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    污泥脱水技术,污泥脱水的现状及发展

    2017-07-12 13:39:34
    污泥特性:
        要对污泥进行处理,首先要了解污泥的特性,表征污泥特性的指标有含水率和含固率、挥发性固体、有毒有害物质、脱水性能、以及化学动力学性质等
    含水率是污泥中含水量的百分数;含固率则是污泥中固体或干污泥含量的百分数;湿泥量与含固率的乘积就是污泥量;含水率降低(即含固量提高)将大大降低湿泥量(即污泥体积);通常来说,含水率>85%,污泥呈流状;含水65%~85%,污泥呈塑态;含水率<65%,污泥呈固态。挥发性固体通常用来表征污泥中有机物的量,是污泥散发难闻气味的重要指标,挥发性固体越高,污泥稳定性越差。有毒有害物质是指污泥中所含有的病菌、病毒、寄生虫卵等,在施用之前有必要进行处理。污泥的脱水性能常用污泥过滤比阻抗值( r)和污泥毛细管吸水时间(CST)两项指标来评价。比阻抗值(r)即单位干重滤饼的阻力,其值越大,越难过滤,其脱水性能越差。污泥的脱水性能与污泥性质、调理方法及条件等有关,还与脱水机械种类有关。在污泥脱水前进行强处理,改变污泥粒子的物化性质,破坏其胶体结构,减少其与水的亲和力,从而改善脱水性能,这一过程称为污泥的调理或调质[1]
     
    1 污泥脱水的技术分类
    1.1 干化脱水技术
    干化是一种利用热能将污泥中水分快速蒸发的处理工艺,根据热能的来源和加热方式的不同,可分为流化干燥、过热蒸汽干燥、间壁干燥、红外辐射干燥、对撞流干燥等。国内目前只有很少污泥干化厂建成运行,现在国外常见的干化工艺主要有流化床干化等形式。
    干化脱水技术优点包括处理过程中污泥性状稳定、不易粘结、不易产生沼气,产生的气体难燃不易爆,干化后污泥含水率低于10%,体积减小很多,占地少、易控制、安全、稳定。其缺点是投资大,运行费用高,同时对管理和操作技术有较高要求。适用于土地紧张的大型污水处理厂或较集中的多个中小型污水处理厂污泥的集中处理[2]
     
    1.2 超声波脱水技术
    污泥中所含的水可分为自由水(70%)、菌胶团包含水(27%)、毛细管水(2%)和结合水(1%)四类。其中自由水的去除较为容易 ,而毛细管水和结合水虽然较难去除。菌胶团中心为固体颗粒,周围吸附了大量的微生物极其代谢的产物(糖类、脂类、有机酸和蛋白质等),这些吸附物在菌胶团的外层形成疏水膜,包裹在有机质疏水膜中的水分称为菌胶团包含水,这部分水分很难去除,且量较大。
    超声波的频率范围一般为2.0×103~1.0×106Hz,当一定强度的超声波作用于某一液体系统中时,明显改变液体中的溶解态和颗粒态物质的特征。这些反应是由声场条件下大量空化泡的产生和破灭引起的。超声空化指液体中的微小气泡核在在很高的声强下,液体中将产生大量空化气泡,它们随着声波改变大小并最终在瞬间破灭,气泡破灭时,将产生极短暂的强压力脉冲,并在气泡及其周围微小空间形成局部热点,产生高温高压(3000℃、1000个大气压)和具有强烈冲击力的微射流,能在瞬间破坏有机体的细胞壁,从何破坏菌胶团结构,提高污泥的脱水性能,同时释放到水体中的有机质还可作为厌氧发酵的营养源。
    超声波对污泥的作用受超声波强度、作用时和频率的影响。但声波的作用机理和效应非常复杂,其它作用条件如波强度、作用时间、频率均影响到处理的效果,且它们之间还相互影响,目前对操作条件的优化还没进行系统的研究[3]
     
    1.3 絮凝脱水技术
    在污泥处理中,常采用投加絮凝剂来改善污泥的脱水性能,其作用原理为通过投加絮凝剂,在污泥胶质微粒表面起化学反应、中和污泥胶质微粒的电荷,促使污泥微粒凝聚成大的颗粒絮体,同时使水从污泥颗粒中分离出来,从而提高污泥的脱水性能。常用的絮凝剂可以分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂。
    从处理原理来看,无机絮凝剂主要是通过中和作用促使污泥微粒凝聚来达到分离污泥的作用,而有机絮凝剂除了中和作用外还利用长分子链的吸附架桥作用 将水中细小颗粒吸附并纠缠在一起,更易形成较大的颗粒。相比较而言,有机絮凝剂用量少,无腐蚀性,但成本偏高。
    该法目前还不太成熟,但作为一种非常理想的污水脱水前的调理剂其发展前景非常广阔。絮凝脱水适用于脱水性能比较差、一般方法难以处理的污泥,但成本比较高,一些絮凝剂还可能存在生态安全隐患[4]
     
    1.4 流化床焚烧
    流化床焚烧炉为圆筒形,气体由底部通入,经配气板均匀送入炉堂,炉膛的最下端为一次燃烧区,在稳定的气流吹动下,污泥在配气板上方呈悬浮态浮态,状似液体沸腾,故称之为“流化态”。污泥干化后质量减轻开始上浮进入二次燃烧区,此区温度为850℃左右,二噁英可被分解。烟尘从炉顶排出,进入余热锅炉,然后再进入烟气洗涤塔,去除重金属、灰尘和硫、氯、氟、氮氧化物等有害物质。
    该法具有燃料适应性广、燃烧效率高、符合调节范围大且速度快、环境污染小易于实现灰渣的综合利用等特点,但同时投资大,运转费用高,污泥中的重金属成分经过燃烧后难于处理,目前还处于小规模试验应用阶段,但是土地资源的紧缺和人们用堆肥对土地污染认识的深化,污泥的焚烧处理将逐渐被重视[5]
     
    2 污泥处理和利用的发展方向
    污泥的焚烧处理是当前污泥处理和利用的发展方向,可以实现污泥的减量化、无害化和资源化等众多功能,代表了当前污泥处理和利用的发展方向。但污泥焚烧也存在一些难点,首先污泥热值一般为6280~14650kJ(1500~3500kcal),热值较低,同时污泥本身内在水分较难去除,燃烧时内在水分汽化会消耗能量,影响燃烧稳定性,也就是说如何使污泥稳定燃烧;其次,焚烧方式的选择也是众说纷纭,主要的焚烧方法有多膛式、炉排式、回转式及流化床等,如何选择;第三,污泥焚烧及其系统如何满足环保要求,避免二次污染产生。
    焚烧的稳定性是污泥焚烧的难点也是重点。高的含水率对于焚烧的稳定性和能量消耗都是不利的。虽然回转窑、多膛式焚烧能够解决污泥适应性的问题,尤其是回转窑焚烧适用处理如渣浆、油膏等废弃物,对于含水率高的污泥可以有效地进行焚烧,但是这两种方式都有其明显的问题,多膛式焚烧需要添加辅助燃料并在炉膛内进行搅拌,成本和能量消耗以及所产生烟气较难达标等问题,而逐渐失去其竞争能力;回转窑是国内引进国外技术的重要方式,回转窑适应性好,比较容易控制焚烧温度,且方便维修,但是回转窑成本高,对于污泥处理的性价比来说,是高成本的方式。循环流化床焚烧技术是目前国内小火电,尤其是热电项目较为推崇的焚烧方式,其特点是燃料适应性好,有非常大的燃烧接触面积、强烈的湍流强度和较长的停留时间。而且还可连续加料、连续出料,操作可自动调节。这种技术解决了污泥本身细颗粒含量高,处理不当很难组织燃烧过程;污泥本身粘性较大,比较容易集结成团影响燃烧;另外,污泥含酸量较大,对于炉膛的腐蚀不可低估等问题,使得污泥焚烧稳定,且适用于污泥的大量连续处理,所以流化床技术适合于污泥焚烧处理[6][7]
    对于环保的要求,试验表明,通过炉内脱硫方式解决了烟气排放达标问题,能够达到环保排放要求。污泥焚烧烟气排放量如表1所示,其中国家标准是垃圾焚烧的国家环保排放标准。
    1 污泥焚烧烟气排放性质
     
     
    1数据表明,污泥焚烧后的烟气排放是完全达标的。其中二恶英未检主要是因为二恶英的[8]产生主要与燃料的组成和燃烧状态有关,污泥中的氯含量比较低,在充分燃烧的状态下,二恶英基本上不会生成。另外,污泥焚烧热量的利用,可供热亦可用来发电,灰渣则可用作建材原料,有利无害,因此可作为污泥处理和综合利用的最佳手段。
     
    结论:
    污泥这种比城市垃圾更加难处理的废弃物,有害物质和病菌含量很多、污染环境,含水率高、体积大,形态复杂,输送困难等特性,给处理和利用带来了很多的难度,万一处理的不好就会引发二次污染造成更大的环境污染。但是如果合理的处理,不仅可以变废为宝再次创造利润,并且对实现污泥的资源化利用带来便利,造福社会。
    我认为污泥焚烧的功效是最彻底的处置手段, 焚烧可以最大程度减量化、最完全稳定化和最彻底无害化。在焚烧过程中能量的回收利用,也最大程度地达到了污泥资源化,使得污泥变废为宝,解决污泥处理和利用过程中所带来的不利因素。
    随着城市和工业的发展,污水的使用及处理率提高,城市污泥产量必然越来越大,如何更加有效的处理污泥将成为污水处理的主要部分,而其中最主要的一步就是如何提高污泥的脱水率。以上所介绍的这些污泥脱水方法各有各的优缺点,不同的污水处理厂应根据各自的相关条件,比如水质、规模、气候等,加以选择。同时由于污泥本身难分解,造成污染严重,尤其是地下水资源污染严重,且往往会占用大量土地,造成周边环境的污染。
    考虑到我国是一个农业大国,我国污泥处理利用技术还相对比较落后,。因此,我认为将经过处理后稳定无害的污泥进行土地循环利用,我国污泥资源化利用应该是有效益的一种途径。这样不仅处理了污泥,并且对土壤、种植等方便有益。但是土地涉及的各个方面的问题很多,必须得有政府的支持才能更好的发展,才能最大化的对经济、社会、生态等方面带来更多的效益。