污泥自然干化過程中的影響因素

摘 要：通過3個階段試驗(yàn)，研究市政污泥在自然干化過程中，溫度、濕度、通風(fēng)、有機(jī)質(zhì)含量等各種因素對污泥含水率變化的影響。結(jié)果表明在相同比表面積情況下，有機(jī)質(zhì)越高，污泥自然干燥越慢；溫度越高，濕度越低，通風(fēng)越大，干燥越快。

關(guān)鍵詞：污泥 自然干燥 溫度 濕度 通風(fēng)條件

中圖分類號：X7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2011）12（a）-0000-00

隨著城市生活污水處理量和處理率的增加， 剩余污泥產(chǎn)生量急速增加。按我國城市污水處理廠的建設(shè)規(guī)劃以及建設(shè)的實(shí)際進(jìn)度，2010年末，我國城市污水的處理量1.6億噸/日，含水率80%的污泥年產(chǎn)量也將達(dá)到8萬噸/日。

以廣州市為例，目前全市生活污水處理能力達(dá)到465.18萬噸/日(截至2010年12月末)，按每萬噸污水產(chǎn)生污泥5噸計(jì)算（含水率80%），則廣州市僅城市生活污水處理所產(chǎn)生的剩余污泥量就達(dá)到2326噸/日（帶式壓濾機(jī)或離心脫水機(jī)出泥按含水率80%計(jì)）。

城鎮(zhèn)污水廠市政污泥的大量產(chǎn)生，已引起越來越多的二次污染，并成為城市污水處理行業(yè)瓶頸。參照國家“住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部”09年2月、“國家環(huán)保部”10年2月、10年12月的三份文件，污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥的處理要求越來越嚴(yán)格（出廠污泥含水率<50%；2年內(nèi)完成污泥處理設(shè)施）。由此可見，國家的污泥處理的重視程度越來越高。從另一方面來看，也看到中國污泥產(chǎn)生量的與日俱增和處理能力嚴(yán)重不足、處理手段嚴(yán)重落后形成尖銳的矛盾。大量的濕污泥隨意外運(yùn)、簡單填埋或堆放，致使許多城市“污泥圍城”。污泥處理市場需求是相當(dāng)大的。

有鑒于此，我們在09年就開始了污泥處理的相關(guān)研究工作。污泥自然干燥影響因素試驗(yàn)歷時50日（10年9月1日至10年10月20日），合共5次試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)對象

廣東A污水廠污泥，B污水廠污泥。 堆垛高度H約為6cm、10cm，重量：3kg、9kg兩種

1.2試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為A公司污泥干化處理項(xiàng)目累積第一手?jǐn)?shù)據(jù)、資料。 觀察記錄污泥所含水分在不同溫度、濕度、通風(fēng)強(qiáng)度情況下，蒸發(fā)（干燥）狀況變化以及是否存在有機(jī)質(zhì)發(fā)酵情況。

1.3試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

模擬多工藝組合污泥干燥方案中棚屋的性狀，利用太陽能提高溫度，降低濕度，增加通風(fēng)強(qiáng)度等方面著手；并在試驗(yàn)過程中逐步改進(jìn)和完善。下圖為試驗(yàn)裝置最終狀態(tài)圖

圖1、試驗(yàn)裝置說明圖

1-框架、2-透明有機(jī)玻璃板、3-壓面槽鋼、4-小吊扇、5-電源、6-上排氣口、 7-遮雨薄膜、8-溫度濕度 圖例：Ο-全程實(shí)施 △-中途實(shí)施 未實(shí)施

表一：不斷改進(jìn)試驗(yàn)總表

試驗(yàn)測試指標(biāo)及方法

2.1測量儀器

磅秤、電子溫度濕度測定儀、溫度計(jì)、刻度直尺等

2.2測試內(nèi)容

污泥重量、污泥內(nèi)部溫度、空氣溫度、空氣相對濕度、污泥體積、起始水率

2.3測試方法

起始污泥含水率測定：

在所取污泥中提取少量污泥，天平稱重后(約5克)用坩堝裝樣品放入烘箱，105℃下烘24小時取出。在干燥器中冷卻后稱重，計(jì)算含水率。

污泥重量：

每日稱量污泥重量，計(jì)算其重量增減量，并以此為依據(jù)計(jì)算含水率變化。

空氣溫度、濕度：

每日記錄最高溫度、濕度，最低溫度、濕度及平均溫度、濕度；同時測量試驗(yàn)裝置內(nèi)的溫度濕度，記錄。

污泥重量：

每日測量污泥堆垛堆高以及污泥體積，記錄

最終污泥含水率測定：

在污泥自然干燥結(jié)束后，天平稱重后(約5克)用坩堝裝樣品放入烘箱，105℃下烘24小時取出。在干燥器中冷卻后稱重，計(jì)算最終含水率。

取樣及試驗(yàn)方法

3.1取樣

到污水廠取污泥，并進(jìn)行密封。并在當(dāng)天運(yùn)輸至試驗(yàn)場地起堆，進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

在8月下旬開始籌備試驗(yàn)，收集資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制作、安裝實(shí)驗(yàn)裝儀等。

3.2 試驗(yàn)過程

2010年9月1日開始至10月20日，歷時50日。可分為3個階段。

第一階段：基礎(chǔ)性試驗(yàn)-準(zhǔn)備性初始觀察

第二階段：進(jìn)行稱量及計(jì)算含水率變化

第三階段：增加通風(fēng)等條件，并取不同性質(zhì)污泥進(jìn)行比較

3.3試驗(yàn)結(jié)果

由于試驗(yàn)遵循循序漸進(jìn)的方式，我們在第三次的試驗(yàn)中所測數(shù)據(jù)相對來說是最為準(zhǔn)確和齊全的。就第三次（A廠污泥、B廠污泥）對比性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并就此數(shù)據(jù)作出記錄

3.4 實(shí)驗(yàn)情況推斷

本次試驗(yàn)通過一些記錄、現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以下因素與污泥干燥過程是有關(guān)的：

序號狀況變化推斷影響因素

1溫度越高，污泥水分蒸發(fā)越快溫度

2空氣相對濕度越低，水分蒸發(fā)越快相對濕度

3相同條件下，通風(fēng)量越大，則蒸發(fā)越快通風(fēng)條件

4結(jié)構(gòu)合理，只要有陽光，實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)溫升明顯，比室外空氣溫度高8~10℃。夜間和氣溫較低時，需良好的保溫，才可節(jié)省能源消耗。試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)

5·B廠污泥在含水率＜66%后開始出現(xiàn)發(fā)酵現(xiàn)象，泥心溫度較周圍氣溫高2~3℃

·但四次試驗(yàn)皆未發(fā)現(xiàn)佛山某污泥翻堆前后存在溫升現(xiàn)象，每次測量，泥心溫度比周圍氣溫低2~3℃有機(jī)質(zhì)

好氧發(fā)酵

·經(jīng)過約32小時后，B廠污泥含水率也從 66%降低至57%，發(fā)酵溫升不太明顯，泥心溫度比堆垛周圍污泥顆粒高

表二：依據(jù)上面圖線可推出的結(jié)論

4 討論

(1)有機(jī)質(zhì)含量高，污泥干燥相對緩慢；有機(jī)質(zhì)低，干燥相對迅速；

(2)可見，有機(jī)質(zhì)含量高的污泥，污泥本體對水分子的牽制越厲害，污泥分子表面的活化能比較小，如果不進(jìn)行改性，提高表面活化能，污泥所含水分的干燥不容樂觀；

(3)溫度、濕度、通風(fēng)量，是本階段“污泥小試的前期試驗(yàn)”中起較大作用的三個影響因素，但隨著堆垛的增大和增高（比表面積越來越小），好氧發(fā)酵的影響程度將會隨著比表面積減少而比重越來越大；

(4)就本次試驗(yàn)中污泥好氧發(fā)酵升溫現(xiàn)象：有以下幾點(diǎn)討論：

好氧發(fā)酵的發(fā)生條件除了有機(jī)質(zhì)含量要高之外，裝置內(nèi)氣溫是重要影響因素；

好氧發(fā)酵出現(xiàn)明顯溫升時，因?yàn)槎洋w較小，散熱面積大，故溫度并不十分高（約34℃），若隨著堆垛體積增加，溫度會發(fā)生相應(yīng)變化；

(5)干燥過程中，污泥體積減量化非常明顯：

干燥后含水率20%左右體積：10mm（攤鋪面積大致相同的情況下）

干燥前含水率80%左右體積：50mm

約，體積減少80%；下階段計(jì)劃將進(jìn)一步準(zhǔn)確測量減量情況。

(6)帶式機(jī)污泥干燥較快(片狀)，離心機(jī)污泥干燥較慢(團(tuán)狀)

可以判斷，片狀的污泥表面積大；團(tuán)狀污泥表面積小；

5 結(jié)語

氣溫（陽光）、通風(fēng)（鼓風(fēng)）、比表面積、有機(jī)質(zhì)含量高低都是影響污泥自然干燥的重要因素。

其中，氣溫、通風(fēng)、比表面積該是最重要的因素；而有機(jī)質(zhì)含量多少會影響發(fā)酵溫度的高低，故，后續(xù)試驗(yàn)將重點(diǎn)關(guān)注這個方面。

參考文獻(xiàn)

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【2】杭世珺，詳解污泥處理處置案例及技術(shù)對策，中國水網(wǎng)，2007

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