工業(yè)污水處理裝置污泥的利用

孫照新，陳艷梅，魏葆婷3，李騰云

(1.河南能源開封龍宇化工有限公司,河南 開封 475200；2.開封市聚甲醛新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 開封 475200；3.河南化工技師學(xué)院，河南 開封 475000)

開封龍宇化工有限公司污水站厭氧/好氧工藝(A/O法)。原理是在常規(guī)好氧活性污泥法處理系統(tǒng)前，增加一段厭氧生物處理過程，污水先后進(jìn)入?yún)捬醵魏秃醚醵?，充分利用厭氧微生物和好氧微生物的特點(diǎn)，使污水得到凈化?；钚晕勰啻蟛糠滞ㄟ^污泥回流泵循環(huán)使用，部分老化污泥外排，通過壓濾后進(jìn)行處理。裝置設(shè)計(jì)處理能力85 m3/h，其中生產(chǎn)區(qū)污水55 m3/h，聚合區(qū)污水10 m3/h，生活污水10 m3/h，初期雨水10 m3/h。裝置投入運(yùn)行以來，運(yùn)行平穩(wěn)，為公司的長周期穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。

1 系統(tǒng)工藝流程及工藝指標(biāo)

1.1 工藝流程

工藝裝置所來廢水直接進(jìn)入污水站工藝廢水調(diào)節(jié)池中，調(diào)節(jié)池作用是克服污水排放的不均勻性，均衡調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)、水量、水溫的變化，儲(chǔ)存盈余，補(bǔ)充短缺，使生物處理設(shè)施的進(jìn)水量均勻，降低污水的不一致性，減少對(duì)后續(xù)二級(jí)生物處理設(shè)施的沖擊。堿性污水和酸性污水還可以在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行中和處理。在調(diào)整過程中可通過廢堿儲(chǔ)罐或NaOH加藥裝置對(duì)廢水的pH值進(jìn)行調(diào)整，再由一級(jí)提升泵打至冷卻塔，在調(diào)節(jié)池水溫>40 ℃時(shí)開啟冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻降溫，降溫后的污水進(jìn)入甲醛預(yù)處理反應(yīng)池。

甲醛預(yù)處理反應(yīng)池中的大量活性污泥含有抗甲醛微生物，能抵抗較高濃度甲醛的沖擊，并且處理甲醛的效果與其他微生物相比較高。甲醛預(yù)處理反應(yīng)池的作用是降低高濃度甲醛含量，為后續(xù)生物段處理提供較好的環(huán)境。甲池兩端各有一臺(tái)高效均合反應(yīng)器，使污水在甲池中循環(huán)流動(dòng)，與微生物充分接觸，使反應(yīng)更充分。

甲醛預(yù)處理反應(yīng)池中的污水由調(diào)節(jié)堰門自流進(jìn)兩個(gè)厭氧池，每個(gè)池中設(shè)有兩個(gè)高效厭氧混合反應(yīng)器,使污水在厭氧池中循環(huán)流動(dòng)，與微生物充分接觸，使反應(yīng)更充分。池中還掛有ZYZX系列球形蜂窩狀疊片展開式生物載體，使微生物附著其上，一方面有利于微生物的生長，另一方面也可使微生物與污水充分接觸。厭氧處理作用主要是利用厭氧菌的作用，通過厭氧消化去除水中高濃度有機(jī)物，提高COD的去除率，將高分子難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿右妆唤到獾挠袡C(jī)物，提高BOD/COD的比值。厭氧過程可分為水解階段、酸化階段和產(chǎn)甲烷階段。

經(jīng)過厭氧池的處理后，污水通過自流進(jìn)入好氧反應(yīng)池。污水站設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)房，內(nèi)有三臺(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)，為兩用一備?？諝饨?jīng)過自潔式空氣過濾器過濾后，由鼓風(fēng)機(jī)通過曝氣管至好氧池，池底部設(shè)有微孔曝氣管，使空氣均勻地分布于好氧池內(nèi)。污泥的好氧消化是在不投加有機(jī)物的條件下，對(duì)污泥進(jìn)行長時(shí)間的曝氣，活性污泥進(jìn)行有氧呼吸，進(jìn)一步把有機(jī)物分解成無機(jī)物，使污泥中的可生物降解部分被氧化去除。被氧化的物質(zhì)變成二氧化碳、水等物質(zhì)，氨氮隨著消化作用的進(jìn)行而逐步被氧化為硝酸鹽。其凈化污水的過程可分為吸附、代謝、固液分離三個(gè)階段；在曝氣的作用下，混合液得到足夠的溶解氧，并使活性污泥與污水充分接觸。污水中的膠體狀和溶解性有機(jī)物被活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，從而得以凈化。

好氧處理后，污水通過自流進(jìn)入二沉池中，二沉池中設(shè)有半橋式周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，可在現(xiàn)場(chǎng)或上位機(jī)上啟動(dòng)，把沉到池底的污泥刮至池中心，二沉池上設(shè)有兩臺(tái)污泥回流泵(一用一備)，開啟污泥回流泵，使污泥回流至甲醛預(yù)處理反應(yīng)池和好氧池，使活性污泥重新利用，保證池中的污泥濃度。二沉池中的上清液經(jīng)過氣浮、多介質(zhì)過濾、高效臭氧溶解、生物活性炭等深度處理后，水質(zhì)達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)后外排。沉淀池運(yùn)行正常情況下，出水帶泥嚴(yán)重，且好氧池SS>4 g/L時(shí)，需脫泥。多余污泥通過污泥回流泵打至污泥濃縮池中，打開污泥濃縮池進(jìn)液閥門，以備脫泥外排。

多余的污泥與水的混合液通過管道排放到污泥濃縮池，通過污泥泵輸送到一級(jí)脫泥機(jī)上方混合水箱，與配制好PAM溶液混合后進(jìn)入一級(jí)污泥壓濾機(jī)，將混合液壓濾為含結(jié)晶水量90%左右的餅狀污泥，餅狀污泥通過輸送帶輸送到污泥二級(jí)壓濾機(jī)，在二級(jí)壓濾機(jī)中與配制好的固化劑混合液和石灰粉經(jīng)攪拌混合后進(jìn)入濾帶進(jìn)行二次壓濾，壓濾后污泥經(jīng)絞龍粉碎為含游離水60%左右的小顆粒狀后用車輛運(yùn)輸?shù)矫簣?chǎng)，與鍋爐燃料煤按比例混合后進(jìn)入鍋爐燃燒。污泥深度處理工藝流程圖見圖1。

圖1 污泥深度處理工藝流程圖

1.2 工藝指標(biāo)

污水及出水水質(zhì)如表1所示，污水進(jìn)水指標(biāo)如表2所示。

表1 排放標(biāo)準(zhǔn)及出水水質(zhì)一覽表

污泥產(chǎn)量及成分如下：污泥每天平均產(chǎn)量約4 t；含水約60%；發(fā)熱量約11 304.36 kJ/kg；揮發(fā)分約50%；灰分約30%；固定碳約4%。

2 污泥摻燒方案及應(yīng)對(duì)措施

污泥摻入鍋爐燃料煤是一個(gè)全新的課題，為保證污泥摻入燃料煤不會(huì)對(duì)鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響，我們成立了以生產(chǎn)部、動(dòng)力廠為核心的污泥摻燒領(lǐng)導(dǎo)小組，制定了切實(shí)可行的摻燒方案，并對(duì)可能產(chǎn)生的問題采取了預(yù)防措施。

2.1 污泥摻燒方案

因污泥水分較高、黏度大，燃煤中摻入污泥，一旦摻混不均勻容易造成污泥黏附落煤管壁，堵塞落煤管道，造成爐膛燃燒不穩(wěn)定，影響外供蒸汽壓力，將給主裝置系統(tǒng)運(yùn)行帶來較大波動(dòng)。因此，為保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，制定了以下試運(yùn)行摻燒方案：①對(duì)即將摻燒的污泥，要保證產(chǎn)出的污泥水分≤65%，若從外觀感覺水分可能較高時(shí)，操作人員可以要求化驗(yàn)室加樣分析，待分析結(jié)果出來后再?zèng)Q定是否摻燒(化驗(yàn)分析結(jié)果最遲不能超過24 h)。②污泥不能有>3 cm的結(jié)塊，保證污泥呈現(xiàn)顆粒物或粉末狀。當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥水分較高等不正常情況時(shí)，操作人員及時(shí)匯報(bào)，并做好記錄。③當(dāng)天產(chǎn)生的污泥應(yīng)先在合適的場(chǎng)地進(jìn)行晾曬一天，進(jìn)一步降低污泥水分，晾曬之后再進(jìn)行摻燒。④污泥每天上午摻混(特殊情況可改為下午摻混)。摻燒污泥時(shí)，用鏟車先鏟一鏟爐渣，然后鏟小半鏟污泥拋灑在爐渣上(按這樣的方式層層摻混)，污泥與爐渣的摻混比例約1∶2.5，每天摻混污泥量≤4 t(4個(gè)小半鏟)。污泥摻混完畢后用鏟車將摻混好的污泥和爐渣再次混合，直至混合均勻。摻混時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥中有結(jié)塊時(shí)應(yīng)人工檢出，摻混結(jié)束后由分廠管理人員驗(yàn)收合格，煤管班做好記錄并取樣分析水分。⑤摻混好的污泥和爐渣由天車司機(jī)均勻地拋灑到煤堆上，如局部拋灑不勻，應(yīng)用天車將這部分抓起再次拋灑，直至均勻。⑥煤儲(chǔ)運(yùn)應(yīng)加強(qiáng)上煤管理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥有大塊時(shí)應(yīng)及時(shí)撿出并做好記錄。⑦鍋爐班長每天將當(dāng)班鍋爐運(yùn)行情況做好記錄，特別是當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥有堵塞給煤機(jī)、落煤管等不正常情況時(shí)要及時(shí)向分廠值班人員匯報(bào)。⑧其他要求：考慮到進(jìn)煤煤種不斷變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)煤水分含量>10%時(shí)，禁止加入污泥進(jìn)行摻燒。污泥水分含量超標(biāo)時(shí)，應(yīng)將污泥進(jìn)行晾曬、風(fēng)干，當(dāng)水分符合要求時(shí)才允許摻混到燃煤中。每天污泥摻燒添加量建立統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬，做好記錄。試運(yùn)行期間，分廠技術(shù)人員要每天對(duì)摻混情況進(jìn)行檢查，確保摻混均勻。

表2 進(jìn)水指標(biāo)一覽表

2.2 污泥摻燒過程中存在的問題及預(yù)防措施

①污泥黏附皮帶等輸煤系統(tǒng)。預(yù)防方法是加強(qiáng)輸煤時(shí)的巡檢，發(fā)現(xiàn)粘塊黏附時(shí)巡檢人員要及時(shí)清除。②污泥堵塞煤倉或落煤管。預(yù)防方法是確保倉壁振動(dòng)器正常，經(jīng)常傾聽落煤管下煤聲音(無煤流檢測(cè)時(shí))，如發(fā)現(xiàn)不下煤，應(yīng)及時(shí)處理。③污泥進(jìn)入鍋爐床溫不穩(wěn)定。預(yù)防方法是加強(qiáng)燃燒調(diào)整和風(fēng)煤配比，及時(shí)調(diào)節(jié)爐溫至正常范圍內(nèi)，保證鍋爐正常運(yùn)行。④污泥熱值低，蒸汽壓力下降。預(yù)防方法是加強(qiáng)鍋爐爐溫監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)蒸汽壓力下降時(shí)及時(shí)加大給煤量，提高爐膛溫度。⑤污泥與燃料煤摻混不均勻。預(yù)防方法是技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)摻混過程的監(jiān)控，對(duì)摻混后的燃料煤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，取樣分析煤的水分，確保摻混均勻。

3 污泥摻燒效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 摻燒效果

污泥剛開始摻燒時(shí)嚴(yán)格按照摻混方案進(jìn)行配比，并對(duì)可能產(chǎn)生問題的地方加強(qiáng)巡檢和監(jiān)控，污泥摻燒沒有對(duì)鍋爐運(yùn)行造成明顯影響。出現(xiàn)的主要問題有：部分污泥摻混不均勻造成較多污泥進(jìn)入鍋爐爐膛燃燒時(shí)，由于污泥燃燒速度較快，鍋爐爐膛溫度有短時(shí)間內(nèi)明顯升高的趨勢(shì)，但經(jīng)操作人員及時(shí)調(diào)整后很快恢復(fù)正常；冬季由于氣溫較低，污泥有凍結(jié)現(xiàn)象，采取的措施是盡快將污泥運(yùn)入煤場(chǎng)摻混，讓污泥分散，減少凍結(jié)。

經(jīng)過一年多來的摸索，目前污泥已實(shí)現(xiàn)了全部摻燒，且不再加入爐渣，杜絕了污泥二次污染的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，提高了污泥利用效率。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

污泥每天的產(chǎn)生量約4 t，發(fā)熱量按11 304.36 kJ/kg計(jì)算，折合燃料煤約2 t，燃料煤每噸700元，每天可節(jié)約1 400元。污泥單位成本核算見表3。

表3 污泥單位成本核算表

每噸污泥可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為121.374元。按每天4 t污泥，每年330天計(jì)算，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益160 213.68元。同時(shí)，污泥全部摻燒，減少了露天存放對(duì)環(huán)境的污染，消除了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論及改進(jìn)措施

目前，由于受場(chǎng)地、摻混設(shè)施、天氣、燃料煤水分等客觀條件的影響，我公司污泥雖然實(shí)現(xiàn)了全部摻燒，但未達(dá)到最佳效果。為了達(dá)到更好的摻燒效果，我們計(jì)劃做進(jìn)一步的改進(jìn)，主要措施有：①在煤場(chǎng)增加一套摻混設(shè)施，將污泥和燃料煤嚴(yán)格按比例摻配。②增加污泥晾曬場(chǎng)地或烘干設(shè)施，進(jìn)一步降低污泥水分，提高發(fā)熱量。