污水厂污泥调理深度脱水工艺研究

汪宝英

(上海同济环境工程科技有限公司,上海市200092)

污水厂污泥调理深度脱水工艺研究

汪宝英

(上海同济环境工程科技有限公司,上海市200092)

化学调理是调理污泥脱水性能的最常用方法，而碱处理由于具有不腐蚀设备、易于操作等优点，被广泛应用于污泥调理深度脱水工程。以某采用“石灰调质＋弹性板框高压压榨机”脱水工艺的工程为例，分析了该工程的工艺流程、工艺参数及经济指标。实践证明，该工程出泥含水率基本稳定在60%以下，达到《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质标准》，吨污泥处理成本为95.35元。

污泥调理；深度脱水；弹性板框；高压压滤

近几年我国污泥处理行业发展速度较快，受益于污泥处理行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，污泥处理行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。根据住建部的统计数据，“十二五”期间全国城镇污泥处理处置规模将达到25 000 kt/a(80%含水量)。污泥处理处置技术路线的选择坚持污泥土地利用为主，协同焚烧或建材利用、污泥填埋等处置方式为辅，但无论后续采用哪种技术对污泥进行处置和利用，污泥脱水都是十分关键的步骤。

目前，机械脱水是污泥脱水的主要方式。常用的脱水机械模式有带式压滤、真空过滤、板框压滤和离心等。在机械脱水前必须对污泥采取一定的调理措施来改善污泥的脱水性能，而化学调理是调理污泥最常用的方法。化学调理剂一般包括无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂[1]，然而一些研究显示[2]，这些污泥调理剂只能提高污泥的脱水速率，并不能提高污泥的可脱水程度。因此，有必要寻找可以破坏污泥的絮体结构，使污泥中更多的结合水转化为易于脱除的自由水[3]的调理剂，从而使污泥的可脱水程度得到提高。

碱处理具有不腐蚀设备、易于操作等优点。在碱性条件下,污泥絮体解散,细胞内的水分和有机物被释放出来,从而加速细胞的溶解，有利于厌氧消化[4]。二价离子(尤其是Ca2+)、无机颗粒和EPS(胞外聚合物)的相互作用，导致了活性污泥中絮体的形成和沉降。Ca2+在EPS之间及EPS与细菌之间起架桥作用,在絮体稳定中起重要作用[5-7]。

1 调质工艺原理

化学调理是通过向污泥中投加调理剂，产生电性中和和吸附架桥的作用，破坏污泥胶体颗粒的稳定，使分散的小颗粒之间相互聚集形成大颗粒，从而改变污泥的脱水性能。一般采用石灰和三氯化铁为调理剂。先投加三氯化铁，铁离子水解形成胶体羟基聚合物或氢氧化物沉淀，通过静电粘附、网捕等作用，改变大颗粒污泥的稳定性，卷扫小颗粒污泥，形成有一定承载力的絮体颗粒。石灰作为助凝剂从以下几个方面改变污泥的脱水性能：1)提高pH值，加强铁盐的水解、絮凝作用；2)通过与污泥中腐殖酸的作用形成多网格状的骨架，增强絮体的强度，降低可压缩性，在压滤机的高压挤压下，仍可保持透水性滤层；3)石灰破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的细胞组织和油质，释放污泥颗粒中的细胞水。

2 工程实例

2.1 工程概述

以江苏省张家港某污水处理厂为例，该污水处理厂处理能力为3×104m3/d，采用A2/O工艺。为了满足污泥填埋场或焚烧对进泥含水率的要求，新建污泥深度处理设施采用石灰调质＋弹性板框高压压榨机脱水工艺，出泥含水率基本可达60%。目前主要处理对象为污水厂及周边工业污水厂产生的80%的预脱水污泥。

该工程日产污泥20 tDS/d，含水率80%。预脱水后的污泥进入新建储泥池，通过行车抓斗送入调理搅拌罐，加入一定量水稀释污泥含水率至90%左右，分别通过计量设备加入三氯化铁和石灰，搅拌反应5～10 min后，泵送至弹性板框压榨机，经压滤脱水后，最终出泥含水率约60%。

2.2 工艺说明

本工程设计范围包括污泥调理搅拌预处理系统、高压压滤系统，内容包括深度脱水工艺流程的设计、脱水车间的设计、污泥调理剂的选择。污泥调理改性深度脱水是通过添加脱水调理剂对污泥进行改性，降低污泥的持水性，通过高压压滤进一步降低污泥的含水率和臭度：含水率≤60%，臭度降低到3级以下。

污泥调理压滤的工艺流程如图1所示，处理的核心是通过工程设施和手段，将污泥和调理剂快速有效地混合均匀，而后泵入弹性板框高压压榨机，经压滤深度脱水，使出料污泥达到改性要求，便于最终处置或后续资源化利用。1)污泥进料系统主要为污泥抓斗，保证污泥顺畅地送入搅拌反应罐。2)污泥搅拌反应系统包括污泥搅拌罐、调理剂储仓、调理剂定量送料螺旋机。调理剂存储车间内设有调理剂料仓、物料提升机、螺旋输送机等设施。这些设施可稳定高效地将车间内存储的调理剂输送到污泥搅拌设备中去。污泥和调理剂按设计配比进入搅拌反应罐，经5～10 min搅拌反应，改性污泥落入改性污泥储池。3)弹性板框高压压榨系统包括弹性板框高压压榨机、污泥输送气动隔膜泵、皮带输送机等。改性后的污泥由气动隔膜泵泵送入弹性板框高压压榨机中，经加压脱水后，污泥落至皮带机上送出。压滤液部分回流，部分经管道收集后排入污水厂的污水管网。

图1 污泥调理改性深度脱水技术工艺路线

本项目的压滤系统核心设备采用TJEE-WNYZ自动清洗弹性板框高压压榨机,具有液压自动压紧、自动拉板、自动保压、自动集液、自动脱料、自动集料等功能,且生产能力大,脱水效果好，泥饼含水率低。该压榨机最大的创新及优势在于采用弹性板框结构(图2)。当滤室充满污泥时，液压增压使滤板压缩从而为滤室的进一步压缩提供空间,并将液压传递到污泥上,促使污泥快速脱水。

与普通板框压滤机相比,弹性板框高压压榨机工作时,依靠弹性介质的伸缩来压榨滤室中的污泥,压缩后可进一步增压至2 MPa,大大提高了滤料的脱水效率，处理能力是传统板框压滤机的3～5倍。与隔膜板框压滤机相比,弹性板框无需另外的油压设备,完全靠弹性介质收缩来压迫滤室中的污泥,从而降低了能耗,提高了生产效率(保压30～50 min)。

2.3 工艺参数

本工程采用的污泥调理压榨深度脱水工艺各工艺段的工程参数如下表1所示。过滤面积200 m2的TJEE-WNYZ自动清洗弹性板框高压压榨机每日工作24 h,可满足本工程的处理规模。

表1 污泥调理压榨深度脱水工艺参数

2.4 设备参数

污泥调理压榨深度脱水设备见表2。

表2 污泥调理压榨深度脱水设备一览

2.5 运行效果

该工程进入稳定的运行期后，每日处理80%含水率污泥90～100 t，出泥含水率低于60%，2013年5月的泥质检测均值如下表3所示。脱水车间如下图3所示。

表3 污泥调理压榨深度脱水效果

图3 污泥深度脱水车间现场

3 经济指标

该工程设备总投资为265万元，投入的设备如上表2所示。其中设备总装机功率为168 kW，运行时的功率约为120 kW；每日用水量约为50 m3/t。运行成本主要包括调理剂费用，水、电费，人员工资，备件费和设备维护管理，设备折旧等费用。具体费用分析如下表4和5所示。

表4 处理成本基本数据

表5 单位处理成本

4 结论

本工程采用了“石灰调质＋弹性板框高压压榨机”脱水工艺，主要处理对象为张家港某污水厂及周边工业污水厂产生的80%的预脱水污泥，每日处理80%含水率污泥90～100 t，出泥含水率基本稳定在60%以下，达到CJT 249-2007《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质标准》，且经济指标良好，值得类似工程借鉴参考。

[1] 李欣,蔡伟民.污泥调理剂与有机高分子絮凝剂联合作用对污泥脱水性能影响的研究[J].净水技术,2009,28(3)：40-44.

[2] Kopp J.,Dichtl N..Prediction of full-scale dewatering results ofsewage sludges by the physical water distribution[J].Water Science and Technology,2001,43(11)：135-143.

[3] 潘胜,黄光团,谭学军,孙晓.Fenton试剂对剩余污泥脱水性能的改善.净水技术,2012,31(3)：26-31.

[4] Li H,Jin Y,Mahar R B,et al.Effects and model of alka－line waste activated sludge treatment[J].Bioresource Tech－nology, 2008,99(11)：5140-5144.

[5] Banu Omree，Aame P Vesilind.DeveloPment of an improved synthetic sludge：a PossibleSurrogate for studying aetviated sludge dewatering charaeteristies.Wat.Res.，2003,34(4)：1069-1078.

[6] 周健,罗勇,龙腾锐,苗利利.胞外聚合物、Ca2+及pH值对生物絮凝作用的影响[J].中国环境科学，2004,24(4)：54－58.

[7] 周健,龙腾锐，苗利利.胞外聚合物EPS对活性污泥沉降性能的影响研究[J].环境科学学报，2004，24(4)：613－618.

Research for Conditioningamp;Dewatering Process of Sewage Sludge

WANG Baoying

(Shanghai Tongji Environmental Engineering and Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200092,China)

Chemical conditioner is the most commonly method for adjusting sludge characteristics.Alkali conditioner is widely used in the sludge dewatering,because of no corrosion and easy operation.Dehydration processquot;lime conditioner+elastic highpressure plate-and-frame filter pressquot;was applied to the program in Zhang Jiagang.Analyze the technological process,technological parameter and economic indicators of this project.Practice has proved that moisture content of output sludge after dehydration process is stability under 60%,which meet the requirement of The urban sewage treatment plant sludge landfill disposal standardquot;.The main equipment in this project is TJEE-WNYZ Elastic high-pressure plate-and-frame filter press,with automatic cleaning function.Daily cost of sludge treatment is RMB 95.35.

sludge conditioner;deep dewatering;elastic plate-and-frame;high-pressure filter press

X703.1

B

1004-4345(2014)05-0081-03

2014-08-25

汪宝英(1982—),女,硕士,主要研究方向为渗滤液处理、固体废弃物处理处置与资源化。