城市污水污泥處理方法

城市污水污泥處理方法1.污泥的特點(diǎn)以主要污染物污泥的定義一直是有爭(zhēng)議的，美國(guó)EPA的初始定義：污泥是指在污水處理過(guò)程中所得的固體，半固體或液體的殘余物。世界水環(huán)境組織將污水污泥更名為“生物固體”，旨在準(zhǔn)確反映污水污泥所具有的利用價(jià)值。1.1污泥的特點(diǎn)(1)含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如氮，磷，鉀和植物所需的各種微量元素，如鈣，鎂，鋅，鐵等。(2)含有較多病原菌和寄生蟲(chóng)卵。(3)重金屬含量比較高。大部分污泥富含銅，鋅，鎘，鉻，汞，鉛等。(4)有機(jī)質(zhì)和硅酸鹽粘土礦物組成了污泥的主要物，根據(jù)其比例不同，可分為三類(lèi)：一是有機(jī)污泥硅酸鹽粘土礦物；二是土壤污泥，硅酸鹽粘土礦物，有機(jī)質(zhì)大于大于有機(jī)物；三是有機(jī)土污泥，硅酸鹽粘土礦物和有機(jī)物相當(dāng)。污泥中的有機(jī)物質(zhì)的存在下，有可用的熱值。該研究表明，污泥干基熱值為11~16MJ/Kg，是在低于75%的水分的情況下，可以是自燃的。(5)黑色或深褐色，固體顆粒尺寸小，大部分小于25微米，稠狀堆積密度0.7g/cm3左右，與水的比例為60%~70%的固體狀態(tài)，當(dāng)水分含量低于50%，作為粘土狀。干燥后是一個(gè)相對(duì)剛性的固體，不容易壞。1.2污泥的主要污染物(1)病原微生物。污水處理過(guò)程中，主要包括病原微生物和寄生蟲(chóng)病原體。根據(jù)監(jiān)測(cè)，病原體在新鮮污泥中高達(dá)數(shù)千種，含有大量有害的寄生蟲(chóng)，包括沙門(mén)氏菌，蛔蟲(chóng)，腸道病毒是最常見(jiàn)的。污泥中病原體對(duì)人類(lèi)或動(dòng)物的污染途徑大致有4條：直接與污泥接觸；通過(guò)食物鏈與污泥直接接觸而感染；水源直接被病原體污染；病原體首先污染了土壤隨后進(jìn)入水體，造成水體的污染。(2)氮磷等養(yǎng)分污染。污泥施用到土壤中時(shí)，如果降雨量較大，再加上土地土質(zhì)疏松，有機(jī)物分解速度可能大于植物對(duì)N、P的吸收速度，此時(shí)N、P等養(yǎng)分就非常容易隨水流失而進(jìn)入地表水和地下水體，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。(3)重金屬污染。城市污水處理廠(chǎng)污泥中的重金屬主要包括銅，鉛，鋅，鎳，鉻，汞，鎘等70%~90%的重金屬，在污水處理過(guò)程中，通過(guò)吸附或沉淀而轉(zhuǎn)移到污泥中。重金屬主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)和家庭管道系統(tǒng)。污泥中的重金屬積累在地面上，限制污泥大規(guī)模土地利用的重要因素。另外，流入河流、湖泊或海洋、或到土壤中的重金屬元素，不能被生物降解，相反能在食物鏈的生物放大作用下富集，這樣會(huì)給環(huán)境造成更大的影響、破壞。(4)有機(jī)物高聚物污染。由于污水來(lái)源的多樣性，任何進(jìn)入環(huán)境的有機(jī)化合物均可能在污泥中被發(fā)現(xiàn)。目前，污泥中已發(fā)現(xiàn)了332種可能危害人體和環(huán)境的有機(jī)污染物，其中有42種能被經(jīng)常的檢測(cè)到。最常見(jiàn)的污染物主要有苯、氯酚等。2.污泥干化工藝分類(lèi)2.1按熱介質(zhì)與污泥接觸的方式可分為：2.1.1直接加熱式：將燃燒室產(chǎn)生的熱氣與污泥直接進(jìn)行接觸混合，使污泥得以加熱，水分得以蒸發(fā)并最終得到干污泥產(chǎn)品，是對(duì)流干化技術(shù)的應(yīng)用；2.1.2間接加熱式：將燃燒爐產(chǎn)生的熱氣通過(guò)蒸氣、熱油介質(zhì)傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側(cè)的濕污泥受熱、水分蒸發(fā)而加以去除，是傳導(dǎo)干化技術(shù)的應(yīng)用；2.1.3“直接一間接”聯(lián)合式干燥：即是'對(duì)流一傳導(dǎo)技術(shù)'的結(jié)合。2.2按設(shè)備的形式分為：轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤(pán)式、帶式、螺旋式、離心干化機(jī)、噴淋式多效蒸發(fā)器、流化床、多重盤(pán)管式、薄膜式、漿板式等多種形式。2.3按干化設(shè)備進(jìn)料方式和產(chǎn)品形態(tài)大致分為兩類(lèi)：一種是采用干料返混系統(tǒng)，濕污泥在進(jìn)料前先與一定比例的干泥混合，然后才進(jìn)入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是干化、造粒結(jié)合為一體的工藝；另一種是濕污泥直接進(jìn)料，產(chǎn)品多為粉末狀。3污泥干化工藝原理及特點(diǎn)3.1直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)工作原理是：脫水后的污泥從污泥漏斗進(jìn)入混合器，按比例充分混合部分已經(jīng)被干化的污泥，使干濕混合污泥的含固率達(dá)50%～60%，然后經(jīng)螺旋輸送機(jī)運(yùn)到三通道轉(zhuǎn)鼓式干燥器中。在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)與同一端進(jìn)入的流速為1.2-1.3m/s、溫度為700℃左右的熱氣流接觸混合集中加熱，經(jīng)25min左右的處理，烘干后的污泥被帶計(jì)量裝置的螺旋輸送機(jī)送到分離器，在分離器中干燥器排出的濕熱氣體被收集進(jìn)行熱力回用，帶污染的惡臭氣體被送到生物過(guò)濾器處理達(dá)到符合環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，從分離器中排出的干污泥其顆粒度可以被控制，再經(jīng)過(guò)篩選器將滿(mǎn)足要求的污泥顆粒送到貯藏倉(cāng)等候處理。干化的污泥干度達(dá)92%以上或更高。干燥的污泥顆粒直徑可控制在1-4mm，這主要考慮了用干燥的污泥作為肥料或園林綠化的可能性。細(xì)小的干燥污泥被送到混合器中與濕污泥混合送入轉(zhuǎn)鼓式干燥器，用于加熱轉(zhuǎn)鼓干燥器的燃燒器可使用沼氣、天然氣或熱油等為燃料。分離器將干燥的污泥和水汽進(jìn)行分離，水汽幾乎攜帶了污泥干燥時(shí)所耗用的全部熱量，這部分熱量需要充分回收利用。因此水汽要經(jīng)過(guò)冷凝器，冷凝器冷卻水入口溫度為20℃，出水溫度為55℃，被冷卻的氣體送到生物過(guò)濾器處理完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。該干化系統(tǒng)特點(diǎn)是：在無(wú)氧環(huán)境中操作，不產(chǎn)生灰塵，干化污泥呈顆粒狀，粒徑可以控制，采用氣體循環(huán)回用設(shè)計(jì)減少了尾氣的處理成本。3.2間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)脫水后的污泥輸送至干化機(jī)的進(jìn)料斗，經(jīng)過(guò)螺旋輸送器送至干化機(jī)內(nèi)，螺旋輸送器可變頻控制定量輸送。干化機(jī)由轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿組成，轉(zhuǎn)鼓通過(guò)燃燒爐加熱，轉(zhuǎn)鼓最大轉(zhuǎn)速為1.5r/min。翼片螺桿通過(guò)循環(huán)熱油傳熱，最大轉(zhuǎn)速為0.5r/min。轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿同向或反向旋轉(zhuǎn)，污泥可連續(xù)前移進(jìn)行干化，轉(zhuǎn)鼓沿長(zhǎng)度方向分布為三個(gè)燃燒爐溫度區(qū)域，分別為370℃，340℃和85℃。翼片螺桿內(nèi)的熱油溫度為315℃。轉(zhuǎn)鼓經(jīng)抽風(fēng)，其內(nèi)部為負(fù)壓，水汽和塵埃無(wú)法外逸。污泥經(jīng)轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿推移和加熱被逐步烘干并磨成粒狀，在轉(zhuǎn)鼓后端低溫區(qū)經(jīng)過(guò)S形空氣止回閥由干泥螺桿輸送器送至儲(chǔ)存?zhèn)}。污泥蒸發(fā)出的水汽通過(guò)系統(tǒng)抽風(fēng)機(jī)送至冷凝和洗滌吸附系統(tǒng)。該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單，污泥的干度可控制，干化器終端產(chǎn)物為粉末狀。3.3離心干化技術(shù)（即脫水干化一體機(jī)）稀污泥自濃縮池或消化池進(jìn)入離心干化機(jī)，干化機(jī)內(nèi)的離心機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，經(jīng)機(jī)械離心脫水后的污泥呈細(xì)粉狀從離心機(jī)卸料口高速排出，高熱空氣以適當(dāng)?shù)姆绞揭氲诫x心干化機(jī)的內(nèi)部，遇到細(xì)粉狀的污泥并以最短的時(shí)間將其干化到含固率80%左右。干化后的污泥顆粒經(jīng)氣動(dòng)方式以70℃的溫度從干化機(jī)排出，并與濕廢氣一起進(jìn)入旋流分離器進(jìn)行分離。一部分濕廢氣進(jìn)入洗滌塔，在洗滌塔中濕廢氣中的大部分水分被冷凝析出，凈化后的廢氣以40℃的溫度離開(kāi)洗滌塔。該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單，省去了污泥脫水機(jī)及從脫水機(jī)至干化機(jī)的存儲(chǔ)、輸送、運(yùn)輸裝置。3.4間接式多盤(pán)干燥技術(shù)（珍珠工藝）其工作原理是：機(jī)械脫水后的污泥（含固率25%～30%）送入污泥緩沖料倉(cāng)，然后通過(guò)污泥泵輸送至涂層機(jī)，在涂層機(jī)中再循環(huán)的干污泥顆粒與輸入的脫水污泥混合，干顆粒核的外層涂上一層濕污泥后形成顆粒，這個(gè)涂敷過(guò)程非常重要,內(nèi)核是干的（含固率＞90%），外層是一層濕污泥，涂覆了濕污泥的顆粒被送入硬顆粒造粒機(jī)（多盤(pán)干燥器），被倒入造粒機(jī)上部，均勻的散在頂層圓盤(pán)上。通過(guò)與中央旋轉(zhuǎn)主軸相連的耙臂上的耙子的作用，污泥顆粒在上層圓盤(pán)上作圓周運(yùn)動(dòng)。污泥顆粒從造粒機(jī)的上部圓盤(pán)由重力作用直至造粒機(jī)底部圓盤(pán)，顆粒在圓盤(pán)上運(yùn)動(dòng)時(shí)直接和加熱表面接觸干化。污泥顆粒逐漸增大，類(lèi)似于蚌中珍珠的形成過(guò)程，最終形成堅(jiān)實(shí)的顆粒故也叫珍珠工藝。干燥后的顆粒溫度90℃，粒徑為14mm，離開(kāi)干燥機(jī)后由斗式提升機(jī)向上送至分離料斗，一部分被分離出再循環(huán)回涂層機(jī)，同時(shí)剩余的顆粒進(jìn)入冷卻器冷卻至40°送入顆粒儲(chǔ)料倉(cāng)。污泥干燥過(guò)程所需的能量由熱油傳遞，溫度介于260～230℃的熱油在干燥機(jī)內(nèi)中空的圓盤(pán)內(nèi)循環(huán)，從干燥機(jī)排出的接近115℃的蒸汽冷凝，經(jīng)熱交換器冷凝后的熱水溫度為50～60℃。此間接式多盤(pán)干燥器也叫造粒機(jī)，立式布置多級(jí)分布，間接加熱。特點(diǎn)：干燥和造粒過(guò)程氧氣濃度＜2%，避免了著火和爆炸的危險(xiǎn)性。顆粒呈圓形、堅(jiān)實(shí)、無(wú)灰塵且顆粒均勻、具有較高的熱值可作為燃料，尾氣經(jīng)冷凝、水洗后送回燃燒爐，將產(chǎn)生臭味的化合物徹底分解，所以其尾氣能滿(mǎn)足很?chē)?yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。3.5流化床污泥干化技術(shù)其工作原理是：脫水污泥送至污泥計(jì)量?jī)?chǔ)存?zhèn)}，然后用污泥泵將污泥送至流化床污泥干燥機(jī)中的進(jìn)料口并將污泥進(jìn)行分配。流化床污泥干燥機(jī)從底部到頂部基本由三部分組成，在干燥機(jī)的最下面是風(fēng)箱，用于將循環(huán)氣體分送到流化床裝置的不同區(qū)域，其底部裝有一塊特殊的氣體分布板，用來(lái)分送惰性流化氣體。在中間段，用于蒸發(fā)水的熱量將通過(guò)加熱熱油送入流化床內(nèi)。最上部為抽吸罩，用來(lái)使流化的干顆粒脫離循環(huán)氣體，而循環(huán)氣體帶著污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分離開(kāi)干燥機(jī)。在干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度85℃，產(chǎn)生的污泥顆粒被循環(huán)氣體流化并產(chǎn)生激烈的混合。由于流化床內(nèi)依靠其自身的熱容量，滯留時(shí)間長(zhǎng)和產(chǎn)品數(shù)量大，因此，即使供料的質(zhì)量或水分有些波動(dòng)也能確保干燥均勻，用循環(huán)的氣體將污泥細(xì)粒和灰塵帶出流化層，污泥顆粒通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣鎖閥送至冷卻器，冷凝到小于40℃，通過(guò)輸送機(jī)送至產(chǎn)品料倉(cāng)?；覊m、污泥細(xì)粒與流化氣體在旋風(fēng)分離器分離，灰塵、污泥細(xì)粒通過(guò)計(jì)量螺旋輸送機(jī)，從灰倉(cāng)輸送到螺旋混合器。在那里灰塵與脫水污泥混合并通過(guò)螺旋輸送機(jī)再送回到流化床干燥機(jī)。干燥機(jī)系統(tǒng)和冷卻器系統(tǒng)的流化氣體均保持在一個(gè)封閉氣體回路。循環(huán)氣體將污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的