污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)及深度脫水

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1、實(shí)用文檔污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)及深度脫水研究進(jìn)展胡芝娟，董濤，錢秋蘭，沈序輝，趙利卿（天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津，300400）摘要水泥窯協(xié)同處置剩余污泥避免了其他方式處置不徹底，存在二次污染等問(wèn)題，是一種理想的污泥處置手段。污泥入窯前的干化脫水過(guò)程需要消耗大量的熱量和電能，導(dǎo)致成本偏高。采用化學(xué)調(diào)質(zhì)+機(jī)械壓濾的深度脫水方式先將污泥含水率降到55%以下，避開污泥的粘滯區(qū)，再采用廢煙氣余熱進(jìn)行干化，則可以顯著降低污泥脫水的成本。本文概述了國(guó)內(nèi)外污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)的研究進(jìn)展，分析了污泥深度脫水和普通脫水的區(qū)別，以期為污泥化學(xué)調(diào)

2、質(zhì)和深度脫水方法的選擇提供參考。關(guān)鍵詞：污泥；化學(xué)調(diào)質(zhì)；深度脫水1.前言活性污泥法處理污水過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，其體積約占處理水量的0.5%~1.0%（以含水率97%計(jì)）[1]。隨著污水處理率的提高和處理程度的深化，在污水處理過(guò)程產(chǎn)生的污泥量將大量增加。污泥中含有大量病原菌、重金屬含量高、且易腐敗產(chǎn)生惡臭，如處置不當(dāng)，將引起嚴(yán)重的二次污染[2]。與填埋、堆肥和焚燒等目前常用的處置方式相比，用水泥窯來(lái)協(xié)同處置剩余污泥是一種非常理想處置手段。水泥窯的高溫避免了二噁英等有害物質(zhì)的產(chǎn)生，污泥中的大量重金屬被固定在水泥

3、熟料中，從而避免了其他方式處置不徹底，存在二次污染等問(wèn)題。一般污水處理廠出廠污泥的含水率在80%~85%，含有大量水分。目前，用水泥窯處置污泥的方式有兩種，濕污泥直接入窯和濕污泥干化后入窯，這些協(xié)同處置方式均有工程實(shí)例。重慶拉法基南山工廠將污水廠來(lái)的污泥直接泵入分解爐中，由于污泥含水量大，為了避免破壞窯的熱工制度，污泥的處理量較小，約為150t/d。濕泥干化后入窯可采用煙氣間接干燥或直接干燥。我院參與設(shè)計(jì)的北京水泥廠污泥焚燒項(xiàng)目采用水泥廠高溫?zé)煔庀葘?duì)污泥進(jìn)行間接干燥，然后投入回轉(zhuǎn)窯中焚燒。我院設(shè)計(jì)的廣州越堡水泥公司水

4、泥窯處置污泥項(xiàng)目則采用煙氣對(duì)污泥進(jìn)行直接干燥，然后再入窯焚燒。濕泥干燥后，含水率降低到30%以下，減少了文案大全實(shí)用文檔文案大全實(shí)用文檔水分對(duì)窯況的影響，污泥處理量顯著提高，以越堡為例，處置能力達(dá)730t/d[3]。去除污泥中水分的過(guò)程是能量?jī)粝牡倪^(guò)程，高能耗導(dǎo)致的高處理成本，成為污泥深度脫水的瓶頸。特別是，含水率在55%~65%之間的污泥，處于粘滯區(qū)域[4]。此時(shí)，污泥粘性大，輸送和干燥的能耗電耗很高，也導(dǎo)致整個(gè)污泥干化過(guò)程能耗電耗居高不下。如果能先將污泥脫水至含水率55%以下，則可以大大降低污泥干化的能耗，同時(shí)

5、還可以采用水泥廠余熱發(fā)電出來(lái)的廢熱（~180℃）作為干化熱源，不但降低了污泥處置的成本，同時(shí)也降低了水泥生產(chǎn)的成本。污泥深度脫水是指對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理，破除細(xì)胞壁，釋放結(jié)合水、吸附水和細(xì)胞內(nèi)水，改善污泥的脫水性能，使處理后的污泥含水率達(dá)到60%以下的脫水方式。目前來(lái)說(shuō)，比較現(xiàn)實(shí)可行的污泥深度脫水方式是“化學(xué)調(diào)質(zhì)+機(jī)械脫水”。污泥先經(jīng)化學(xué)調(diào)質(zhì)，使污泥中的間隙水和部分結(jié)合水釋放出來(lái)，然后通過(guò)機(jī)械壓榨將水分離出來(lái)。采用的壓榨設(shè)備最好是隔膜壓濾機(jī)或板框壓濾機(jī)，離心式和帶式壓濾機(jī)無(wú)法滿足低含水率要求。本文從污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)的角度，對(duì)目

6、前污泥深度脫水的調(diào)質(zhì)方法加以總結(jié)和論述。2.污泥中的水分污泥是由菌膠團(tuán)和懸浮固體形成的膠體結(jié)構(gòu)。由于污泥顆粒表面特性和污泥團(tuán)的結(jié)構(gòu)所決定，污泥顆粒表面吸附有各種荷電離子以及由微生物在其代謝過(guò)程中分泌于細(xì)胞體外的胞外聚合物等。這些荷電離子和胞外聚合物具有很強(qiáng)的持水性。污泥顆粒相互聚集組成污泥團(tuán)，形成許多的毛細(xì)孔道。圖1污泥中水分的分類圖2污泥膠體的雙電層結(jié)構(gòu)污泥中的水分按其狀態(tài)共分為四種（圖1）：（1）間隙水或游離水，間隙水是存在于污泥顆粒間隙中的游離水分，一般占污泥總含水量的70%左右；（2文案大全實(shí)用文檔）毛細(xì)水，

7、毛細(xì)水是污泥顆粒之間或顆粒裂隙中由于毛細(xì)作用與污泥顆粒結(jié)合在一起的水分，占總水量的20%左右；（3）吸附水，吸附水是由于表面張力的作用吸附在污泥顆粒表面的水分，由于污泥顆粒小，具有極強(qiáng)的表面吸附力；（4）結(jié)合水或細(xì)胞水，結(jié)合水是包含在污泥中微生物細(xì)胞內(nèi)的水分，或無(wú)機(jī)污泥中金屬化合物所帶的結(jié)晶水等，只有改變污泥顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)才能將結(jié)合水分離，結(jié)合水和吸附水共占污泥中總含水量的10%左右[5]。但這種劃分目前沒(méi)有定量測(cè)定的方法，因此在大多數(shù)對(duì)水分的定量測(cè)定中簡(jiǎn)單的將污泥中的水分劃分為自由水和束縛水[6,7]。四種水分的結(jié)

8、合強(qiáng)度依次為間隙水<毛細(xì)水<吸附水<結(jié)合水。間隙水理論上容易脫除，可通過(guò)重力沉淀（濃縮壓密）而分離，但是由于污泥是有絮狀的膠體集合而成，顆粒很細(xì)而且很軟，由于軟顆粒具有一定的壓縮性，當(dāng)外力增加時(shí)，顆粒會(huì)在過(guò)濾介質(zhì)表面形成一層空隙非常小的膜，從而使水很難通過(guò)，脫水也就顯得異常困難。毛細(xì)水可通過(guò)施加離心力、負(fù)壓力等外力，破壞毛細(xì)管表面張力和凝聚力的