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一种新颖的污泥脱水系统问世
发布时间:2013/11/23
引言
污泥问题的核心是什么?—目前污水处理厂出厂的污泥含水率高达80%~85%左右。
污泥处理的目标是什么?—“实现污泥的减量化、稳定化和无害化”。
污泥处置的目标是什么?—“鼓励回收和利用污泥中的能源和资源”。
1、本公司提供在某个行政区域内,基于把含水率85%左右的污泥脱水处
理至50%以下,并在处置过程中加以“能源和资源”综合利用的污泥
问题一揽子解决方案的规划、编制及落实。
2、污泥问题解决方案着重体现以下几个方面的重要原则:
⑴、不发生二次污染;
⑵、不发生污染方式的转移(一种污染方式转化为另外一种污染方式);
⑶、不消耗优质的一次性能源;
⑷、“点”的问题要解决,“面”的问题也要解决;
⑸、眼前的当务之急的问题要解决,长远的根本性问题更要解决;
⑹、就地或就近,不占地,投资省,运行成本低,符合我国国情。
一、技术工艺的先进性概述
     历时3年多的努力摸索,终于成功研发出了一种新型的污泥处理技术-
-----污泥改性加特种机械全自动液压脱水技术。
1.把污泥含水率从80%~85%左右直接脱水到≦50%,脱水后的污泥遇水不再还原,在自然状态下水分继续蒸发,泥饼自然碎裂成颗粒状;
2.常温处理,无噪音、无臭水、无二次污染、无污染方式转移,不需要依赖任何边界条件,不消耗一次能源,尤其符合环保要求;
3.系统简洁流畅,安装调试方便,操作简单,几乎没有故障点,无需维护;
4.工程设计多样化,规模可大可小,可与现有的污水处理厂的生产流程对接,也可在异地集中式处理,全套设备敞开封闭上下左右都可根据需要自由组合;
5.占地面积小,100吨/天(含水率80%)处理规模设备系统占地约300平方左右;
6.投资省,约为同等规模热干化技术的1/2~1/3;
7.直接运行成本低,吨处理成本控制在50~60元之内;
8.整个污泥处理工程项目不需要做立项审批,不需要环评,大大简化了项目建设进程。
本项技术真正实现了污泥处理“减量化、稳定化和无害化”,并为后续污泥:能源和资源化“处置提供了必要条件。
二、污泥污泥改性加特种机械全自动液压脱水技术机理简述
污泥之所以难脱水,是因为其中除含隙水外,还含有大量由其颗粒表面特性和污泥团结构所决定的表面水及毛细水,这些水都是束缚水,是被固体颗粒吸附或被包裹在颗粒内部,“束缚“的水分子由于被其外围强大的负电荷紧固着,并与水核内的正电荷取得平衡,以致传统的化学调理机械脱水方式难以脱除。  本技术的关键就是采用化学和物理得综合方法对污泥进行改性,破坏原水核的正负平衡而使泥中的束缚水转变成自由水,再配合专门开发的特种脱水方法才能把污泥含水率降低至≦50%。
三、污泥处理工艺流程示意图
四、脱水后污泥的资源化利用
1.做燃料(含水率50%的半干污泥,其热值约为800~1600kcal/kg);
2.加工成煤球(颗粒、饼),做较高品位的工业燃料;
3.工成泥粉,开发活性碳替代品或者做生产水泥的原料;
4.以脱水污泥为主要原料,烧制轻质保温环保砖、陶粒、陶砖;
5.以脱水污泥为主要原料,烧制塑化基材,做新型塑化板材;
6.脱水污泥可加工成有机肥料;
7.脱水后干泥遇水后不会还原造成二次污染,因此可以安全填埋。 
8.运输也很方便。
污泥脱水剂(图1)
脱水后含水50%的污泥(图2)
污泥输送设备(图3)
大容量新颖高速压滤机(图4)
大容量新颖中速压滤机(图5)
干泥堆放现场(图6)
污泥脱水现场(图7)
 
五、污泥的性质
      正确把握污泥的性质指标,是正确选择有效的处理工艺和合理的处理设备及资源化的趋向的先决条件。通常污泥的性质指标包括以下内容:
      (1)污泥的含水率和固体含量
      污泥的含水率一般都很高,而含固量很低,例如城市污水厂初沉污泥含固量在2%~4%,而剩余活性污泥含固量在0.5%~0.8%,密度接近1 g/cm3。一般来说,固体颗粒愈小,其所含有机物愈多,污泥的含水率愈高。
      (2)污泥的脱水性能
      污泥中的水分主要有间隙水、毛细结合水、表面粘附水、内部水等4类。一般污泥的含水率比较高,体积大,不利于污泥的贮存、输送、处理处置及利用,必须进行脱水处理。经过脱水处理的污泥体积可以大幅度降低。但是不同性质的污泥脱水的难易程度差别很大。污泥比阻也可反映污泥的脱水性能,可用于确定最佳的混凝剂及其投加量、最合理的过滤压力及计算过滤产率等。污泥脱水目前最常用的方法是过滤。
     (3)污泥的理化性质
      污泥的理化性质主要包括:有机物(挥发性)和无机物(灰分)的含量,植物养分含量,热值等。污泥中含有较多有机物,据调查,我国污泥中的有机物含量约为50%~70%,与西方国家的有机物含量(60%~80%)偏低,但碳水化合物含量较高,属高碳水化合物低脂肪类型。污泥中又含有丰富的N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等,能够改良土壤结构,增加土壤肥力,促进作物的生长。我国污水厂污泥热值较高,发热量约为8360kJ/kg。一般情况下,只要控制好含水率,污泥不需要添加辅助燃料能自持燃烧,可作为非常规能源使用。例如,干燥后相当于褐煤,可以直接当燃料或发酵产生沼气做燃气使用等。
     (4)污泥的毒性和环境危害性
     污泥的毒性和危害性主要因其含有毒有机物、致病微生物和重金属3类物质。污泥中重金属的种类及含量因城市的工业结构和布局、城市性质的不同而略有差异。大多数城市生活污泥的重金属含量较低(Pb、Cd、Cr等的含量均低于国家农用标准),不会造成危害。污泥中的病原体主要来源于粪便,其中危害较大的是肠道病原菌和寄生虫类;有毒有机物主要是难分解的有机氯杀虫剂。这些有毒病原菌和有机物必须经过处理处置,降低其毒害性,使其符合有关法规和标准规定的安全性要求,方可实现污泥的资源化利用。
     (5)污泥的pH和碱度    
     污泥的pH值为6~7,总碱度约为200 mg/ L,一般不会明显影响后续处理及利用。
六、污泥脱水剂产品介绍
污泥脱水的机理是向污泥中加入脱水剂,破坏污泥中微生物细胞结构,促使胞内水的释放,并通过一系列复杂的物理化学反应(如水化反应),将有毒有害的物质固定在脱水形成的网链(晶格)中,使其转化成类似土壤或胶结强度很大的固体,从而降低污泥的持水性,加速污泥脱水的进程。污泥脱水处理技术既可用作特殊工业污泥,如含重金属污泥,含油污泥,电镀污泥、印染污泥等危险废物的脱水处理,也可用于城市污水处理厂产生的普通污泥的脱水处理。
污泥与脱水剂会发生下列反应,进而致使污泥脱水。
 ①水化反应
脱水剂与污泥中的水分发生水化反应,产生热量(温度升至60~80℃)致使污泥中的水分蒸发。在反应过程中破坏微生物细胞结构,促使胞内水分释放。
②离子交换反应
带负电荷的污泥颗粒与石灰中的钙离子脱水剂中正离子发生结合,使悬浮的污泥颗粒发生沉淀凝聚。
③普查兰(灰结)反应
凝聚土颗粒与脱水剂阳离子反应形成结晶产生硬化。
④碳化反应
脱水剂与污泥中的碳酸和空气中的二氧化碳发生反应生成脱水碳酸盐。由于碳酸盐基本不溶于水,一旦产生碳酸盐化,则污泥就不再泥化。
根据上述机理,将几种矿物按设计配方煅烧活化并复配,必要时加入促凝剂和防水剂,配制了一种新型胶凝脱水剂(M1脱水剂)。针对目前污水处理厂污泥的脱水处理,与其他脱水剂相比,该脱水剂的优点如下:
⑴脱水时间短,可以在短期内(48h)使污泥凝固,大幅降低污泥含水率;
⑵添加量少(5%~8%),对污泥pH改变较小,同时可以抑制臭气的产生;
⑶一种绿色的污泥调理剂,不对污泥造成二次污染,并能改进污泥的性能,促进污泥的稳定化,其中碱金属成分对污泥焚烧过程还可起到催化助燃作用。
⑷脱水过程简化,易于生产和施工;
在污泥脱水过程中,M1脱水剂与化学污泥中Al,Ca,Fe,Mg等离子发生胶凝反应后形成晶体,晶体形态主要为针状,长柱状,并且彼此相互交叉连结成网状结构,缩短了脱水时间,对于含水率在80%以下的污泥,脱水剂添加量为5%时,脱水时间小于2d,显著降低污泥持水性。
对污泥浸出毒性的实验如表所示,随着脱水剂比例的增加,金属离子浸出浓度也会降低。使用M1脱水剂脱水处理后的污泥浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》中要求的标准。
  表  脱水污泥浸出液中重金属离子浓度(mg/L)
比例 Cu Zn Cd Cr Ni Pb Hg Si
化学污泥:脱水剂=95:5 0.58 4.81 0.007 0.12 0.102 - - -
化学污泥:脱水剂=90:10 0.65 4.41 0.006 0.11 0.093 - - -
化学污泥:脱水剂=80:20 0.02 1.89 0.002 0.05 0.040 - - -
化学污泥:脱水剂=70:30 0.02 1.73 0.002 0.05 0.036 - - -
综上所述,M1脱水剂与其它常规脱水剂相比,无论在投加量、脱水效果、资源化利用方面都具有明显优势。
脱水剂组分:氧化物组成CaO-MgO-Al2O3-SiO2,不含重金属及硫、氯元素,对环境不造成二次污染。
产品参数:细度80~100目,容重1.1~1.3t/m3,活性度200~300秒,有效物质含量80%~85%。
七、污泥干化脱水剂(粉剂)使用及配套设施
1、加脱水剂剂堆放脱水干化:含水湿污泥80%~85%,按8%添加M1脱水剂。经过搅拌后堆放,堆放厚度约40公分,堆放时间,夏天为2天,冬天为4天,可脱水到含水50%以下。
2、压滤干化:含水湿污泥80%~85%,按3%~5%添加S1脱水剂。如果配新颖压滤机(软框伸缩型),压滤后的污泥含水率降至50%以下,再堆放一两天,含水率可下降到40%以下。
3、M1脱水剂专门供堆放脱水使用,出厂价为980元/吨,加脱水剂量为8%,不含运费。
4、S1脱水剂专供压滤机配套使用为1500元/吨,加脱水剂量为3%~5%,不含运费。
5、污泥输送机,加脱水剂搅拌机等设备按300吨/天的处理量约80万元。
6、如果污泥处理场地较小,可以配套新型大容量高速压滤机,每天压滤150吨污泥(压滤前含水率80%~85%)的出厂价为200万元/套,每天压滤100吨污泥(压滤前含水率80%~85%)的出厂价为150万元/套。(也可利用原有压滤机,这样可以节脱水剂投资。)
7、运行费用,每吨含水率80%~85%的湿污泥(压滤后含水率为50%以下)为50~60元。
8、运行费用,每吨含水率95%~97%的湿污泥(压滤后含水率为58%以下)为60~70元。
八、脱水剂产品应用说明
污泥是污水处理厂的副产物,污水中的污染物,每10000吨市政污水大约产生4~6吨含水率为80%~85%的湿污泥。
(1)污泥的危害
1.污泥未脱水时含水率大于90%,初步脱水污泥含水率也高达80%~85%,且持水性强,造成运输成本高、堆放面积大、挤压垃圾填埋场库容、堵塞垃圾渗滤液管等问题;
2.污泥中细菌、病原体含量很高,且含有一定量的铜、锌、铬、汞、铅、镉等重金属;
3.污泥中的有机成分在自然条件下不易降解,高盐份和N、P等元素容易污染地下水;
4.污泥恶臭污染环境,容易滋生大量蚊蝇,传播疾病。
(2)污泥的分类
1.生活污水厂二沉池排出的剩余活性污泥,属亲水性、微细粒度有机污泥,可压缩性能差,脱水性差;
2.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合污泥,如造纸厂、印染厂等,属中细粒度混合污泥,含纤维体的脱水性能较好,其余可压缩性能和脱水性能一般;
3.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物理法和化学法产生的物化细粒度污泥,如电镀厂、线路板厂等等,属细粒度无机污泥,可压缩性能和脱水性能一般;
4.工业废水处理产生的物化沉淀中粒度污泥,如钢铁厂脱硫除尘污泥、制碱厂盐泥、石灰中和沉淀污泥等等,属中粒度疏水性无机污泥,可压缩性能和脱水性能较好;
5.河湖疏浚底泥,属含砂量较高的无机污泥,可压缩性能和脱水性能很好。
(3)污泥固化的原理
1.污泥固化过程包含三个部分:
2. 脱水剂与污泥中的水份发生胶凝反应,从而提高污泥的强度、降低污泥含水率,改变污泥的持水性等物理性质;
3.脱水剂中的部份阴离子与污泥中的重金属结合,转化重金属污染物为无害形态;
4.脱水剂具有一定的碱度,可以杀死污泥中的病原菌、细菌等,进一步实现污泥的无害化。
(4)脱水剂介绍
M1系脱水剂
1.固化时间较短,可以在短期内(2~3d)使污泥凝固脱水;
2.具有一定碱度,对污泥具有普适性;
3.成本低廉,添加量少,仅为污泥量的5%~8%;
4.可作为压滤脱水前的污泥调理剂,使污泥含水率从90%以上脱水至50%以下;
5.绿色的污泥脱水剂,含催化助燃成份以及脱硫剂,可有效控制污泥焚烧过程中二噁英的产生,减少SO2和NOx的排放。
S1系脱水剂
1.速凝脱水剂,可以在很短时间内(1~2d)使污泥凝固脱水;
2.碱度较低,对有机质含量较低的污泥有非常快速的脱水效果;
3.成本较低,添加量少,仅为污泥量的5%~8%;
4.绿色的污泥脱水剂,含催化助燃以及重金属固定成份;
5.含脱硫剂,可有效控制焚烧过程中二噁英的产生,减少SO2和NOx的排放。
MA1系脱水剂
1.速凝脱水剂,可以在很短时间内(1~2d)使污泥凝固脱水;
2.碱度较低,对有机质含量较高的污泥有非常快速的脱水效果;
3.成本较低,添加量少,仅为污泥量的5%~8%;
4. 绿色的污泥脱水剂,含催化助燃以及重金属固定成份;
5.含脱硫剂,可有效控制焚烧过程中二噁英的产生,减少SO2和NOx的排放。
(5)技术路线及处理要求:
为保证污泥固化稳定化的技术实现,处理设备具有以下技术性能:
1.处理均匀性:混合处理后污泥块中不能够看到明显添加材料;
2.精确控制:对泥和添加料能实现全自动精确控制;
3.实现全封闭处理,避免臭气外泄;
4.72小时后处理污泥强度﹥50kPa;
5.设备维护、检修易行。
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