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      污泥去水技術探究

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      污泥去水技術探究

      本文作者:曹霞1,2作者單位:1同濟大學環境科學與工程學院2浙江德安科技股份有限公司

      污泥干化法

      干化是一種利用熱能將污泥中水分快速蒸發的處理工藝。污泥干化,傳統意義上多為自然蒸發法,即將濃縮后的污泥在污泥干化場上鋪成薄層,污泥所含水分一部分自然蒸發;一部分則滲入土壤或濾水層,滲濾液通過鋪設的集水管網收集排走。這種方法可使污泥的含水率降到65%~80%,污泥失去了流動性,可以用作肥料[4]。污泥干化方法簡單,但污泥經自然蒸發一般需要10天以上,因此占地面積較大。且維護管理工作量很大,受氣候影響大,而且產生大范圍的惡臭,衛生條件差,易形成二次污染,對某些不易脫水的污泥效果不好。目前,國外常見的還有流化床干化工藝,其優點是不易產生沼氣,安全穩定,但是投資相對較大,運行費用高,對管理和操作技術有較高的要求[2]。

      機械脫水法

      目前世界各國普遍采用的脫水方法是機械脫水,污泥在采用機械脫水前,一般先采用加藥調理法進行污泥濃縮,通過化學試劑的調理從而改善污泥的脫水特性,以提高脫水率。機械脫水種類非常多,按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水和螺桿擠壓脫水。

      1真空過濾法

      機械形式較多,可分為轉鼓式、盤式、帶式等多種。水處理行業中多實用轉鼓式,一般是用橫斷面為圓形的滾筒,外張濾布,部分浸入污泥槽中。滾筒內抽為真空,部分水分透過濾布排出,污泥被截留在濾布上,隨著滾筒的轉動脫落下來,收集處理。但此法脫水率較差,一般脫水后的污泥含水率約為80%。[4]且真空過濾脫水因其泥餅含水率較高、噪聲大、占地面積大等缺點已經逐漸被淘汰使用。

      2加壓過濾法

      加壓過濾法可分為帶式壓濾、鼓式壓濾和板框壓濾等。

      1)帶式機械壓濾脫水

      目前在水處理行業的污水脫水中,大多使用帶式壓濾機。帶式機械壓濾機(見圖2)主要由框架、濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統、濾帶調偏系統、濾帶沖洗系統和濾帶驅動系統。其工作原理是:污泥進入濃縮段時被均勻攤鋪在濾帶上,好似一層薄薄的泥層。通過上下2條張緊的濾帶夾帶著污泥層,從一連串有規律排列的輥壓筒中呈S形經過,泥層污泥處理占我國固廢處理中的重要地位12%28%9%垃圾處理污泥處理危險廢棄物處理工業固廢利用51%中污泥的表面水大量分離并通過濾布空隙迅速排走,依靠濾帶自身的張力形成對泥層的壓榨和剪切力,還可把污泥層中的毛細水擠壓出來,而污泥固體顆粒則被截留在濾布上[5]。一般,帶式機械壓濾機的壓力控制在3~5kgf/cm2,脫水后污泥含水率為70%~85%。帶式機械濃縮機通常具備很強的可調節性,其進泥量、濾布走速,泥耙夾角和高度均可進行有效地調節以達到預期的濃縮效果。帶式壓濾機可連續生產,管理也比較容易。但它要求進入壓濾機的污泥絮凝體大、密實、強度高,而且出泥的含固率較低,污泥的截留率也較低。此外,帶式壓濾機工作時為開敞式,工作環境較差。且濾布容易堵塞,需經常進行人工沖洗,管理人員勞動強度大。

      2)板框式壓濾脫水

      板框式壓濾機(見圖3)是通過板框的擠壓,使污泥內的水通過濾布排出,達到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動-氣動閉合系統、濾板振動系統、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身等構成。板框式壓濾機的脫水效果較好,一般泥餅含固率可達35%,如果從減少污泥占地因素考慮,板框式壓濾機還是不錯的選擇。其缺點是設備占地面積大,且為間斷式運行、效率低、操作環境較差,會產生二次污染[5]。

      3)離心分離法

      離心脫水機分為立式和臥式兩種,目前國內水處理行業主要采用臥式離心機(見圖4),主要由轉鼓、螺旋、差速系統、液位擋板、驅動系統及控制系統等組成。離心式污泥脫水機利用固液兩相的密度差,在離心力的作用下,加快固相顆粒的沉降速度來實現固液分離的。一般設置離心機轉速為2000~4000r/min,污泥中的固體物在離心作用下向離心機轉筒周壁上密集,并經固定在中軸上的螺旋葉片推出筒外收集,上清液則從轉鼓大端排出,從而實現固液分離。離心分離法的優點是脫水時可連續運行,運行方式靈活,工作穩定可靠,容易操作,管理方便。且離心脫水機受進泥濃度變化影響小,而且出泥的含固率高,出泥量大。離心脫水機占地面積小,脫水車間可設為單層廠房,設備可全封閉運行,環境衛生條件好。運行過程可自動進料、卸料,為提高自動化程度提供了條件。離心脫水機對污泥含水率要求低,一般的污泥不需濃縮,均質之后脫水即可;另外離心機進泥加藥量極少,甚至可以不加藥,操作簡單,安全衛生。相對真空過濾法和加壓過濾法而言,運行費用省。缺點是電耗稍高、噪音較大、處理能力低,若分離液中懸浮物較多,還會給后續處理帶來一定的困難。

      4)螺桿擠壓過濾法

      此類脫水機(見圖5)分機座、進水部、濃縮部、脫水部、出泥部和出水部,其主體是由相互層疊的固定環和游動環以及貫穿其中的螺旋軸組成的,有機地結合了過濾濃縮技術和螺桿擠壓技術,利用相互層疊的固定環和游動環以及貫穿其中的螺旋軸的相互之間的機械運動,將經化學混凝的污泥進行螺旋推進脫水和擠壓脫水,從而在相對封閉的空間內完成污泥濃縮和壓榨脫水工作。傳統脫水裝置采用了濾網或濾孔部件,實際應用過程中絮狀的污泥在擠壓過程中容易滯留而形成堵塞,降低固液分離效率,縮短使用周期,給裝置的維護也帶來了許多麻煩。同時,也對進水造成阻力,直接導致處理能力降低,不能滿足使用要求。而螺桿脫水機在濃縮部,通過螺旋軸的旋轉,利用固定環和游動環之間相對游動,使濾液快速排出,從而清掃過濾部的空隙,不易堵塞。而污泥在濃縮部經過重力濃縮后,通過螺旋軸的運動逐步向前推進并被擠壓,在排出口的背壓板產生的內壓作用下充分脫水,排出泥餅。產品特殊的機構設計,可直接處理污泥濃度低達1000mg/L的活性污泥,因而可直接對曝氣池污泥或是沉淀池底部污泥進行脫水操作,不僅可節約污泥濃縮池和污泥貯存池的占地,還可減輕由于污泥儲存時發生的磷釋放和厭氧臭味,為改進污水處理工藝提供了新思路。該類設備采用低速機械擠壓方式,出泥泥餅含水率可降至70%~80%。整個裝置中無濾布,無污泥噴孔等易堵塞元件,不易發生無法分離、堵塞等問題,可輕松實現含油污泥脫水,操作簡單方便。脫水過程中,無臭氣;設計輕巧,占地面積小,具有能耗低,噪音低等特點,能實行全自動操作,連續24h無人值守運行。

      其他技術

      國外近些年新推出的污泥處理輔助技術———超聲波處理濃縮污泥法,采用超聲波段為20~100kHz的聲波對經消化單元后的污泥進行處理。該方法可有效提高沼氣生成量,增強對有機物的降解能力,破壞分解污泥中的絲狀菌,使整個生化處理系統的剩余污泥減量化,降低運行成本。[4]但是,此項技術對聲波的波強、作用時間和頻率等都有較高要求,對污泥的處理效果還受污泥成分的影響較大,且國內尚無此類詳細研究。另外,新型污泥處理技術還有電滲析脫水裝置(見圖6),類似于改進型的帶式壓濾機,將電滲析技術與帶式壓濾機技術相結合,此處不再做介紹。

      結語

      隨著工業和城市的迅速發展,污水處理要求的提高,如何有效處理污水處理產物———污泥將成為一個重要的課題,而其中最關鍵的一步就是如何提高污泥的脫水效率。而污泥脫水技術作為一類較為成熟的技術各有優缺點,因此無論采取哪種技術須根據應用對象的實際情況,有針對性地加以選擇。此外,污泥處理的目標是在減量化、無害化的基礎上最終實現資源化,污泥脫水技術的選擇要充分考慮到如何實現污泥被合理有效利用,因此可以考慮一些諸如混凝、絮凝等輔助工藝的結合以提高污泥處理效率。

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