集美污水处理厂污泥深度脱水技术探讨 - 柯明勇

1、集美污水处理厂污泥深度脱水技术探讨柯明勇(厦门水务集团有限公司,厦门361008摘要集美污水处理厂原采用的污泥带式压滤脱水产出的泥饼含水率为80%,不满足进入填埋场标准。为解决污泥出路问题,集美污水处理厂于2009年采用污泥深度脱水技术,在浓缩污泥中添加三氯化铁和生石灰进行调理,再经过高压隔膜厢式压滤机脱水,可生产出含水率在60%以下性状稳定的泥饼,符合混合填埋的要求。介绍了工程实际运行情况,并对污泥深度脱水与传统带式脱水进行经济分析。关键词污水处理厂污泥深度脱水污泥带式脱水石灰干化近几年来,由于我国政府对环境问题的日益重视,污水处理行业得到了迅猛发展。截至2009年,全国城镇累计建成污水处理

2、厂1993座,总处理能力已超过1亿m3/d,污水处理率达到73%。目前在建的污水处理厂达到2360座,今后十年中每年都将有一大批污水处理厂投入使用1。在污水处理过程中,会产生大量的副产品污泥,其数量占处理水量的0.15%1%2(以含水率98%计。污泥中含有大量的有机物、氮、磷等营养物,也含有重金属、致病菌、病原菌及寄生虫卵等有毒物质。污水处理量的增长及处理效率的提高,必然导致污泥数量的增加。这些污泥若不及时处理,势必造成严重的二次污染。对污泥的处理处置要以安全处置为目标,在实现“减量化、稳定化、无害化”的基础上,进一步实现资源化利用。污泥处理处置技术主要包括污泥浓缩、脱水、消化、干化、焚烧、填

3、埋、土地利用等。1污泥脱水技术概述污泥脱水是污泥处理处置的关键步骤,其目的是使经浓缩或消化之后的污泥进一步减容,使污泥由液态转化成固态,实现污泥的减量和便于运输。檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿污泥脱水主要分为自然干化脱水和机械脱水两活性炭的吸附参数不能作为活性炭使用寿命的主要判定标准,活性炭池出水水质限值是活性炭生命周期的控制点。(3活性炭池进水可降解D O C特别是可快速降解D O C占总D O C的比值,是决定活性炭池长期稳定运行并使耗氧量达标的关键指标。(4臭氧与活性炭是一个不可分割的体系,活性炭使用寿命与臭氧投加量有

4、关,而运行费用与臭氧投加量及活性炭使用寿命相关。如何优化系统,在保证出水水质达标的条件下,以较低成本运行,优化臭氧投加量与活性炭使用寿命,是以较高臭氧投加量换取较长的活性炭使用寿命,还是采用较少的臭氧投加量,缩短活性炭使用寿命,增加活性炭再生或换炭频次?多个活性炭池如何进行再生或换炭操作,采取何种既确保总出水水质达标又不耽误生产的换炭模式,是需要进一步研究的课题。参考文献1梁伟杰,游声全.生物活性炭滤池培养期滤料附着型微生物分析.见:全国给水深度处理研究会2008年年会论文集,深圳,20082S i d d i q u iMS,A m yGL,M u r p h yBD.O z o n ee

5、n h a n c e dr e m o v a l o fn a t u r a lo r g a n i cm a t t e rf r o md r i n k i n gw a t e rs o u r c e.W a tR e s, 1997,31(12:309831063Y a v i c hAA,K y u n g-H y u kL,K u a n-C h u n gC,e ta l.E v a l u a t i o n o fb i o d e g r a d a b i l i t yo fN OMa f t e ro z o n a t i o n.W a tR e s,

6、2004,38: 283928464张捷,朱慧,叶财富.臭氧生物活性炭的影响因素与工艺分析.见:全国给水深度处理研究会2009年年会论文集,北京,2009电话:139*E-m a i l:l i u j g l j g163.c o m收稿日期:2010-11-1540给水排水V o l.37N o.52011 给水排水V o l .37N o .5201141大类。自然干化是将污泥摊置到干化场上,通过蒸发、渗透和上清液溢流等方式实现脱水。这种脱水方式维护管理工作量很大,且产生大范围的恶臭,比较适合小型污水处理厂的污泥处理。机械脱水是利用机械设备进行污泥脱水,因而占地少,与自然干化相比,恶臭影

7、响也较小,但运行维护费用较高。机械脱水按脱水原理主要可分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水三大类。真空过滤脱水是将污泥置于多孔性过滤介质上,在介质另一侧造成真空,将污泥中的水分与污泥分离,从而实现脱水,常用的设备有真空转鼓过滤脱水机。压滤脱水是将污泥置于过滤介质上,通过对污泥施加压力,强行使水分与污泥分离,从而实现脱水,常用的设备有各种形式的带式压滤脱水机和板框(厢式压滤机。离心脱水是通过水分与污泥颗粒的离心力之差,使之相互分离,从而实现脱水,常用的设备主要是离心脱水机。本文探讨集美污水处理厂污泥深度脱水技术。2集美污水处理厂深度脱水技术2.1污水处理厂概况集美污水处理厂一期设计处理水量为4.

8、5万m 3/d,污水处理采用改良型O r b a l 氧化沟工艺,污泥处理采用传统带式压滤脱水,脱水后污泥的含水率在80%左右,无法满足混合填埋的要求,大量污泥积压在厂内无法处置,对污水处理厂正常运转造成很大的困难。为解决这一难题,2009年46月集美污水处理厂成功进行污泥深度脱水试验,产出泥饼含水率可降至60%以下,满足混合填埋要求。目前,集美污水处理厂的污泥全部采用污泥深度脱水技术处理。2.2污泥深度脱水工艺流程集美污水处理厂污泥深度脱水处理主要包括污泥浓缩、污泥调理、压滤脱水和泥饼处置四个步骤,其工艺流程见图1。剩余污泥在污泥浓缩池进行浓缩后与稀泥池的惰性污泥一起排入污泥调理池,按一定比

9、例添加调理剂F e C l 3、C a O ,搅拌均匀,由污泥泵将调理好的污泥泵入高压隔膜厢式压滤机进行脱水,产出泥饼外运填埋,滤液流至污水提升泵房前的集水井随进厂污水一起处理。图1污泥深度脱水工艺流程2.3主要设备集美污水处理厂污泥深度脱水设备主要包括压滤系统和配药调理系统,主要设备及参数见表1。表1污泥深度脱水主要设备清单项目设备名称厂家数量/台主要参数压滤系统厢式压滤机杭州兴源1过滤面积400m 2,滤室总容积8000L 立式多级泵格兰富1Q =10m 3/h ,H =149.4m ,N =7.5k W 立式多级泵杭州斯莱特1Q =8m3/h ,H =142m ,N =5.5k W 气动

10、隔膜泵美国英格索兰31台2i n c h ,2台3i n c h ,120p s i ,8.3b a r空压机中山复盛2排气量5.7m 3/m i n ,最大排气压力1M P a,N =37k W配药调理系统生石灰投加系统(40t南安长盛1套N =5.5k W (双向螺旋输送机,N =11k W(螺旋输送机三氯化铁加药系统厦门吉龙德1套2台NI K K I S O 隔膜计量泵,Q =1080L /h ,H =1020m ,N =0.75k W2.4污泥调理对污泥进行调理的目的是改善污泥脱水性质,减小水与污泥固体颗粒的结合力,加速污泥脱水。在污泥调理池中加入F e C l 3和C a O ,混合

11、搅拌使其充分反应,将浓缩污泥中的毛细水和吸附水变为自由水,使污泥的p H 和温度升高,破坏微生物的细胞膜,释放细胞内的结合水,提高污泥脱水效果。同时,加入的F e C l 3和Ca O 还有钝化重金属和杀菌除臭的作用。F e C l 3溶液由隔膜计量泵投加,C a O 储 42给水排水V o l .37N o .52011存在生石灰罐中,通过电子称控制投加量。F e C l 3的投加量为浓缩污泥量的0.5%0.7%(质量百分比,下同,C a O 的投加量为浓缩污泥量的1%1.5%,混合反应时间约30m i n 。调理后的污泥放置时间不宜过长,否则会导致过滤性能变差。2.5压滤脱水污泥深度脱水的

12、核心设备是高压隔膜厢式压滤机,包括进泥系统、隔膜压滤系统、吹脱系统和卸料系统。经调理后的污泥通过隔膜泵注入高压隔膜厢式压滤机中,快速实现泥水分离,进泥最大压力为0.8M P a ,进泥时间一般为1.52.5h ;停止进泥后,通过立式多级泵加压厢式压滤机中的隔膜对污泥进行强力挤压脱水,压滤时间一般为1020m i n ,压力为0.81.2M P a ;然后利用0.8M P a 的高压空气吹气约1m i n ,吹脱压滤机中心进泥管中的污泥及空腔内的滤液;之后缓慢松开压滤机滤板,排尽剩余滤液;最后卸除压滤机内的泥饼至皮带输送机运出。产出的泥饼含水率可低于60%(见图2,固体回收率可达99.9%以上。

13、泥饼硬度较好,便于运输和填埋,且泥饼中粪大肠菌群数为0,没有臭味,比较不会造成二次污染。图2深度脱水产出的泥饼2.6滤液循环利用污泥深度脱水产生滤液的水质情况见表2。表2滤液水质情况项目C OD C r/m g/L S S /m g /L 氯化物/m g /L pH 总磷/m g /L 总氮/m g /L 氨氮/m g /L 粪大肠菌群/个/L总铁/m g /L 总钙/m g /L 滤液106013212012.111.615810800.438825由于滤液中pH 比较高,达到12.1,因此需要考虑滤液回流对进水水质的影响。利用集美污水处理厂的进水做了稀释对比试验,见表3。表3滤液稀释试验结

14、果稀释倍数/倍板框滤液p H 进水p H 进水稀释后p H 增幅1012.17.339.211.882012.17.338.951.625012.17.338.421.0910012.17.337.940.6115012.17.337.720.3920012.17.337.630.30污泥深度脱水产生的滤液水量为污水处理量的0.4%1%,滤液回流至进水,稀释的倍数至少是100倍。从表3的结果来看,滤液回流至进水对进水的p H 影响不大。滤液中C O D C r 比较高,回流至进水能为污水处理的生物脱氮工艺提供碱度和碳源,而且滤液含有一定浓度的铁盐和钙盐,对污水处理的除磷效果有一定帮助,因此污泥

15、深度脱水产生的滤液可以回流至进水,循环利用。2.7运行情况集美污水处理厂深度脱水系统投入运行后,运行效果见表4。可见生产运行稳定,脱水后的泥饼含水率都在60%以下,三氯化铁平均投加量为浓缩污泥量的0.57%,生石灰平均投加量为浓缩污泥量的1.39%。2.8与传统带式压滤脱水的对比分析根据上述数据计算,浓缩污泥产量约70t /万m 3,含水率为97.4%。传统带式压滤产出泥饼含水率80%,絮凝剂P A M 按3.468万元/t 测算,投加量为3.4k g/t D S 。深度脱水产出泥饼含水率为58.7%,F e C l 3按1229元/t 测算,投加量为浓缩污泥的0.57%,生石灰按320元/t

16、 测算,投加量为浓缩污泥的1.39%。运行中传统带式脱水泥饼外运费3.3元/(t k m ,深度脱水泥饼运费1.12元/(t k m ,运泥里程按20k m 测算。运行中,传统带式压滤脱水电单耗为0.024k W h /m 3,深度脱水电单耗为0.022k W h /m 3水,电单价按0.61元/(k W h 计算。深度脱水与传统带式脱水对比分析见表5。 给水排水V o l .37N o .5201143表4污水处理厂污泥深度脱水生产情况年月污水处理量/万m3脱水前脱水后三氯化铁生石灰泥量/t 含水率/%泥量/t 含水率/%投加量/k g 药量/脱水前泥量/%投加量/k g 药量/脱水前泥量/

17、%0909108.90844497.4667.155.1409550.49997001.18091092.121010097.2864.456.9360640.361153601.140911101.871001398.1751.058.1491810.491299001.300912104.24638497.4619.559.1441600.69991001.551001112.72790297.1773.759.2542580.691032001.311002108.68563897.0695.059.5363450.64818001.451003101.40651597.5763.759

18、.5446450.69851001.311004127.47570397.2685.059.3456610.80998001.751005127.40811997.3865.259.5518420.641300001.601006140.15889497.7786.159.4477760.541344001.511007121.41937997.7794.759.4530450.571332001.421008116.83811297.6681.759.4418320.521140001.41平均113.60793497.4745.658.7454800.571104631.39表5深度脱水与传统带式脱水对比分析项目传统带式脱水深度脱水污泥脱水核心设备带式压滤机高压隔膜厢式压滤机药剂种类P AM C a O 、F e C l 3脱水前污泥量/t /万m 37070脱水后污泥量/t/万m 39.16.56泥饼含水率/%