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污泥改性深度脱水的资源化利用-污水处理药剂-
浏览: 发布日期:2018-03-15

成为全球关注热点的哥本哈根会议,核心是要解决环境气候,“节能减排”。而亚洲规模最大的白龙港污泥处理工程提前15天完成,标志着这一改善环境的“巨无霸工程”的正式投运。这不仅能使城市污水处理中产生的污泥实现了“物尽其用”,同时还实现了“变废为宝”,为上海的节能减排立了功。可喜的是这一工程能对污泥中的有机物进行充分分解,实现了污泥的无害化处理,而且可作为园林绿化介质土或垃圾填埋场覆盖土和用于盐碱地的改良,这是市容环境建设中一件具有长远利国利民意义的大事。本文,以科学和技术的态度,就污泥的技术改性和资源化利用这一命题,阐述了技术路线、基本机理及其推广普及的意义。
一、现状和要求
所谓污泥是指污水处理厂的终端废弃物,即生活污泥,同时也指各行各业(如印染、造纸、电镀、冶炼、机械、炼油、酿造、化工制药等)的终端废弃物,即统称工业污泥,另外还有江河、湖泊、池塘的污泥,即统称河道污泥。这些污泥含有大量的微生物、病原体,散发着恶臭,有的还含有重金属。如果不予控制、处理、处置,任其泛滥,其后果不堪设想。据目前不完全统计,仅已建污水厂的脱排污泥年排放量约3000多万吨,如果把各行各业的工业排放污泥连在一起,年需处理处置的源头污泥就有约10—15亿吨,而且这个数字还随着国民经济的发展和人民生活水平的提高在不断递增。因此,正确、合理、科学地处理处置污泥是摆在我们面前的一个繁重任务。
我国对污泥处理处置的总方针是“减量、安全、资源化”。要合理处理处置污泥问题,首要是把水分降下来。我们如果把污泥水分从97%降至40%,其减容率可达0.05,这首先是能实现显著减量的目的。因为一旦水分减至40%,对污泥最普通的处置——填埋,一方面解决了污泥运输问题,同时也大大延长了填埋场的服务年限。对于某些有毒有害必须焚烧处理的污泥,由于每一公斤水进炉气化焚烧约需内耗800—1000大卡热量,不管何种炉型这是硬指标,如炉前降低水分可大大降低助燃热耗。所以对于那些必须焚烧的污泥处置,深度脱水可以形成彻底完整的污泥处置链。再从资源化而言,由于污泥品种非常繁多,成分复杂,有些污泥具有不同的利用价值,一旦污泥水分降至50%以下,凡污泥中赋有热值可作为低热值燃料搭配利用,有些污泥如有其他贵重金属,水分降至40%就为冶炼提供了条件,即使有些污泥无其他可取之材,那么制砖、制陶粒作为建材,水分也需降至40%—50%,才可实施后道工序。总之,污泥的深度脱水是关键。对于如何降低污泥中的水分,这是当前业内一直困惑的问题,污泥的脱水,有一个基本要求就是既要降低水分,但又不能破坏污泥中的原生物,它不是一般意义上的“烘干”而是干化。所谓“干化”,是指介质含氧量不能大于4%,温度不能高于180℃。我国目前行业中常用污泥干化、脱水大致有如下几种类型:
1.热力干化。目前市上所见方式诸多,例如回转套筒干化、园盘干化机、低温流化床、浆叶干燥机、烟气余热干化等。但不管用何种形式,都是以热能去除水分且不破坏污泥中原赋热值,因此是以能量置换,是“以热换热”,而且是“以大置小”,但这在技术理念上是不允许的。在现实应用中的结果是效率低、投资大,运行成本高。目前市场上虽有应用,但此是无奈之举。
2.机械脱水。目前市上常见的机械脱水有板框压滤、离心脱水、带式压滤脱水、螺旋压榨等。凡此种类型,脱水后的污泥终水分均在75%—85%左右,减容不彻底,水分下降不显著,终端资源化利用仍是困难重重。同样的弊病是投资大,运行成本高,效果不理想,对后道的资源化利用未具可能。
3.热力机械叠加组合脱水。如机械成球、热力干化,市场上也可看到。但此法仅是在原有基础的某一环节中提高了一点效率,没有解决根本性的问题。虽然有的在特定条件下有余热可用,但这种对热的依赖局限性很大,因为目前各行各业都在节能减排,可依赖的余热越来越少。另一方面,如自备热源,投资更为惊人。因此市场上出现一些个别例子仅为特例,要说普遍推广是难以实现的。
鉴于当前污泥处理处置的形势,把污泥水分降到40%左右,已成了一道难以逾越的“坎”。凡探求新的技术路线,首先要考虑的是污泥中赋水源头的“自然”状态。污泥中的水分是呈菌胶团和悬浮固体形成胶体结构,其赋存水分可分为自由水和束缚水。由于污泥颗粒表面特性和污泥团的结构所决定,污泥颗粒表面吸附有各种荷电离子以及由微生物在其代谢过程中分泌于细胞体外的胞外聚合物等组成。这些荷电离子和胞外聚合物具有很强的持水性。这些污泥颗粒组成了污泥团,形成许许多多的毛细孔道,因此,污泥除了裂隙水外,另有相当一部分水分都是由污泥颗粒表面所持的水和毛细孔道中的水组成,这些都为结合水,而这种束缚的结合水是不能用单纯的机械法除掉的。一般污泥裂隙水约占70%左右,其余约为30%左右。(见图1)

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