污水廠污泥深度處理的研究

劉廣釗 王英輝 彭藝藝

(1.廣西大學(xué)環(huán)境學(xué)院,廣西南寧 530001;2.柳州市污水治理有限責(zé)任公司,廣西柳州 545005)

污水廠污泥深度處理的研究

劉廣釗1,2王英輝1彭藝藝2

(1.廣西大學(xué)環(huán)境學(xué)院,廣西南寧 530001;2.柳州市污水治理有限責(zé)任公司,廣西柳州 545005)

目前污泥處理形勢嚴(yán)峻,以柳州市污水治理有限責(zé)任公司龍泉山污水廠為研究基地,采用以電滲透脫水處理為核心的污泥深度處理工藝進(jìn)行研究,對超過100批次的污泥進(jìn)行調(diào)理和深度處理試驗(yàn)后,在低成本條件下使污泥含水率降至60%以下,工藝系統(tǒng)運(yùn)行成熟可靠,深度脫水效果穩(wěn)定高效。

污泥處置 二次污染 深度處理 電滲透

隨著環(huán)境保護(hù)形勢日益嚴(yán)峻，城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)逐步發(fā)展壯大，污水廠總處理規(guī)模和處理程度不斷擴(kuò)大和提高，污泥的產(chǎn)生量也在大幅度增加。同時，污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大，可占整個污水處理廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%-65%，己成為城市污水處理廠所面臨的沉重負(fù)擔(dān)。污泥處理的通常做法是；先經(jīng)過濃縮、穩(wěn)定、脫水等預(yù)處理后，進(jìn)行最終的處置。目前常用的最終處置方法有；衛(wèi)生填埋、焚燒和土地利用等。環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，使得常規(guī)處置方法變得非常困難，而且隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，無論是填埋還是焚燒，選址也成為一大難題。此外，雖然近年來國內(nèi)外也發(fā)展了一些新的污泥資源化處置技術(shù)，但不容樂觀的是污泥的資源化利用受到所能消納污泥量的能力、資源化產(chǎn)品的市場需求量、市場穩(wěn)定性以及公眾對其的心理接納程度等因素的制約。因此，如何合理的解決污泥問題，己是當(dāng)前亟待解決的環(huán)保問題之一。

面對上述當(dāng)前污泥處理遇到的重重困難.提出應(yīng)將污泥管理的重心前移到“源頭控制”、“源頭分流”，污泥處理應(yīng)當(dāng)遵循減量化為主，資源化、無害化和末端處置為輔，這樣才能真正解決污泥的問題。這種思想也將成為今后城市污泥處置發(fā)展的主流。

1 污泥處理現(xiàn)狀及趨勢

目前全世界80%以上的污水處理廠應(yīng)用活性污泥法處理污水，它最大的弊端就是處理污水的同時產(chǎn)生驚人的大量剩余污泥。污泥中的固體有的是截留下來的懸浮物質(zhì)，有的是由生物處理系統(tǒng)排出的生物污泥，有的則是因投加藥劑而形成的化學(xué)污泥，污水處理廠產(chǎn)生的污泥量約為處理水體積的0.15%-1%左右。對這些污泥處理方法主要有；農(nóng)用、填海、焚燒、埋地等，但這些方法都無一例外地存在弊端.例如污泥中重金屬的含量通常超過農(nóng)用污泥重金屬最高限量的規(guī)定。此外，污泥中還含有病原體、寄生蟲卵等，如農(nóng)業(yè)利用不當(dāng)，將對人類的健康造成嚴(yán)重的危害。填埋處置容易對地下水造成污染，同時大量占用土地。焚燒處置雖可使污泥體積大幅減小，且可滅菌，但焚燒設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較大。投放遠(yuǎn)洋雖可在短期內(nèi)避免海岸線及近海受到污染，但其長期危害可能非常嚴(yán)重，因此，已被世界上大多數(shù)國家所禁用。

目前柳州市每年處理城市污水約1.5億噸，由于基本上采用活性污泥法進(jìn)行處理，產(chǎn)生的剩余污泥總量每年約為5萬噸。隨著城鎮(zhèn)化速度加快，城市逐漸增大，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模變大，人口急劇增加，污水排放量必然上升，剩余污泥量隨之大幅增加。國內(nèi)部分城市已經(jīng)出現(xiàn)因剩余污泥減量化和處置措施滯后導(dǎo)致污泥圍城，土地受到大面積的嚴(yán)重污染。

表1

表2

表3

2 污泥深度處理的研究與應(yīng)用

柳州市污水治理有限責(zé)任公司以龍泉山污水廠作為研究基地，在污泥脫水車間旁新建了500平方米廠房，從江蘇百新環(huán)境工程有限公司引進(jìn)一臺BXDS-1100污泥電滲透脫水機(jī)，各種配套設(shè)備構(gòu)成如下；污泥進(jìn)料裝置、半干污泥出料輸送機(jī)、電滲透尾氣收集裝置、尾氣引風(fēng)機(jī)、除臭塔及連接管路、除臭液循環(huán)水泵、濕污泥除臭噴淋裝置、主控系統(tǒng)、電力配套裝置、菌種發(fā)酵罐，從而逐步研究開發(fā)出一套以電滲透脫水處理為核心的污泥深度處理工藝系統(tǒng)。

該污泥深度處理系統(tǒng)的核心是電滲透脫水技術(shù)。電滲透脫水技術(shù)是一種新開發(fā)的活性生化污泥脫水技術(shù)，它將固液分離技術(shù)和污泥自身具有的電化學(xué)性質(zhì)的物理化學(xué)處理技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來.利用“電力”進(jìn)行脫水，可脫除毛細(xì)管水，將城市污水處理廠的污泥含水率降到60%以下，這是其他機(jī)械脫水法難以達(dá)到的。

目前通常以電場對雙電層的影響來解釋電滲透脫水技術(shù)原理。當(dāng)固體物料與極性液體(例如水)相接觸時，由于發(fā)生電離、離子吸附或溶解，使固體粒子表面帶有一定的電荷，帶電的固體粒子靠靜電力吸引附近溶液中帶相反電荷的離子(反離子)形成雙電層。在靜電引力和離子熱運(yùn)動的共同作用下，一部分反離子被緊密吸附在帶電固體粒子表面，形成一層緊密層，另一部分反離子則擴(kuò)散到固體粒子周圍，形成擴(kuò)散層.在電場作用下，顆粒固定、液體(例如水)通過多孔性固體作定向運(yùn)動。

本研究采用電滲透技術(shù).給污泥施加電場， 擴(kuò)散層中的反離子沿滑移界面向電極移動，同時帶動水分子移動，從而實(shí)現(xiàn)污泥的脫水。

隨后逐步對污水廠的污泥進(jìn)行深度脫水處理試驗(yàn)。首先將99.2%左右的剩余污泥濃縮至含水率97%，使用復(fù)合污泥調(diào)理劑處理后經(jīng)深度脫水的泥餅含水率降低至60%以下。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

研究發(fā)現(xiàn)含水率97%左右的濃縮污泥和含水率80%的脫水污泥均可進(jìn)行電滲透脫水處理，而當(dāng)污泥含水率為75%-85%時的電滲透處理能耗最低，所得泥餅含水率降低至50-60%。

整個過程對超過100批次的污泥進(jìn)行研究試驗(yàn).總體情況如下：

(1)含水率75-80%的污泥進(jìn)入電滲透脫水機(jī)系統(tǒng).經(jīng)10～15分鐘即可使含水率降至55%以下。

(2)以污泥脫水至55%計(jì)算，每小時處理含水率80%的污泥約0.65噸.得到含水率55%的污泥約0.3噸。

(3)每噸污泥深度處理所需的原料如表2所示。

(4)每噸污泥深度處理所需的水電消耗如表3所示。

(5)每噸污泥深度處理成本小計(jì)；除臭5.5元+水電104.25元+工資40元+運(yùn)費(fèi)15元=164.75元。

3 結(jié)語

柳州市污水治理有限責(zé)任公司進(jìn)行的污泥深度處理研究經(jīng)過多次優(yōu)化.工藝系統(tǒng)運(yùn)行成熟可靠.深度脫水效果穩(wěn)定高效。

(1)電滲透污泥脫水工藝是國內(nèi)首次出現(xiàn)的工業(yè)化污泥深度處理新工藝.具有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢.將固液分離技術(shù)和污泥自身具有的電化學(xué)性質(zhì)的物理化學(xué)處理技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來.可利用“電力”進(jìn)行脫水；(2)整個過程基本在封閉條件下運(yùn)行.采用納豆菌進(jìn)行除臭在國內(nèi)尚屬首例.利用噴淋裝置吸收廢氣.完全符合清潔生產(chǎn)的要求；(3)主要設(shè)備和輔料國產(chǎn)化.不僅設(shè)備投資和運(yùn)行成本大大低于國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù).而且操作簡便、運(yùn)行安全穩(wěn)定、清潔環(huán)保；(4)整套設(shè)備占地面積小.自動化程度高.無需熱源.適應(yīng)性強(qiáng)；(5)污泥處理速度快.無需長期儲存.消除發(fā)酵發(fā)臭的隱憂；(6)經(jīng)深度處理后的污泥可與次煤、助燃劑、減水劑混合后獲得含煤的污泥含水率在20%左右.再進(jìn)行二次配煤即可得到電煤.實(shí)現(xiàn)資源化利用。