■宋樂(lè)群 ■浙江衢州水業(yè)集團(tuán)有限公司,浙江 衢州 324000
隨著我國(guó)污水處理廠的逐步增多與污水處理技術(shù)的發(fā)展,污水在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥也在逐步增多,目前,很多污水廠仍然將污泥隨意外運(yùn),簡(jiǎn)單填埋或堆放,這些廢棄物有機(jī)物含量和含水率都很高,容易腐爛發(fā)臭,給環(huán)境造成了破壞。污泥處理處置雖然有很多途徑,如熱干化、堆肥、焚燒等,但其基礎(chǔ)投資及運(yùn)行成本較高,同時(shí)還產(chǎn)生具有較大污染性的副產(chǎn)物,如二噁英等。而通過(guò)加鈣實(shí)現(xiàn)污泥干化、固化及殺菌的工藝,在相比之下具有投資小、見(jiàn)效快、處理效果穩(wěn)定等特點(diǎn),更加適合于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)中小型水廠及消化后污泥的進(jìn)一步處理。
污泥石灰穩(wěn)定干化技術(shù)是一種運(yùn)用添加劑對(duì)城市污水處理廠污泥進(jìn)行干燥、穩(wěn)定化和資源化處理的方法。采用含生石灰發(fā)熱劑,通過(guò)污泥高效干燥系統(tǒng)對(duì)有機(jī)酸腐污泥進(jìn)行干燥、脫水、改性后,向穩(wěn)定化無(wú)機(jī)材料轉(zhuǎn)化。干化后的污泥渣可以替代水泥原料中的石灰石,實(shí)現(xiàn)污泥的資源化,并解決污泥處理過(guò)程中的二次污染問(wèn)題。另外,根據(jù)氫氧化鈣脫水變成氧化鈣這一原理,處理物經(jīng)高溫煅燒后,添加劑可回收反復(fù)使用,實(shí)現(xiàn)了原材料的循環(huán)使用。
加鈣干化的基本原理為:
將污泥與細(xì)石灰均勻混合,石灰與污泥中所含的水分發(fā)生如下反應(yīng):
1kgCaO+0.32kgH2→O1.32kgCa(OH)2+1177kJ
根據(jù)這一反應(yīng),每投加1公斤的氧化鈣有0.32公斤的水被結(jié)合成為氫氧化鈣,反應(yīng)所生成的熱可蒸發(fā)約0.5公斤的水。生石灰與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鈣后,會(huì)繼續(xù)與污泥中的其他物質(zhì)發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng),如生成物氫氧化鈣與CO2的反應(yīng):
這一反應(yīng)會(huì)進(jìn)一步增加固體物的總量、發(fā)熱蒸發(fā)一部分水,進(jìn)而增加處理后污泥的含固量。另外 CaO、Ca(OH)2還可以與定形硅酸(SiO2)或者氧化鋁(Al2O3)發(fā)生反應(yīng)。通過(guò)以上這些主要化學(xué)反應(yīng),會(huì)產(chǎn)生如下效果:由于堿性物質(zhì)Ca(OH)2的作用致使污泥中的pH值增高,由于反應(yīng)放熱導(dǎo)致污泥溫度升高,反應(yīng)生成物中結(jié)合了游離水,同時(shí)由于放熱反應(yīng),一部分游離的水被蒸發(fā)。最終結(jié)果是:(1)進(jìn)一步脫水,由含水率80%-85%脫水到60%以下(依生石灰投加量而定);(2)殺菌,溫度和pH的升高可以起到殺菌的作用,從而保證在利用或處置過(guò)程中的衛(wèi)生安全性;(3)鈍化重金屬離子,投加一定量的氧化鈣使污泥成堿性,可以結(jié)合污泥中的部分金屬離子形成無(wú)害的化合物達(dá)到鈍化重金屬離子的效果;(4)改性、顆?;瑥亩纳苾?chǔ)存和運(yùn)輸條件,避免二次飛灰、滲濾液泄漏;(5)半干化、固化,從而顯著降低含水率,便于不同的再利用或者填埋。
衢州市污水處理廠設(shè)計(jì)能力為14萬(wàn)噸/日,一次規(guī)劃,分期實(shí)施。其中,一期工程設(shè)計(jì)能力為5萬(wàn)噸/日,2003年建成投產(chǎn),現(xiàn)已運(yùn)行10年時(shí)間;二期5萬(wàn)噸/日擴(kuò)建工程今年已投入運(yùn)行,市污水處理廠可達(dá)到10萬(wàn)噸/日的處理能力。污泥產(chǎn)量約為49噸/日,每日運(yùn)行8小時(shí),即每小時(shí)產(chǎn)泥約為6噸左右(含水率為70% -85%)。本廠采用石灰穩(wěn)定干化法對(duì)污水處理廠脫水污泥進(jìn)行干燥,工藝流程如圖1。
圖1 污泥處理工藝流程簡(jiǎn)圖
污泥處理工藝流程:帶式壓濾機(jī)脫水后含水率約為75-82%的脫水污泥,經(jīng)進(jìn)泥無(wú)軸螺旋輸送機(jī)和污泥稱重螺旋經(jīng)計(jì)量后進(jìn)到混合反應(yīng)器,同時(shí),生石灰從儲(chǔ)料罐中經(jīng)通過(guò)輸送機(jī)精密投加至混合反應(yīng)器,兩者充分混合后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式干燥器進(jìn)行干化脫水,成品污泥通過(guò)鏈板式輸送機(jī)輸出后在應(yīng)急堆放場(chǎng)堆放晾曬或直接裝車外運(yùn),根據(jù)不同的用途運(yùn)往不同的目的地。在進(jìn)泥無(wú)軸螺旋輸送器上開(kāi)口并增設(shè)事故閘板閥和事故螺旋(利舊)。反應(yīng)為連續(xù)反應(yīng),可根據(jù)污泥脫水機(jī)的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行安排系統(tǒng)運(yùn)行方式。
通過(guò)工藝調(diào)試,處理濕污泥量(含水率為70% -85%)約165噸,消耗石灰約46噸,其調(diào)試結(jié)果如下:
(1)污泥加鈣干化系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到廠家的設(shè)計(jì)要求,出泥的含水率基本實(shí)現(xiàn)60%以下,每小時(shí)處理濕污泥能力基本能控制在5t左右,各調(diào)試目標(biāo)均已達(dá)到。
(2)經(jīng)過(guò)調(diào)試,污泥加鈣穩(wěn)定干化系統(tǒng)在保證干化污泥出泥質(zhì)量的情況下,濕污泥最大處理量為6.5t/h,超過(guò)設(shè)計(jì)要求。
(3)在濕污泥量進(jìn)泥量為5.5t/h左右,含水率維持在80%左右,石灰投加量對(duì)污泥干化含水率的影響及石灰精密投加電機(jī)頻率對(duì)污泥含水率的影響分別如圖2所示:
圖2 石灰投加量對(duì)濕污泥含水率的影響
(4)濕污泥進(jìn)泥量在5.5-6.5t/h時(shí),石灰精密投加螺旋的頻率應(yīng)維持在50HZ,石灰投加比維持在32%左右;濕污泥進(jìn)泥量在4.5-5.5t/h時(shí),石灰精密投加螺旋的頻率應(yīng)維持在45HZ,石灰投加比維持在29%左右;濕污泥進(jìn)泥量小于4.5t/h時(shí),石灰精密投加螺旋的頻率可適當(dāng)調(diào)整。
(5)污泥經(jīng)加鈣干化后,通過(guò)研究干化污泥的堆放天數(shù)對(duì)含水率的影響得到以下結(jié)論:在溫度為30℃左右,濕度為70%左右的條件下,含水率在50.54%的干化污泥在堆放1天后,其含水率降至36.02%??梢?jiàn)加鈣干化污泥經(jīng)堆置可進(jìn)一步有效降低含水率。
(6)加鈣干化污泥在水中溶解度。污泥呈泥土狀,放置于燒杯內(nèi)基本不溶于水。原因?yàn)榧逾}污泥內(nèi)Ca(OH)2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CaCO3。不但降低污泥的含水率,同時(shí)也改變污泥的物理特性,增加污泥強(qiáng)度。污泥加鈣干化后,室內(nèi)放置2日后100g水中溶解度為0.055克,屬于難溶物質(zhì)。隨堆置時(shí)間增加,溶解度繼續(xù)減小,1周后達(dá)到最高值。
根據(jù)衢州地區(qū)目前的實(shí)際情況,安全填埋為污泥處置的主要途徑。加鈣干化污泥《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》已符合與垃圾混合填埋的相關(guān)要求。但在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn),未經(jīng)室內(nèi)放置的加鈣干化污泥黏性較大,直接送至填埋場(chǎng)易造成推土機(jī)履帶打滑。而經(jīng)室內(nèi)放置的加鈣干化污泥,含水率低于45%,物理特性與泥土接近并難溶于水。其泥質(zhì)已符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》做覆蓋土的要求。并且泥土呈堿性,可有效中和垃圾填埋場(chǎng)目前偏酸性的滲濾液。因此可以與垃圾混合填埋或作為垃圾填埋場(chǎng)覆蓋土。如作為覆蓋土,可達(dá)到污泥資源化利用的目的,并降低最終的處置成本。
污泥石灰處理是歐洲北美最早應(yīng)用的脫水污泥進(jìn)一步處理工藝,主要目的是滿足污泥運(yùn)輸、處置過(guò)程中的衛(wèi)生學(xué)要求,并對(duì)污泥無(wú)害化、穩(wěn)定化。于此同時(shí)實(shí)現(xiàn)粘稠污泥的干化與固化。
我廠實(shí)際生產(chǎn)性應(yīng)用顯示,石灰干化污泥工藝對(duì)我廠污泥干化具有可行性,污泥通過(guò)加鈣干化,其含水率大大降低,大大減小了污泥的體積,處理后污泥性能得到改善,污泥可以達(dá)到無(wú)害化、穩(wěn)定化效果,易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸,該技術(shù)路線投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。建議開(kāi)展加鈣干化污泥作為垃圾填埋場(chǎng)覆蓋土的相關(guān)工作。同時(shí)積極探索其它污泥資源化利用的途徑。
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