污泥的预处理

2017-04-15王孟祺

福建质量管理 2017年21期

关键词：脱水机消化真空

王孟祺

(天津科技大学天津 300450)

污泥的预处理

王孟祺

(天津科技大学天津 300450)

生物干化技术与好氧堆肥技术很相似，区别主要在于前者是以降低污泥含水率为主要目的，而后者则是为提高污泥有机物稳定性和腐热，堆肥化过程之中，污泥的理化性质得到改善，同时含水率也同时降低，但为了维持其中微生物的活性，往往需要人为添加水分。所以周期要长于生物干化。

生物干化；减量化；稳定化

一、引言

刚从污水处理厂中产生的污泥，体积庞大且成分的复杂，很难被直接加以进行处理，需要对其进行预处理，减少其体积，并使其成分稳定，即上面所述的减量化和稳定化。通过使其脱水，减小其体积，同时，运用一些化学或物理方法稳定其中的有机成分，已达到减量、稳定的目的。这样以便于接下来的无害化和资源化处理。

二、稳定化处理

污泥的稳定化即通过一定的理化手段来改善污泥中的理化性质和有机成分。主要包括消化法、碱性稳定法和热处理法。

(一)消化法。在人工控制条件下，通过微生物的代谢作用将污泥中的有机物质分解为气体或残余稳定物，主要分为好氧消化和厌氧消化。好氧消化法的降解程度高，易脱水，运行管理简单，但运行费用高，消化污泥量少，随温度波动污泥的降解程度的波动较大，故相较之下厌氧消化法较常用，该方法可以显著减少污泥体积，消除恶臭，较易脱水，污泥性质稳定，更宜作肥料。

(二)碱性稳定法。向污泥中加入石灰、水泥窖等强碱性物质，一方面可以提高污泥中的PH值来起到杀菌作用，另一方面可以通过强碱性物质释放的大量热来杀灭病原体，抑制微生物活性。处理后的污泥，将其PH调制稳定后，即可直接施用于农田。

(三)污泥的热处理。通过热处理，使污泥固化，胶体结构破坏，减少其中的结合水。

三、减量化处理

简单来说，就是将污泥脱水和浓缩，使其体积减少，一方面减少对环境的污染，另一方面也是后续处理的前处理过程。这个过程，是整个污泥处理之中的一个重要环节，经过脱水的污泥，其体积可以减少到之前的10%—20%左右。

(一)机械脱水。机械脱水由于其不受地域限制、处理高效等特点是现在使用最为广泛的脱水方法，主要通过离心、过滤等机械作用出去污泥中的毛细水和吸附水，其按原理可分为真空过滤脱水、离心脱水和压滤脱水三类。

(1)真空过滤脱水：利用真空下水沸点降低的特点来达到固液分离，主要运用初沉淀污泥和消化污泥的脱水过程。其优点在于可以连续运行、操作方便、处理量很大、以便于自动化进行；缺点在于对管路密封性要求很高、滤布容易堵塞、噪声大、需要很大的占地空间且工艺复杂。

(2)离心脱水：通过控制离心推动力的大小，使不同的固相与液相相互分离的过程。与真空过滤脱水一样，可连续工作，同时脱水空间密闭、占地面积小、臭味小、卫生条件较好、分离效果也佳、可自动控制。但其前期预处理过程较为复杂，尤其是大型离心脱水机设备磨损较快，耗电量和噪声大，对于材质要求很高，对维修造成许多困难。

(3)压滤脱水：与真空过滤脱水法的基本原理相同，只是压缩推动力为正压，而真空过滤为负压。主要分为带式压滤脱水机和板框压滤脱水机。

其中，带式压滤脱水机，其一次性投资成本较少，受污泥负荷波动影响较小，出泥含水率低，工作稳定且管理控制相对简单。但在使用过程中需要经常清洗滤布，水消耗量大，同时，为使污泥形成较大的絮团，需要在其中加入较多的絮凝剂，普遍使用于大型污水处理厂中。

(4)板框压滤脱水机，对泥浆适用性强，过滤压力高，泥饼含固率高；但需要较大的占地和冲水面积，车间环境差，卸泥劳动强度大。

(二)干化处理。即通过一定方法是污泥中的水分挥发或蒸发以减少其含水率，达到减少其体积的目的。主要包括自然干化、热干化和生物干化三种方法。其中，自然干化是指在自然条件下，通过环境作用力使污泥中水分加以流失，适用于气候干燥，用地需求小和卫生条件允许的地区，是一种简单且经济的方法，但其局限性大且脱水效果较差，耗时长。所以这里主要讨论热干化和生物干化。

(1)热干化：通过人工加热，使污泥中水分蒸发，达到干化目的，成本相对较低，减容效果明显，大大改善了污泥的性状，同时，之后的许多污泥资源化手段，例如制油，制砖，制活性炭等都需要经过热干化的前处理，其处理过的产物许多可用于作为肥料、替代能源等等。所以，它是目前使用最为广泛，技术最为成熟的干化方法。依据热介质与污泥的接触方式可分为直接热干化、间接热干化、直接—间接联合热干化三类。

A.直接热干化：即热介质加热以后，进入热干化机中与污泥直接接触，使其温度上升，水分蒸发，脱水减容。主要包括转鼓干化技术、闪蒸式干化技术和带式干化技术。但在这个过程之中，由于污泥与介质直接接触，所以自然而然会有污染，所以产生的热蒸汽和废水之后必须要经过无害化处理。优点在于蒸发速率快，脱水减容效果明显，含固率能达到85%—90%。

B.间接热干化：通过对热传导技术的应用，热介质不再对污泥进行直接加热，而是通过加热干化机机壁来使其内部的污泥温度上升，蒸发脱水减容。与直接热干化相比，因为介质与污泥并不进行直接接触，不会产生污染，而且介质也不将局限于气体，也可用热油进行加热，尾气排放量小，避免二次污染，环保性强。当相对的其加热效果较差，蒸发脱水减容效果也弱于直接热干化技术，主要包括转盘式干化技术、立式多盘干化技术和浆叶式干化技术。

C.直接—间接联合热干化技术：就是对上面两种技术的结合，同时进行直接加热和间接加热，既能保证加热效果，也能相对直接热干化技术减少污染尾气排放。主要包括流化床干化技术和涡轮薄层干化技术。

(2)生物干化技术：在供氧条件下，微生物利用污泥中的有机物进行好氧呼吸，释放出大量生物能，提高温度，有利于蒸发干化，同时微生物的活动活化污泥中的束缚水，使其更易蒸发，并最终在干燥空气的作用下被带出堆体。由于不需要外源加热，也不会产生有污染的尾气，所以这是一种经济且环保的干化技术。据研究表明，对城市生活垃圾进行生物干化以后，其含水率降低到53%，热值可达12.28kj/g，且性质稳定，可作为生物燃料。此外，生物干化还有另一个优势在于加入了人为的过程控制，具体就是通过对堆体进行强制通风促进干化，已达到缩短干化周期的目的。