污泥的預處理

王孟祺

(天津科技大學 天津 300450)

污泥的預處理

王孟祺

(天津科技大學 天津 300450)

生物干化技術與好氧堆肥技術很相似，區別主要在于前者是以降低污泥含水率為主要目的，而后者則是為提高污泥有機物穩定性和腐熱，堆肥化過程之中，污泥的理化性質得到改善，同時含水率也同時降低，但為了維持其中微生物的活性，往往需要人為添加水分。所以周期要長于生物干化。

生物干化；減量化；穩定化

一、引言

剛從污水處理廠中產生的污泥，體積龐大且成分的復雜，很難被直接加以進行處理，需要對其進行預處理，減少其體積，并使其成分穩定，即上面所述的減量化和穩定化。通過使其脫水，減小其體積，同時，運用一些化學或物理方法穩定其中的有機成分，已達到減量、穩定的目的。這樣以便于接下來的無害化和資源化處理。

二、穩定化處理

污泥的穩定化即通過一定的理化手段來改善污泥中的理化性質和有機成分。主要包括消化法、堿性穩定法和熱處理法。

(一)消化法。在人工控制條件下，通過微生物的代謝作用將污泥中的有機物質分解為氣體或殘余穩定物，主要分為好氧消化和厭氧消化。好氧消化法的降解程度高，易脫水，運行管理簡單，但運行費用高，消化污泥量少，隨溫度波動污泥的降解程度的波動較大，故相較之下厭氧消化法較常用，該方法可以顯著減少污泥體積，消除惡臭，較易脫水，污泥性質穩定，更宜作肥料。

(二)堿性穩定法。向污泥中加入石灰、水泥窖等強堿性物質，一方面可以提高污泥中的PH值來起到殺菌作用，另一方面可以通過強堿性物質釋放的大量熱來殺滅病原體，抑制微生物活性。處理后的污泥，將其PH調制穩定后，即可直接施用于農田。

(三)污泥的熱處理。通過熱處理，使污泥固化，膠體結構破壞，減少其中的結合水。

三、減量化處理

簡單來說，就是將污泥脫水和濃縮，使其體積減少，一方面減少對環境的污染，另一方面也是后續處理的前處理過程。這個過程，是整個污泥處理之中的一個重要環節，經過脫水的污泥，其體積可以減少到之前的10%—20%左右。

(一)機械脫水。機械脫水由于其不受地域限制、處理高效等特點是現在使用最為廣泛的脫水方法，主要通過離心、過濾等機械作用出去污泥中的毛細水和吸附水，其按原理可分為真空過濾脫水、離心脫水和壓濾脫水三類。

(1)真空過濾脫水：利用真空下水沸點降低的特點來達到固液分離，主要運用初沉淀污泥和消化污泥的脫水過程。其優點在于可以連續運行、操作方便、處理量很大、以便于自動化進行；缺點在于對管路密封性要求很高、濾布容易堵塞、噪聲大、需要很大的占地空間且工藝復雜。

(2)離心脫水：通過控制離心推動力的大小，使不同的固相與液相相互分離的過程。與真空過濾脫水一樣，可連續工作，同時脫水空間密閉、占地面積小、臭味小、衛生條件較好、分離效果也佳、可自動控制。但其前期預處理過程較為復雜，尤其是大型離心脫水機設備磨損較快，耗電量和噪聲大，對于材質要求很高，對維修造成許多困難。

(3)壓濾脫水：與真空過濾脫水法的基本原理相同，只是壓縮推動力為正壓，而真空過濾為負壓。主要分為帶式壓濾脫水機和板框壓濾脫水機。

其中，帶式壓濾脫水機，其一次性投資成本較少，受污泥負荷波動影響較小，出泥含水率低，工作穩定且管理控制相對簡單。但在使用過程中需要經常清洗濾布，水消耗量大，同時，為使污泥形成較大的絮團，需要在其中加入較多的絮凝劑，普遍使用于大型污水處理廠中。

(4)板框壓濾脫水機，對泥漿適用性強，過濾壓力高，泥餅含固率高；但需要較大的占地和沖水面積，車間環境差，卸泥勞動強度大。

(二)干化處理。即通過一定方法是污泥中的水分揮發或蒸發以減少其含水率，達到減少其體積的目的。主要包括自然干化、熱干化和生物干化三種方法。其中，自然干化是指在自然條件下，通過環境作用力使污泥中水分加以流失，適用于氣候干燥，用地需求小和衛生條件允許的地區，是一種簡單且經濟的方法，但其局限性大且脫水效果較差，耗時長。所以這里主要討論熱干化和生物干化。

(1)熱干化：通過人工加熱，使污泥中水分蒸發，達到干化目的，成本相對較低，減容效果明顯，大大改善了污泥的性狀，同時，之后的許多污泥資源化手段，例如制油，制磚，制活性炭等都需要經過熱干化的前處理，其處理過的產物許多可用于作為肥料、替代能源等等。所以，它是目前使用最為廣泛，技術最為成熟的干化方法。依據熱介質與污泥的接觸方式可分為直接熱干化、間接熱干化、直接—間接聯合熱干化三類。

A.直接熱干化：即熱介質加熱以后，進入熱干化機中與污泥直接接觸，使其溫度上升，水分蒸發，脫水減容。主要包括轉鼓干化技術、閃蒸式干化技術和帶式干化技術。但在這個過程之中，由于污泥與介質直接接觸，所以自然而然會有污染，所以產生的熱蒸汽和廢水之后必須要經過無害化處理。優點在于蒸發速率快，脫水減容效果明顯，含固率能達到85%—90%。

B.間接熱干化：通過對熱傳導技術的應用，熱介質不再對污泥進行直接加熱，而是通過加熱干化機機壁來使其內部的污泥溫度上升，蒸發脫水減容。與直接熱干化相比，因為介質與污泥并不進行直接接觸，不會產生污染，而且介質也不將局限于氣體，也可用熱油進行加熱，尾氣排放量小，避免二次污染，環保性強。當相對的其加熱效果較差，蒸發脫水減容效果也弱于直接熱干化技術，主要包括轉盤式干化技術、立式多盤干化技術和漿葉式干化技術。

C.直接—間接聯合熱干化技術：就是對上面兩種技術的結合，同時進行直接加熱和間接加熱，既能保證加熱效果，也能相對直接熱干化技術減少污染尾氣排放。主要包括流化床干化技術和渦輪薄層干化技術。

(2)生物干化技術：在供氧條件下，微生物利用污泥中的有機物進行好氧呼吸，釋放出大量生物能，提高溫度，有利于蒸發干化，同時微生物的活動活化污泥中的束縛水，使其更易蒸發，并最終在干燥空氣的作用下被帶出堆體。由于不需要外源加熱，也不會產生有污染的尾氣，所以這是一種經濟且環保的干化技術。據研究表明，對城市生活垃圾進行生物干化以后，其含水率降低到53%，熱值可達12.28kj/g，且性質穩定，可作為生物燃料。此外，生物干化還有另一個優勢在于加入了人為的過程控制，具體就是通過對堆體進行強制通風促進干化，已達到縮短干化周期的目的。

生物干化技術與好氧堆肥技術很相似，區別主要在于前者是以降低污泥含水率為主要目的，而后者則是為提高污泥有機物穩定性和腐熱，堆肥化過程之中，污泥的理化性質得到改善，同時含水率也同時降低，但為了維持其中微生物的活性，往往需要人為添加水分。所以周期要長于生物干化。

四、結語

綜上所述，可見，雖然目前熱干化仍然是國內外應用的最廣泛的干化技術，但由于生物干化具有的節能環保的天然優勢，可以預見，在不久的將來，生物干化技術將會受到更為廣泛，更為深入的研究和了解。

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[2]李潤東,張萬里,等.污泥熱干化技術適應性分析及未來發展趨勢[J].可再生能源,2012,30(5):95-99.

[3]許春蓮,蔣進元,等.污泥機械脫水技術發展現狀及前景[J].可再生能源,2016,9(1):1-7.

王孟祺(1992.11-)，男，漢，四川省成都人，碩士研究生，天津科技大學生物工程學院，發酵工程專業，研究方向：現代釀造技術。