城市污泥的水分性质及处理

城市污泥的水分性质及处理

城市污泥是由城市污水处理厂在高效沉淀池中分离产生的含97%以上的污泥。污水经处理后,其中大多数有机物和无机物都转化为污泥,如果污泥处理不当,会产生二次污染和新的公害。由于污泥中含有细胞质和胶质,采用浓缩、机械脱水装置处理后的脱水污泥,含水率仍高于75%。如此高的含水率,一方面不能维持自持燃烧,必须加入辅助燃料;另一方面使污泥体积庞大,增大了运输与处置的难度。1集体水的概念为使污泥液相和固相分离,必须克服它们之间的结合力,采用不同措施可以取得不同的脱水效果。污泥中水的存在形式包括游离水、毛细水、吸附水和结合水。游离水又称为空隙水,是指存在于污泥颗粒间隙中的水,占污泥水分的70%左右;毛细水存在于污泥颗粒的毛细管中,占污泥水分的20%左右;粘附于污泥颗粒表面的吸附水和内部的结合水,仅占污泥中水分的10%。降低污泥含水率能减少污泥体积,便于进一步处置利用。污泥水去除方法依次为浓缩法、脱水法和污泥干化。1.1重力浓缩系统污泥浓缩脱水的主要对象是间隙水。浓缩后污泥含水率为95%左右,可为后续脱水处理创造基础条件。污泥浓缩可分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩,其中重力浓缩应用较多。重力浓缩是利用污泥中的固、液相之间的密度差来实现泥水分离的。气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用,使密度小于水的污泥颗粒上浮,并得到浓缩。适用于浓缩密度接近于水的、疏水的污泥。离心浓缩是利用污泥中固体颗粒与水的密度不同,在高速旋转的离心机作用下使两者分离,达到高效浓缩的目的。1.2处置处置和利用污泥脱水是在污泥浓缩的基础上,进一步减容以便于后续的处理、处置和利用。污泥脱水可去除污泥颗粒间的毛细水和部分表面吸附水,主要方法有自然干化、机械脱水,超声波脱水等。1.2.1污泥塘法水处理自然干化是一种靠自然力量将污泥脱水的简便经济的脱水方法。适用于气候比较干燥的地区,分为污泥干化床和污泥塘两种类型。由于大城市用地紧张以及环境卫生条件限制,污泥自然干化已很少采用。1.2.2真空吸滤法为改善污泥的脱水性能,提高脱水效果,污泥机械脱水前应进行预处理。预处理方法有污泥厌氧消化、化学调理法、热处理及冷冻法等。机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。真空吸滤法主要用于初沉池污泥和消化污泥的脱水,其特点是处理量大、能实现过程操作自动化;缺点是附属设备多、工序复杂、运行费用高、再生与清洗不充分,易堵塞。压滤法与真空吸滤法原理相同,只是压滤法推动力为正压,而后者为负压。常用的压滤机械有板框压滤机和带式压滤机。离心法的推动力是离心力,推动的对象是固相。离心力比重力大得多,且大小可控制,与吸滤、压滤法相比可实现自动控制和连续生产,且卫生条件好。1.3污泥和热媒的传热污泥干化主要是利用热能来破坏污泥的胶体结构,使污泥中生物体的细胞壁破碎,释放结合水。污泥在与热媒之间的传热过程中,细胞壁破裂进一步失去水分形成颗粒状。热媒一般采用热空气、水蒸气、导热油等。按热媒和污泥接触方式分为直接加热式即对流干化技术;间接加热式即传导干化技术以及直接与间接联合式干化技术等3种。2新技术：污泥脱水2.1降脱水污泥含水率高压脱水的工作原理是将脱水污泥投入由高压和低压系统组成的机械挤压系统中,经过多级连续挤压,可使脱水污泥含水率降至30%~50%。滚压式脱水的工作原理是将湿污泥(含水率85%~99.5%)投入圆形污泥通道,通道前端为浓缩区,后端为脱水区。浓缩污泥在脱水区经深度挤压后由出口闸门排出,排出的污泥含水率可降至60%~75.5%。2.2机械脱水水热技术水热预处理+机械脱水指利用过热饱和高温水蒸汽对污泥进行预处理,降低污泥粘滞性,之后再进行机械脱水。水热技术是将污泥放入密闭的容器中加热,在一定温度和压力下,污泥微生物细胞破碎,胞内的水分被释放;同时,大分子有机物发生了水解,胶体结构被破坏,提高了污泥的生物降解性能。这项技术提高了污泥的脱水性能,是一种技术可行、简便、经济的污泥处置技术。3干化效果分析3.1污泥处理的节能技术污泥焚烧时,干化和焚烧系统应合建,以提高污泥的热能利用效率,不宜单独建设干化系统。污泥干化处理应充分利用垃圾焚烧、热电、水泥、制砖等行业的生产余热或污泥焚烧本身产生的热量,避免采用一次性优质能源作为主要干化热源。为保证脱水污泥的热值,预焚烧的污泥在浓缩脱水前,不得采用厌氧消化方式处理。因厌氧消化污泥中有机质以甲烷的形式转入气相,降低了污泥的热值。3.2对于热源的焚烧污泥焚烧分为直接焚烧和干化后焚烧两种。污泥的直接焚烧是将高湿(含水率80%以上)污泥在大量辅助燃料作为热源的情况下,在焚烧炉内直接焚烧。由于污泥含水量大、热值低,入炉的辅助燃料要远多于污泥才能维持稳定燃烧,燃烧时还产生大量高温、高湿烟气,会对焚烧构筑物产生腐蚀致使焚烧难以维系。而且焚烧后的尾气量也比较大,后续处理需要庞大的设备,操作控制难度很大。目前直接焚烧方式在大型污水厂正逐渐被干化后焚烧所取代。3.3间接式干化污泥污泥热干化是靠热量从脱水污泥中将水分蒸发出来。直接热干化是将燃烧室产生的热气与污泥直接混合使污泥加热,因为热媒与污泥直接接触,会使热媒受到污染。又由于热媒与蒸发水汽、副产气一同排出,且排气量大,所以增加了后续污染治理的费用和难度。而间接式干化是通过热交换器将热传递给湿污泥,使污泥水分蒸发得以干化,而热介质不会受到污染。污泥干化分为全干化和半干化。污泥全干化(含固率>90%)要去除的是污泥的细胞结合水,在污泥逐步形成颗粒时,因表面比内部干燥,内部水蒸发困难,所以耗能很高,且易产生挥发性气体和粉尘,存在自燃、自爆等危险。为防止此类情况发生,要控制含氧量(小于3%)、温度、粉尘浓度等一系列因素,因此全干化系统安全运行要求非常高。相对来讲,污泥半干化只需降低污泥含水率,在焚烧时无需添加辅助燃料。由于半干化的污泥没有爆炸的风险,运输、储存较安全。所以污泥半干化是经济、安全、低能耗的处理方法。4污泥干化与冷却系统热热利用将含水率80%左右的脱水污泥,通过采用低压(0.2~0.4MPa)蒸汽间接加热预处理后,再经空心浆叶污泥脱水机离心式处理,可将污泥干化至含水率40%左右。呈分散的颗粒状污泥作为燃料送入炉内,可自