污泥加钙干化工艺的生产性应用

■宋乐群 ■浙江衢州水业集团有限公司，浙江 衢州 324000

1 污泥加钙干化工艺原理

随着我国污水处理厂的逐步增多与污水处理技术的发展，污水在处理过程中产生的污泥也在逐步增多，目前，很多污水厂仍然将污泥随意外运，简单填埋或堆放，这些废弃物有机物含量和含水率都很高，容易腐烂发臭，给环境造成了破坏。污泥处理处置虽然有很多途径，如热干化、堆肥、焚烧等，但其基础投资及运行成本较高，同时还产生具有较大污染性的副产物，如二噁英等。而通过加钙实现污泥干化、固化及杀菌的工艺，在相比之下具有投资小、见效快、处理效果稳定等特点，更加适合于经济欠发达地区中小型水厂及消化后污泥的进一步处理。

污泥石灰稳定干化技术是一种运用添加剂对城市污水处理厂污泥进行干燥、稳定化和资源化处理的方法。采用含生石灰发热剂，通过污泥高效干燥系统对有机酸腐污泥进行干燥、脱水、改性后，向稳定化无机材料转化。干化后的污泥渣可以替代水泥原料中的石灰石，实现污泥的资源化，并解决污泥处理过程中的二次污染问题。另外，根据氢氧化钙脱水变成氧化钙这一原理，处理物经高温煅烧后，添加剂可回收反复使用，实现了原材料的循环使用。

加钙干化的基本原理为:

将污泥与细石灰均匀混合，石灰与污泥中所含的水分发生如下反应:

1kgCaO+0.32kgH2→O1.32kgCa(OH)2+1177kJ

根据这一反应，每投加1公斤的氧化钙有0.32公斤的水被结合成为氢氧化钙，反应所生成的热可蒸发约0.5公斤的水。生石灰与水反应生产氢氧化钙后，会继续与污泥中的其他物质发生进一步的反应，如生成物氢氧化钙与CO2的反应:

这一反应会进一步增加固体物的总量、发热蒸发一部分水，进而增加处理后污泥的含固量。另外 CaO、Ca(OH)2还可以与定形硅酸(SiO2)或者氧化铝(Al2O3)发生反应。通过以上这些主要化学反应，会产生如下效果:由于碱性物质Ca(OH)2的作用致使污泥中的pH值增高，由于反应放热导致污泥温度升高，反应生成物中结合了游离水，同时由于放热反应，一部分游离的水被蒸发。最终结果是:(1)进一步脱水，由含水率80%－85%脱水到60%以下(依生石灰投加量而定);(2)杀菌，温度和pH的升高可以起到杀菌的作用，从而保证在利用或处置过程中的卫生安全性;(3)钝化重金属离子，投加一定量的氧化钙使污泥成碱性，可以结合污泥中的部分金属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果;(4)改性、颗粒化，从而改善储存和运输条件，避免二次飞灰、渗滤液泄漏;(5)半干化、固化，从而显著降低含水率，便于不同的再利用或者填埋。

2 衢州市污水处理厂污泥加钙项目情况介绍

2.1 污泥加钙干化技术工艺流程

衢州市污水处理厂设计能力为14万吨/日，一次规划，分期实施。其中，一期工程设计能力为5万吨/日，2003年建成投产，现已运行10年时间;二期5万吨/日扩建工程今年已投入运行，市污水处理厂可达到10万吨/日的处理能力。污泥产量约为49吨/日，每日运行8小时，即每小时产泥约为6吨左右(含水率为70% －85%)。本厂采用石灰稳定干化法对污水处理厂脱水污泥进行干燥，工艺流程如图1。

图1 污泥处理工艺流程简图

污泥处理工艺流程:带式压滤机脱水后含水率约为75－82%的脱水污泥，经进泥无轴螺旋输送机和污泥称重螺旋经计量后进到混合反应器，同时，生石灰从储料罐中经通过输送机精密投加至混合反应器，两者充分混合后进入回转式干燥器进行干化脱水，成品污泥通过链板式输送机输出后在应急堆放场堆放晾晒或直接装车外运，根据不同的用途运往不同的目的地。在进泥无轴螺旋输送器上开口并增设事故闸板阀和事故螺旋(利旧)。反应为连续反应，可根据污泥脱水机的运行时间进行安排系统运行方式。

2.2 污泥加钙稳定干化系统的调试情况

通过工艺调试，处理湿污泥量(含水率为70% －85%)约165吨，消耗石灰约46吨，其调试结果如下:

(1)污泥加钙干化系统各项指标基本达到厂家的设计要求，出泥的含水率基本实现60%以下，每小时处理湿污泥能力基本能控制在5t左右，各调试目标均已达到。

(2)经过调试，污泥加钙稳定干化系统在保证干化污泥出泥质量的情况下，湿污泥最大处理量为6.5t/h，超过设计要求。

(3)在湿污泥量进泥量为5.5t/h左右，含水率维持在80%左右，石灰投加量对污泥干化含水率的影响及石灰精密投加电机频率对污泥含水率的影响分别如图2所示:

图2 石灰投加量对湿污泥含水率的影响

(4)湿污泥进泥量在5.5－6.5t/h时，石灰精密投加螺旋的频率应维持在50HZ，石灰投加比维持在32%左右;湿污泥进泥量在4.5－5.5t/h时，石灰精密投加螺旋的频率应维持在45HZ，石灰投加比维持在29%左右;湿污泥进泥量小于4.5t/h时，石灰精密投加螺旋的频率可适当调整。

(5)污泥经加钙干化后，通过研究干化污泥的堆放天数对含水率的影响得到以下结论:在温度为30℃左右，湿度为70%左右的条件下，含水率在50.54%的干化污泥在堆放1天后，其含水率降至36.02%。可见加钙干化污泥经堆置可进一步有效降低含水率。

(6)加钙干化污泥在水中溶解度。污泥呈泥土状，放置于烧杯内基本不溶于水。原因为加钙污泥内Ca(OH)2进一步转化为CaCO3。不但降低污泥的含水率，同时也改变污泥的物理特性，增加污泥强度。污泥加钙干化后，室内放置2日后100g水中溶解度为0.055克，属于难溶物质。随堆置时间增加，溶解度继续减小，1周后达到最高值。

3 加钙干化污泥的处置

根据衢州地区目前的实际情况，安全填埋为污泥处置的主要途径。加钙干化污泥《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》已符合与垃圾混合填埋的相关要求。但在实际操作中发现，未经室内放置的加钙干化污泥黏性较大，直接送至填埋场易造成推土机履带打滑。而经室内放置的加钙干化污泥，含水率低于45%，物理特性与泥土接近并难溶于水。其泥质已符合《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》做覆盖土的要求。并且泥土呈碱性，可有效中和垃圾填埋场目前偏酸性的渗滤液。因此可以与垃圾混合填埋或作为垃圾填埋场覆盖土。如作为覆盖土，可达到污泥资源化利用的目的，并降低最终的处置成本。

4 小结

污泥石灰处理是欧洲北美最早应用的脱水污泥进一步处理工艺，主要目的是满足污泥运输、处置过程中的卫生学要求，并对污泥无害化、稳定化。于此同时实现粘稠污泥的干化与固化。

我厂实际生产性应用显示，石灰干化污泥工艺对我厂污泥干化具有可行性，污泥通过加钙干化，其含水率大大降低，大大减小了污泥的体积，处理后污泥性能得到改善，污泥可以达到无害化、稳定化效果，易于储存和运输，该技术路线投资省、运行费用低。建议开展加钙干化污泥作为垃圾填埋场覆盖土的相关工作。同时积极探索其它污泥资源化利用的途径。

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