1、污水處理廠中污泥處理的必要性
污水處理過(guò)程即通過(guò)物理、化學(xué)、生物等有效手段，去除污水中污染物。污水經(jīng)處理后排放，有效減少了水體污染，保護(hù)了水環(huán)境安全。
污水處理過(guò)程中，污染物部分被分解，以氣體等形式回歸自然；部分污染物被轉(zhuǎn)移，以污泥形式存在。污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，包含了原污水中大部分污染物，成為了新的污染源。
污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要具有以下特點(diǎn)：
(1)體量大
未經(jīng)處理的污水廠污泥含水率高，經(jīng)普通濃縮后，污泥含水率仍在95%以上。
假定污泥產(chǎn)率系數(shù)均值為1.2tDS/104m3污水，普通濃縮后污泥含水率均值為97%，即每處理1萬(wàn)m3污水，產(chǎn)生的污泥量高達(dá)40m3。全國(guó)每日污水處理量高達(dá)數(shù)億噸，意味著污泥量每日高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸。
(2)危害強(qiáng)
城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要組成為有機(jī)物和微生物。部分有機(jī)物毒性大、難降解、易積累，危害性大;微生物中包含了大量的細(xì)菌、病毒真菌等，具有高致病性；同時(shí)有機(jī)物及微生物聚集，易產(chǎn)生危害性更強(qiáng)、波及范圍更廣的污染物。
部分工業(yè)廢水的污泥中含有大量的重金屬物質(zhì)，重金屬物質(zhì)不能被分解，會(huì)通過(guò)食物鏈的傳遞造成其在生物體內(nèi)累積，具有較大的危害性;重金屬與有機(jī)物結(jié)合，易產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的物質(zhì)。
(3)污染廣
污水處理廠產(chǎn)生的污泥易變質(zhì)產(chǎn)生惡臭，會(huì)造成一定范圍內(nèi)的空氣污染;未經(jīng)處理的污泥具有高滲透性，對(duì)周邊的土壤和水體具有大范圍的污染能力。
綜上，污水廠中污泥的處理是十分必要，通過(guò)減量化解決污泥體量大的問(wèn)題，通過(guò)穩(wěn)定化和無(wú)害化解決污泥危害強(qiáng)及污染廣的問(wèn)題。污泥的處理能夠有效避免造成環(huán)境的二次污染，處理后的污泥通過(guò)綜合利用實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。
2、常用的污泥脫水工藝
2.1 常規(guī)壓力脫水工藝
壓力脫水工藝的原理是以壓力差作為推動(dòng)力，分離污泥中的水分。被分離的水分主要為污泥顆粒間的間隙水，經(jīng)過(guò)常規(guī)壓力脫水后，污泥含水率可降至75~85%。
目前，污水處理廠中常用的脫水技術(shù)以機(jī)械壓力脫水為主，主要方法有以下三種：
(1)壓濾法;
(2)離心法;
(3)真空吸濾法。
為進(jìn)一步降低污泥含水率，機(jī)械脫水工藝常與污泥改性技術(shù)聯(lián)用，如石灰改性+板框壓濾工藝，可將污泥含水率將至60%以下。
污泥改性與常規(guī)壓力脫水技術(shù)的聯(lián)用雖然能夠進(jìn)一步降低含水率，但部分含水率的降低源自于改性藥劑的添加，對(duì)于污泥中實(shí)際水分的去除效果不高，并對(duì)污泥的后續(xù)處理與利用產(chǎn)生一定影響。
2.2 電滲透脫水工藝
電滲透脫水工藝的原理是以電場(chǎng)力為推動(dòng)力，污泥顆粒表面與水分子表面帶有相反電荷，污泥顆粒與水分子在電場(chǎng)力的作用下分別向兩級(jí)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)污泥與水分的分離，從而達(dá)到污泥脫水的目的。
電滲透脫水技術(shù)可作為污泥深度脫水工藝，將污泥含水降至60%。有試驗(yàn)表明，利用電滲透脫水技術(shù)，將污泥含水率從80%將至60%，能耗為0.75kW·h/kg脫除水，作為單一的深度脫水技術(shù)，工藝能耗較高。
2.3 熱力脫水工藝
熱力脫水的原理是利用熱源，以熱交換的方式，汽化污泥中的水分，從而降低污泥含水率。
熱力脫水一般包括兩個(gè)過(guò)程：
(1)蒸發(fā)過(guò)程;
(2)擴(kuò)散過(guò)程。
以上兩個(gè)過(guò)程交替并持續(xù)進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)污泥脫水的目的。去除污泥中存在形式不同的水分，能耗及去除速率各不相同。理論上，熱力脫水工藝可以去除污泥中除結(jié)合水外的其他水分。
在熱力脫水工藝中，熱源的形式，熱源利用率及污泥性質(zhì)對(duì)工藝的應(yīng)用有較大影響。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，利用熱力脫水技術(shù)，將污泥含水率從80%將至60%，平均能耗為0.6~1.2kW·h/kg脫除水。同是，熱力脫水工藝在實(shí)際應(yīng)用中需要特別注意尾氣的處理以及操作的安全性。
3、新型污泥脫水技術(shù)
通過(guò)對(duì)常用污泥脫水工藝的研究，并結(jié)合污泥脫水處理的實(shí)際工程運(yùn)行情況，同時(shí)響應(yīng)節(jié)能減排的環(huán)保政策，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)一項(xiàng)新型污泥處理脫水技術(shù)——直接壓濾式污泥脫水。
3.1 技術(shù)流程
污泥(含固率20%)通過(guò)泥餅泵輸送至污泥料倉(cāng)，污泥通過(guò)料倉(cāng)下面布置的柱塞泵進(jìn)行再分配，進(jìn)入直接壓濾污泥脫水系統(tǒng)。
直接壓濾技術(shù)流程主要由四段組成：
(1)包泥段;
(2)預(yù)壓段;
(3)主壓段;
(4)泄壓段。
包泥段包好污泥的壓濾框通過(guò)自動(dòng)滑軌依次轉(zhuǎn)入初壓系統(tǒng)進(jìn)行初壓、程序化主壓濾系統(tǒng)進(jìn)行液壓、自動(dòng)缷泥系統(tǒng)進(jìn)行卸泥，缷泥后的壓濾框轉(zhuǎn)運(yùn)回包污系統(tǒng)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，整個(gè)過(guò)程通過(guò)液壓自控系統(tǒng)自動(dòng)控制。
直接壓濾污泥脫水工藝流程如圖1所示。
其中包泥段運(yùn)行時(shí)間為2.6~3h;預(yù)壓段壓力5~10t，運(yùn)行時(shí)間2.6~3h，污泥含固率為25%;主壓段壓力300~500t，運(yùn)行時(shí)間2.6~3h，污泥含固率40%以上;卸泥段運(yùn)行時(shí)間2.6~3h。
卸泥系統(tǒng)卸下的含固率40%以上的泥餅，由螺旋/鏈板輸送機(jī)輸送至后續(xù)工藝段。
3.2 技術(shù)設(shè)備組成
直接壓濾式污泥脫水設(shè)備主要包括以下系統(tǒng)：
(1)自動(dòng)包污系統(tǒng);
(2)初壓系統(tǒng)程序化主壓濾系統(tǒng);
(3)自動(dòng)缷泥系統(tǒng);
(4)輸送系統(tǒng);
(5)儲(chǔ)存系統(tǒng)。
其中，各部分系統(tǒng)構(gòu)成如圖2~4所示。
3.3 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
以廣東潮州市某污水處理廠污泥處理系統(tǒng)為例，該廠污泥產(chǎn)量為80m3/d(含水率80%)，經(jīng)深度脫水后，污泥含水率降至60%。
工程采用直接壓濾式脫水技術(shù)，設(shè)計(jì)采用2套設(shè)備，每套設(shè)備處理量為40m3/d。
通過(guò)對(duì)該工程設(shè)計(jì)實(shí)例的分析總結(jié)，直接壓濾式深度脫水工藝具有以下技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。(1)占地小
單組直接壓濾脫水設(shè)備占地面積僅為50m2，工程深度脫水機(jī)房設(shè)計(jì)尺寸為23.5m×14.0m，直接壓濾脫水技術(shù)解決了實(shí)際工程污泥處理區(qū)域用地緊張的問(wèn)題。
(2)能耗低
工程能耗測(cè)算表如表1。
折合每噸干污泥耗電量約為295kW·h，遠(yuǎn)低于同等處理程度下的電滲透及熱力脫水工藝能耗。
(3)出泥性質(zhì)好
污泥深度脫水過(guò)程中，不需向污泥額外添加藥劑及輔料，脫水過(guò)程對(duì)污泥特性基本不產(chǎn)生影響，利于污泥后續(xù)的處理和處置。
實(shí)際工程后續(xù)采用好氧堆肥技術(shù)，對(duì)污泥進(jìn)行進(jìn)一步干化，直接壓濾深度脫水技術(shù)保證了后續(xù)處理工藝的運(yùn)行效果。
(4)投資運(yùn)行成本低
實(shí)際運(yùn)行中，單位電費(fèi)按0.7元/度計(jì)，綜合考慮耗材費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi)，運(yùn)行人員工資等，總運(yùn)行成本測(cè)算費(fèi)用約為540元/tDS，運(yùn)行成本低。(其中維護(hù)費(fèi)按設(shè)備投資的2%計(jì)，主要耗材有液壓油、液壓配件、氣動(dòng)閥配件、濾布、探頭等，成本費(fèi)用未包含利潤(rùn)、稅收、折舊、財(cái)務(wù)成本等)。
(5)運(yùn)行自動(dòng)化程度高
直接壓濾深度脫水系統(tǒng)的包泥、預(yù)壓、主壓和卸泥四段工藝流程均為自動(dòng)化運(yùn)行，隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，濾膜也可以實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)清洗，即直接壓濾深度脫水工藝可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化運(yùn)行。
(6)環(huán)境友好
污泥經(jīng)直濾系統(tǒng)深度脫水后，產(chǎn)物包含兩部分，一部分為脫水后的污泥，一部分為從污泥脫出的污水。污泥作為主要產(chǎn)物，進(jìn)行后續(xù)處理和利用;污水作為廢棄產(chǎn)物，經(jīng)排水溝排至廠區(qū)污水系統(tǒng)，回流污水提升泵房進(jìn)行統(tǒng)一處理，不產(chǎn)生額外污染。
4、結(jié)語(yǔ)
直接壓濾式深度脫水技術(shù)是在傳統(tǒng)脫水工藝上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，開(kāi)發(fā)出的一種新型技術(shù)，與脫水效能相同的其他工藝對(duì)比，在能耗、自動(dòng)化程度、出泥性質(zhì)及環(huán)境友好等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)能夠?qū)Τ擎?zhèn)污水污泥、工業(yè)廢水污泥具有良好的脫水效果，且在江蘇、河南等地均有成功的運(yùn)行案例，直接壓濾式深度脫水技術(shù)在污泥處理中具有良好的應(yīng)用前景。( >
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