污泥處理工藝

1、污泥處理工藝生活污水和工業(yè)廢水處理過程中分離或截留的固體物質(zhì)統(tǒng)稱為污泥。目前我國城市污水污泥（包括二級河道淤泥、下水道通挖污泥及污水處理廠污泥），大部分還未經(jīng)穩(wěn)定化、無害化、資源化的處理和處置，沒有正常的出路，不但成為城市及污水處理廠的負(fù)擔(dān)，而且污泥的任意排放和堆放對周邊環(huán)境造成新的污泥已經(jīng)觸目驚心，使建成的城市排水、河湖等設(shè)施及城市污水處理廠不能充分發(fā)揮消除環(huán)境污染的功能。目前污泥處理處置的方法主要有：經(jīng)預(yù)處理、污泥濃縮后進行衛(wèi)生填埋、污泥焚燒、好氧堆肥及用于建筑物材料。1、污泥的處理工藝污泥預(yù)處理工藝主要有收集、調(diào)理、濃縮、脫水及相關(guān)輔助設(shè)施管理。污泥處理技術(shù)主要有消化、發(fā)酵。污泥處理工藝

2、見圖：2、污泥濃縮脫水產(chǎn)生的污泥經(jīng)過污泥收集池或污泥濃縮池后，上清液溢出，初步脫水處理，然后在進行污泥脫水。污泥脫水的設(shè)備主要有：帶式壓濾脫水機、離心式脫水機、板框式壓濾脫水機。2.1帶式壓濾脫水機帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。 一般帶式壓濾脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成。作機型選擇時，應(yīng)從以下幾個方面加以考慮： （l）濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度

3、變化等特點，同時還應(yīng)考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。 （2）輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng)。一般通過氣動裝置完成。 （3）濾帶的張緊系統(tǒng)。一般也由氣動系統(tǒng)來控制。濾帶張力一般控制在 0.30.7MPa，常用值為05MPa。 （4）帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個最佳的帶速控制范圍，在該范圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。 帶式壓濾脫水機受污泥負(fù)荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟耗少、管理控制相對簡單、對運轉(zhuǎn)人員的素質(zhì)要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機進入國內(nèi)較早

4、，已有相當(dāng)數(shù)量的廠家可以生產(chǎn)這種設(shè)備。在污水處理工程建設(shè)決策時，可以選用帶式壓濾機以降低工程投資。而產(chǎn)品投資與運行費用根據(jù)所處理的污泥量選擇適合的型號，而處理量從1m3/h30m3/h不等，功耗從4.3KW·h50 KW·h不等，占地面積從5 m250 m2不等。目前，國內(nèi)新建的污水處理廠大多采用帶式壓濾脫水機，例如北京高碑店污水處理廠一期工程五臺脫水機全部是帶式壓濾脫水機，自帶、輥壓筒、濾投入運行以來情況良好，所以在二期設(shè)備選型時仍然選用了這種機型。 2.2 離心式脫水機 離心脫水機主要由轉(zhuǎn)載和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作

5、用下，立即被甩人轉(zhuǎn)轂腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)轂內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉(zhuǎn)載的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)載周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰四溢流排至轉(zhuǎn)載外，匯集后排出脫水機。 離心脫水機最關(guān)鍵的部件是轉(zhuǎn)轂，轉(zhuǎn)轂的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行成本都相當(dāng)高，很不經(jīng)濟。轉(zhuǎn)載的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉(zhuǎn)載過長會使性能價格比下降。使用過程中，轉(zhuǎn)載的轉(zhuǎn)速是一個重要的控制參數(shù)，控制轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機運行好壞的關(guān)鍵。目前，多采用低速離心脫水機。

6、在作離心式脫水機選型時，因轉(zhuǎn)輪或螺旋的外緣極易磨損，對其材質(zhì)要有特殊要求。新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質(zhì)一般為碳化鎢，價格昂貴。 離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。國內(nèi)只有為數(shù)不多的幾個廠家可以生產(chǎn)小型離心脫水機，如果選擇大型離心脫水機，就只能依靠進口，會增加工程投資，同時，離心脫水機受污泥負(fù)荷的波動影響較大，對運行人員的素質(zhì)要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水工藝。但近幾年來，隨著科技進步，離心式脫水機的脫水技術(shù)在國外有了長足進展，例如瑞典Alfa Layal公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機，其泥餅含固率可達 30以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中

7、進行，脫水機周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。 2.3 板框式壓濾脫水機 板框式壓濾機是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹人式濾板、框架、自動- 氣動閉合系統(tǒng)測板懸掛系統(tǒng)、濾板震動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側(cè)光電保護裝置等構(gòu)成。設(shè)備選型時，應(yīng)考慮以下幾個方面： （1）對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其他類型脫水機相比，泥餅含固率最高，可達 35，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機應(yīng)該是首選方案。 （2）框架的材質(zhì)。 （3）濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一

8、定的抗拉強度。 （4）濾板的移動方式。要求可以通過液壓一氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作人員勞動強度。 （5）濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其他型式脫水機相比，板框式壓濾機最大的缺點是占地面積較大。以北京高碑店污水處理廠一期工程使用的帶式壓濾機和鞍山工業(yè)污水處理廠使用的板框式壓濾機為例作比較：高碑店污水廠處理污水量為50萬td，污泥產(chǎn)量18525m3/d，干物質(zhì)9263td，采用五臺德國KLEINKS30型帶式壓濾機，每臺壓濾機的基礎(chǔ)占地面積僅為2750*3500mm,鞍山污水廠處理水量為22t/d，干物質(zhì)275t/d，采用六臺板框式壓濾機，每臺壓濾機地基礎(chǔ)占地面積達2400*120

9、00mm，同時，由于板框式壓濾機為間斷式運行，效率低，操作間環(huán)境較差，有二次污染，國內(nèi)大型污水處量廠己很少采用。但近了大量開發(fā)研制工作，使其適應(yīng)了現(xiàn)代化污水處理廠的要求，如通過PLC系統(tǒng)控制就可以實現(xiàn)系統(tǒng)全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進料等操作全部可通過PLC遠端控制來完成，大減輕了工人勞動強度。3、污泥的處置工藝污泥經(jīng)過預(yù)處理和脫水后，要進行最終處置，一般污泥的處置方法有：衛(wèi)生填埋、污泥好養(yǎng)堆肥和土地利用、污泥焚燒及用于建筑物材料。根據(jù)污染物無害化、減量化、資源化原則，污泥的資源化利用技術(shù)的發(fā)展，污泥好養(yǎng)堆肥和用于建筑材料方式得到了很多企業(yè)的認(rèn)可。下面

10、是南京江心洲污水處理廠對于污泥填埋、干化、堆肥和摻燒的效益對比：污泥填埋、干化、堆肥和摻燒的效益分析比較（日產(chǎn)污泥200噸） 填埋摻燒項目費用（萬/年）噸費用（元）年噸數(shù)（噸）年費用（萬元）場租15000運輸5543200*365313.9防滲處理50000表層覆土封蓋40000焚燒補貼086200*365627.8合計16012973000941.7污泥干化和堆肥比較（日產(chǎn)污泥200噸）污泥干化污泥堆肥項目費用（萬元）費用（萬元）干化廠建設(shè)8000制肥廠建設(shè)0 2000運行費用1500萬/年800萬/年上表為污泥干化和堆肥的經(jīng)濟成本，通過上面兩表的比較我們看出摻燒的經(jīng)濟成本高于填埋

11、，但是污泥有一定的熱值，可以產(chǎn)生一定的發(fā)電量，同時燃燒完的爐渣可以用來制造建材；而填埋由于土地資源的限制，環(huán)境要求的提高、經(jīng)濟成本越來越高等因素影響，將會逐漸減少使用。污泥干化、污泥堆肥由于沒有現(xiàn)成的設(shè)施，必須新建一污泥干化廠、污泥制肥廠，建設(shè)及運行費用都很高。與摻燒發(fā)電相比經(jīng)濟效益不是很明顯。3.1 衛(wèi)生填埋污泥在經(jīng)過濃縮脫水后，用交通工具將污泥運往垃圾填埋場進行衛(wèi)生填埋，此種處置方法運行費用主要包括交通運輸費用及填埋處置費用，不能帶來利益，運行費用也相對較高。3.2 污泥好養(yǎng)堆肥和土地利用污泥在預(yù)處理及濃縮脫水時，加入填料(菌種、粉煤灰、秸稈破碎物等)和少量的除臭劑送至初混機，進行混合后貯

12、存于貯存池，污泥土地利用是指將經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品用于土地作為肥料或土壤改良材料，污泥土地利用可以有效利用污泥中豐富的有機物和 N 、P 、K 等營養(yǎng)元素以及植物生長必需的各種微量元素 Ca、Mg 、Zn 、Cu、Fe 等，施用于土地能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進植物的生長。主要有用于園林、綠地、林業(yè)、土壤修復(fù)及改良等。在本導(dǎo)則中明確規(guī)定污泥土地利用部分不包括農(nóng)用。工藝流程如下圖：好養(yǎng)堆肥技術(shù) 污泥經(jīng)過好養(yǎng)堆肥及消化穩(wěn)定后可用于土地利用，但是一定要控制好重金屬的含量。潛在的環(huán)境問題：污泥土地利用排放的污染物在一定程度上取決于施用污泥的成分和施用方式，同時與污泥土地利用施用的頻率、污泥

13、施用量以及污泥施用場地的土壤背景值有關(guān)。 污泥土地利用對大氣和水體的環(huán)境影響主要是病原菌污染、惡臭污染、鹽分以及氮、磷等養(yǎng)分對水體的污染、多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性元素等難降解的有毒有害物和重金屬(銅、鋁、鋅、鉻、汞等)對土壤和水體的污染。3.2.1鄭州市污泥堆肥處理工程的設(shè)計工程概況鄭州市目前有三座污水處理廠，分別為王新莊污水處理廠、五龍口污水處理廠和馬頭崗污水處理廠，總處理規(guī)模為80×104m3d，剩余污泥量為600td(含水率為80)。經(jīng)過方案比選，鄭州市決定將三座污水處理廠一的剩余污泥進行集中處理和處置，處理工藝為好氧堆肥，處置方案選擇土地利用或填埋。處理工藝 堆肥廠的工藝流程

14、見圖。在混料車間內(nèi)設(shè)置了三個料倉：脫水污泥料倉、粉碎秸稈料倉和回用料倉。污水處理廠的脫水污泥通過污泥運輸車運至脫水污泥料倉；粉碎后的秸稈經(jīng)皮帶機輸送至秸稈料倉；從發(fā)酵槽出來的物料經(jīng)篩分機篩分后的篩上物進入回用料倉。脫水污泥、粉碎后的秸稈及堆肥成品中的篩上物，經(jīng)混料機攪勻后用裝載機運送至發(fā)酵槽中進行堆肥。堆肥后的物料通過裝載機或翻拋機運送至回料皮帶機上，通過回料皮帶機輸送到篩分機，經(jīng)過篩分，篩上物進回用料倉重復(fù)使用，篩下物即為成品營養(yǎng)土。 工藝設(shè)計本項目采用進口翻拋機，其要求發(fā)酵槽寬度為45 m，翻堆深度最大為20 m，考慮02 m的超高，則發(fā)酵槽的深度確定為22 m。發(fā)酵槽的長度根據(jù)

15、物料體積、發(fā)酵槽寬度、高度尺寸等綜合確定為30 m。發(fā)酵槽的數(shù)量根據(jù)發(fā)酵周期確定。本項目設(shè)計發(fā)酵周期為21 d，則發(fā)酵槽的數(shù)量為22個。處理量達到300 td時，設(shè)66個發(fā)酵槽；處理量達到600 td時，設(shè)132個發(fā)酵槽。發(fā)酵槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相鄰兩個發(fā)酵槽共用池壁。池壁的寬度根據(jù)翻拋機的要求確定。池壁要能承受翻拋機的壓力。發(fā)酵槽底板既要承受發(fā)酵物料的重力，又要承受裝載機的重力，同時還要滿足通風(fēng)的要求。費用計算（日產(chǎn)污泥600噸）（1） 主要設(shè)備費：設(shè)備名稱型號數(shù)量（臺）價格（萬元）污泥專用混合機鏈條式翻堆機曝氣系統(tǒng)精混機高壓造粒機氣流干燥機裝袋機合計whj-800-5.5fdj-6000-

16、13bo-6000-15jhj-400-2.2zlj-2.0-25qgj-2-15zdj-2-123222221.7677.5221.4115.329.9263.929.52239.36（2） 輔助設(shè)備設(shè)備名稱數(shù)量（臺）價格（萬元）螺旋輸送機皮帶輸送機大傾角皮帶機螺旋給料器翻堆機移動機構(gòu)布料機引風(fēng)機軸流風(fēng)機除塵器煙囪粉煤灰儲罐n、p、k儲罐裝載車不可預(yù)見費合計25231124211218.518.178.849.189.3516.665.13.46.122.046.465.121.2525.5146.2(3)土建施工費項目建筑面積（m2）估算價格（元/m2）總價（萬元）堆肥車間制肥車間原料庫房

17、成品庫房辦公用房不可預(yù)見費合計90060020040020010006006004001000903612162015189投資估算 （萬元） （1）設(shè)備費 主要設(shè)備費239.36 輔助設(shè)備費 146.2 (2)土建施工費 189 (3)運輸安裝調(diào)試費 設(shè)備費× 10%=38.56 (4)設(shè)計費( 1+2+3 )× 3%=18.39 (5)稅金及管理費 ( 1+2+3+4 )× 7%=44.21 (6)總 計 ( 1+2+3+4+5 )=675.72效益分析本項目固定資產(chǎn)投資約670萬元，達到設(shè)計能力后，實現(xiàn)年銷售收入約1500萬元，年利潤總額年250萬元，并節(jié)省

18、大量運輸費和占地費；項目投資回收期3年。本項目有一定的經(jīng)濟效益。3.3 污泥焚燒污泥焚燒(熱分解)是指在高溫(5001000)下，污泥固形物在無氧氣或者低氧氣氛中分解成氣體、焦油以及灰等殘渣這3部分的過程。污泥中含有近40%的有機生物質(zhì),具有可燃性,所以污泥既被視為廢棄物,又被視為一種生物質(zhì)資源。污泥在進行燃燒之前要先進行濃縮脫水、干化。使含水率降至20%30%。污泥燃燒后的產(chǎn)物主要有：二氧化硫、氮氧化物、粉塵、二噁英等污染物，在對產(chǎn)物利用脫硫設(shè)備和粉塵處理設(shè)備進行處理，防止造成二次污染。而污泥通過燃燒發(fā)電，在耗能的基礎(chǔ)上同時也可以進行發(fā)電，產(chǎn)生能量。在案例中我們可以看到他具體帶來的能耗和經(jīng)濟

19、利益。目前污泥焚燒發(fā)電的收入來源包括兩部分:一是污泥焚燒發(fā)電增加的發(fā)電量銷售收入;二是市政部門按污泥處理量給予的補貼(參照江、浙地區(qū)的市政補貼政策,按90元/t計) 。污泥干化焚燒處理工程采取的處置方式和流程見下圖：設(shè)備成本主要設(shè)備清單序號名稱數(shù)量備注1.濕污泥接收儲存輸送系統(tǒng)1套包括2套接收倉、3套儲存?zhèn)}、5套污泥泵，以及管路2.蒸汽熱解反應(yīng)釜2套3.蒸汽供給系統(tǒng)1套包括鍋爐、管路、給水設(shè)備等4.干污泥出料系統(tǒng)1套包括出料輸送設(shè)備5.污泥脫水機1套包括主輔機6.除臭系統(tǒng)1套包括風(fēng)機、除臭裝置等7.電氣儀控系統(tǒng)1套本項目投資的系統(tǒng)包括：污泥儲倉及供料系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、蒸汽供給系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、電氣

20、儀控制系統(tǒng)等，設(shè)備及安裝總估價1500萬人民幣。運行成本1)系統(tǒng)消耗品序號消耗品消耗量單位1.運行電耗165 kW·h2.天然氣22kg/h2)系統(tǒng)排放物序號排放物排放量單位1.廢水1t/h2.半干污泥0.7t/h3)運行成本估算項目單價消耗數(shù)量合計(元/t濕污泥)電力0.7（元/度）79.2（度/t濕污泥）55.44天然氣2.92 （元/kg）10.56（kg/t濕污泥）30.84污水排放0.90 （元/t）0.48（t/t濕污泥）0.432系統(tǒng)單位運行成本86.7123.3.1案例二：南京污泥燃燒發(fā)電處置工藝南京市污水處理廠原先將污泥運到垃圾填埋場進行衛(wèi)生填埋，在考慮成本和土地利

21、用情況之后分別探索經(jīng)歷過了四個階段：污泥干化、污泥堆肥、污泥活性碳的制備以及污泥摻燒發(fā)電。由于堆肥的成本和市場情況，在不斷的探索中最終決定采用污泥摻燒發(fā)電技術(shù)。在經(jīng)過以上過程的探索，沒有找到較為理想的污泥處置方式，2007年6月，在南京市政府有關(guān)部門的組織協(xié)調(diào)下，經(jīng)過論證比較，江心洲污水處理廠與南京協(xié)鑫熱電有限公司開始運作污泥摻燒發(fā)電項目。技術(shù)工藝污泥摻燒涉及污泥運輸、儲存、輸送、給料、燃燒及后處理。南京協(xié)鑫生活污泥發(fā)電有限公司鍋爐污泥焚燒設(shè)計量為2*8t/h，日處理能力400噸污泥。摻燒工藝流程污泥摻燒的工藝流程如下圖所示：環(huán)境效益分析南京協(xié)鑫生活污泥發(fā)電有限公司污泥摻燒項目建成投產(chǎn)后，委托

22、江蘇省環(huán)境監(jiān)測站對污泥焚燒進行實際測試，環(huán)境監(jiān)測完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。如下表：項目第一次第二次 第三次標(biāo)準(zhǔn)值煙塵排放濃度mg/ m321.819.521.450二氧化硫排放濃度mg/ m3120118119400氮氧化物排放濃度mg/ m3185187187450鉛及其化合物mg/ m30.01940.02291.0鎘及其化合物mg/ m30.000630.000380.1汞及其化合物mg/ m30.00236二噁英類排放濃度 TEQng/ m30.0140.0231.0 產(chǎn)生的灰渣均綜合利用，可用來做水泥的原料,對環(huán)境沒有帶來不利影響。新增用于沖洗污泥輸送系統(tǒng)的廢水約5t/d，它將回收至現(xiàn)有

23、的污泥沉淀池，可回用于調(diào)漿或經(jīng)沉淀分離處理后達標(biāo)排放。 3.5污泥用于其他材料技術(shù)3.5.1利用城市污泥煅燒陶?；虼u。研究表明，利用污泥煅燒會有部分重金屬逸放，在沒有專門處理Hg污染的設(shè)備下，Hg含量較高的城市污泥不宜直接用于煅燒陶?；虼u，否則會造成二次污染，Hg, Pb含量較高的污泥用作煅燒水泥熟料時，回轉(zhuǎn)窯窯灰也不宜再次入窯，但可作為混合材生產(chǎn)水泥，從而減少Hg, Pb的逸放造成環(huán)境的污染，3.5.2固化污泥作為垃圾填埋場覆土材料污泥處理工藝中的固化處理是一種適用于大量污泥的經(jīng)濟合理和環(huán)境友好的處理方法，日本和歐洲早在1970年就進行了研究經(jīng)過固化處理的污泥可作為垃圾填埋場的覆土材料使用，研究人員研究了固化污泥作為垃圾填埋場覆蓋土的影響以及作為生物土壤的應(yīng)用。研究表明，固化污泥不僅對垃圾滲瀝液中的多種污染物濃度還有助于填埋垃圾分解和滲瀝液穩(wěn)定。將城市污水廠的脫水污泥與高嶺土復(fù)合，并添加土壤固化酶來制作垃圾填埋場的防滲材料也是一個研究方向。在以往的研究中，污泥大多是同其他材料混合，經(jīng)壓實后作覆蓋土使用，需要較大的壓實壓強，否則防滲性得不到保證。因此，有研究采用土壤固化酶來固化市政脫水污泥復(fù)合土，提高其抗?jié)B透性能的方法與效果。3.5.3污泥與廢橡膠制備建筑材料污泥與廢橡膠都具