2 污泥脱水性能的评价指标 比阻抗值r 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 1 调理剂种类 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 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 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 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 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 厦门市污泥处理处置现状一览表 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 备注 1 电单价按0 65元 度测算 2 PAM按3 468万元 吨测算 CaO按280元 吨测算 FeCl3按1229元 吨测算 3 运输费用按实际发生数测算 污泥脱水滤液循环利用 污泥脱水过程产生的滤液体积大约是污水量的0 3 1 0 由于滤液中CODCr BOD5和pH比较高 循环利用能为污水处理系统的生物脱氮过程提供碱度和碳源 滤液也可与污水厂的尾水混合后排放 滤液水质特征值见下表 污泥滤液水质特征表 单位 mg L 深度脱水污泥处置方式 污泥深度脱水相关研究工作 降低深度脱水泥饼的pH 通过辅料掺混堆肥发酵 发酵约4天后 pH可以降低到8左右 自动卸料 采用新型滤布材料 克服污泥阻力 泥饼可自动下料 减少人工手动操作 破碎 选用立式破碎机 破碎深度脱水污泥 含水率约为52 使得污泥颗粒细小 均匀 适用于园林绿化利用 深度脱水污泥含水率在52 左右破碎效果最好 污泥含水率高于52 污泥易发生胶黏并结团 深度脱水污泥在52 以下 破碎时易产生粉尘 深度脱水核心设备使用情况 兴源公司研发的高压厢式隔膜压滤机已在厦门4座城市污水处理厂应用 至今已运行快1年 配备隔膜泵 压力不够 后增配螺杆泵 进泥量加大 产出泥饼厚度变大 目前在试用转子泵 泥卸料无法全部完成自动化 部分泥饼仍需依靠人工操作 目前在对滤网材料进