摘要：本(ben)文介(jie)紹脫水污(wu)泥(ni)(ni)石灰處(chu)理的(de)(de)基本(ben)原(yuan)理，污(wu)泥(ni)(ni)石灰干化、固(gu)化和殺(sha)菌(jun)在污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理處(chu)置中(zhong)的(de)(de)應(ying)(ying)用。介(jie)紹了污(wu)泥(ni)(ni)石灰干化、固(gu)化和殺(sha)菌(jun)的(de)(de)設備(bei)與工程應(ying)(ying)用。

1背景

隨(sui)(sui)著我國(guo)污(wu)水(shui)處理(li)廠的逐步增(zeng)多與污(wu)水(shui)處理(li)技(ji)術的發展，污(wu)水(shui)在處理(li)過程中產生的污(wu)泥(ni)也在逐步增(zeng)多，目前，很多污(wu)水(shui)廠仍然將污(wu)泥(ni)隨(sui)(sui)意(yi)外(wai)運，簡單填埋或堆放，這些廢棄物有(you)機物含量和含水(shui)率都(dou)很高(gao)，容易腐爛發臭(chou)，給環境造成了破壞(huai)。污(wu)泥(ni)處理(li)處置有(you)很多途徑，如堆肥、焚燒等。本文介紹通過石灰實現污(wu)泥(ni)干化、固化及殺(sha)菌的原理(li)與方法。

2污泥石灰干化固化殺菌的基本原理

將污泥與細石(shi)灰均勻混合，石(shi)灰與污泥中(zhong)所含的水分(fen)發生(sheng)如下反應(ying)：

1kgCaO+0.32kgH2O->1.32kgCa(OH)2+1177kJ

根(gen)據這一(yi)反(fan)應(ying)，每投加1公斤(jin)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)鈣有(you)0.32的(de)(de)(de)水(shui)(shui)被結合成為氫(qing)氧(yang)化(hua)鈣，反(fan)應(ying)所生成的(de)(de)(de)熱可蒸發約0.5公斤(jin)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)。生石灰與(yu)水(shui)(shui)反(fan)應(ying)生產氫(qing)氧(yang)化(hua)鈣后，會繼(ji)續(xu)與(yu)污泥中的(de)(de)(de)其他物質發生進一(yi)步的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)，如生成物氫(qing)氧(yang)化(hua)鈣與(yu)CO2的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)：

1.32kgCa(OH)2+0.78kgCO2->1.78kgCaCO3+0.32kgH2O+2212kJ

這(zhe)一反(fan)應(ying)會進一步(bu)增加固(gu)體(ti)物(wu)的總(zong)量、發熱蒸發一部分水，進而增加處理(li)后污泥的含固(gu)量。CaO、氫(qing)氧化鈣還可以(yi)與定形硅酸（SiO2）或者氧化鋁(lv)(Al2O3)發生(sheng)反(fan)應(ying)。以(yi)上這(zhe)些(xie)主要化學反(fan)應(ying)產生(sheng)如下效果：

（1）由于堿性物質Ca(OH)2的作用致使污泥中的pH值增高，
（2）由于反應放熱導致污泥溫度升高，
（3）反(fan)應生(sheng)成(cheng)物中結合(he)了(le)游離水(shui)，同時由于放熱反(fan)應，一(yi)部分游離的水(shui)被蒸發。

最終結果是：

（1）進一步脫水，由含水率80%-85%脫水到20%-65%（依生石灰投加量而定）
（2）殺菌，溫度和pH的升高可以起到殺菌的作用，從而保證在利用或處置過程中的衛生安全性；
（3）鈍化重金屬離子，投加一定量的氧化鈣使污泥成堿性，可以結合污泥中的部分金屬離子形成無害的化合物達到鈍化重金屬離子的效果。
（4）改性、顆粒化，從而改善儲存和運輸條件，避免二次飛灰、滲濾液泄漏；
（5）半干化、固(gu)化，從而(er)顯著降(jiang)低含水率，便于不同的再利用或者(zhe)填埋。

由于(yu)水分被蒸發(fa)，所以，雖然向(xiang)系統(tong)添加了石灰，但最終結果系統(tong)的總量增(zeng)加并不顯著。

3污泥石灰干化固化殺菌后的利用與處置

3.1概述

圖(tu)1匯(hui)總污泥石灰處(chu)理后(hou)的各(ge)種處(chu)置和(he)利(li)用途(tu)徑。對于不同的處(chu)置和(he)利(li)用途(tu)徑，簡述如(ru)下。

3.2農業、綠化、林業和土地修復

對(dui)于重金屬(shu)含量(liang)較低的污泥，石灰(hui)消毒(du)后(hou)的污泥（也可同(tong)時混入一定量(liang)的結構性物質(zhi)，如(ru)：秸桿、稻草、木屑等），用于農業(ye)、綠化、林(lin)業(ye)或土(tu)地修復。這一方法西歐(ou)、北美也有較多應用。

3.3衛生填埋

污水(shui)處(chu)理廠中從壓濾機污泥(ni)含(han)水(shui)率大(da)約是(shi)80%左(zuo)右，通(tong)常含(han)有(you)大(da)量(liang)的(de)微生物與細菌，且(qie)(qie)污泥(ni)體積大(da)且(qie)(qie)性質極(ji)不(bu)穩定，如(ru)直接用于(yu)衛生填埋(mai)是(shi)不(bu)符(fu)合要(yao)求的(de)，遇到了潮濕及雨(yu)季(ji)污泥(ni)極(ji)有(you)可能(neng)發生大(da)規(gui)模膨脹且(qie)(qie)產生大(da)量(liang)有(you)害滲漏液(ye)體嚴重污染環境。

經過石灰(hui)固化處理后，污(wu)泥含水(shui)(shui)率可以(yi)降到(dao)60%以(yi)下，生石灰(hui)與水(shui)(shui)的(de)放熱反應(ying)殺死(si)了大部分的(de)微生物與細菌，鈍化了大部分的(de)重金(jin)屬離(li)子，處理以(yi)后的(de)污(wu)泥呈顆粒狀且性(xing)質(zhi)極穩定，污(wu)泥體(ti)積(ji)規則(ze)也便于運輸，節(jie)約大量中間成本。

3.4焚燒

污(wu)(wu)泥(ni)焚燒(shao)前(qian)進行二級(ji)石(shi)灰(hui)處(chu)理(li)(li)，可以(yi)使(shi)污(wu)(wu)泥(ni)含(han)水率可以(yi)降到60%以(yi)下，可以(yi)在石(shi)灰(hui)混合的同(tong)時(shi)加入部分可燃(ran)性的生(sheng)活垃(la)圾增(zeng)加燃(ran)燒(shao)熱值，使(shi)待處(chu)理(li)(li)的污(wu)(wu)泥(ni)有較高的（電廠常規燃(ran)料/污(wu)(wu)泥(ni)）比值，節約大量的焚燒(shao)與運輸成(cheng)本。同(tong)時(shi)，污(wu)(wu)泥(ni)中(zhong)含(han)堿性鈣，有益于煙氣(qi)的脫硫處(chu)理(li)(li)。

3.5污泥二級石灰處理應用于建材利用

黏土資(zi)源的大量開采(cai)，已嚴(yan)重影響(xiang)到農(nong)田生(sheng)產與水(shui)土保護環境。因此，若能利用污泥中(zhong)所含的灰分替(ti)代(dai)黏土生(sheng)產建(jian)筑材料(liao)(liao)，不僅(jin)變廢(fei)為寶，解決(jue)污泥的污染(ran)問題，并為污泥資(zi)源合理利用，還可緩解建(jian)材工業與農(nong)業爭(zheng)土的矛盾(dun)。經石灰干化處(chu)理后的污泥，脫除(chu)水(shui)分，穩定化造(zao)粒后，可通過燒結制造(zao)成污泥磚、地磚、做混(hun)凝土的填(tian)料(liao)(liao)，代(dai)替(ti)部(bu)分水(shui)泥；或作為水(shui)泥生(sheng)產的原料(liao)(liao)的替(ti)代(dai)。

4關鍵技術與工藝

污(wu)泥(ni)石灰處理后的(de)工藝關(guan)(guan)鍵是污(wu)泥(ni)與石灰的(de)有效混合(he)，如何實現低廉的(de)運行成本（即低電耗、低消(xiao)耗CaO）以及(ji)良好的(de)污(wu)泥(ni)物理形態是混合(he)技術的(de)關(guan)(guan)鍵。傳統(tong)的(de)機械攪拌混合(he)技術無法滿足這一要求。

較為(wei)(wei)原始(shi)的處理裝置是(shi)在(zai)蝸(gua)桿輸送機(ji)(ji)中加入(ru)鈣粉，物料主要(yao)只經(jing)過推送過程(cheng)，所以混合不均(jun)勻（耗鈣粉多、混合不均(jun)勻，效果差）同時難(nan)以實現(xian)污泥(ni)(ni)性狀的改善(shan)。污泥(ni)(ni)一般(ban)為(wei)(wei)粘稠(chou)、致密的物料，現(xian)代(dai)污泥(ni)(ni)混合設備采用機(ji)(ji)械驅動(dong)(dong)流化(hua)床工藝，通過犁形鏟的翻拋作用將污泥(ni)(ni)打散，并在(zai)疏松的狀態下與氧化(hua)鈣充分(fen)混合。圖2為(wei)(wei)用于污泥(ni)(ni)混合的Loedige羅迪格(ge)機(ji)(ji)械驅動(dong)(dong)流化(hua)床混合反應器的示意圖。

污泥石灰處理(li)的工藝主(zhu)要(yao)有以下幾個部分組成（參見(jian)圖3）：

（1）氧化鈣計量投加系統，
（2）混合反應系統
（3）污泥輸(shu)送(song)系統

在很多(duo)情況下也可以向污泥中(zhong)混入多(duo)種物料，如當(dang)處理污泥后進行填埋時，可以污泥中(zhong)添加飛(fei)灰和(he)少量水泥，達到節省(sheng)成本和(he)增加硬度、造粒的效果(guo)。

5工程應用

脫水污泥(ni)(ni)(ni)石(shi)(shi)灰(hui)在西歐和北美有很長的(de)歷史，是至今在污泥(ni)(ni)(ni)處理(li)(li)處置中(zhong)仍然采用的(de)一(yi)個方(fang)法，如美國華盛頓污水處理(li)(li)廠每天1000多噸（2005年數據(ju)）的(de)污泥(ni)(ni)(ni)經(jing)過石(shi)(shi)灰(hui)消毒后用于農業、林業和土(tu)地修(xiu)復(fu)。以下介紹德國一(yi)個污泥(ni)(ni)(ni)石(shi)(shi)灰(hui)定向處理(li)(li)的(de)實例(li)。

5.1處理目的

系(xi)統設(she)計和實(shi)施中為了適應污泥處理(li)處置的靈活(huo)性(xing)，考(kao)慮了將來不(bu)同的應用(yong)模式，分別(bie)為

（1）污泥石灰處理作為殺菌，然后農用
（2）作為半干化用于異地焚燒
（3）作為固化(hua)以(yi)便填埋

5.2工藝

工藝主要包括：

（1）向機械作用的流化床混合反應器中加入石灰
（2）機械類型：Loedige高效混合器
（3）石灰：細生石灰，CaO含量>90％
（4）混合器進口污泥含固率：約23％
（5）混合器出口污泥含固率：可在23－X％之間自由選擇
（6）污泥(ni)結構：可根據(ju)用途調(diao)整(zheng)

5.3處理裝置

存放(fang)在料(liao)(liao)(liao)倉中(zhong)的石(shi)灰(hui)由傳(chuan)送螺桿輸送至中(zhong)間儲(chu)料(liao)(liao)(liao)罐，該儲(chu)料(liao)(liao)(liao)罐與石(shi)灰(hui)計(ji)量加料(liao)(liao)(liao)裝(zhuang)置配套。計(ji)量加料(liao)(liao)(liao)裝(zhuang)置配置的中(zhong)間料(liao)(liao)(liao)罐有兩個功能：形成(cheng)穩定(ding)的石(shi)灰(hui)料(liao)(liao)(liao)柱確保石(shi)灰(hui)持續(xu)輸送入加料(liao)(liao)(liao)裝(zhuang)置內(nei)，系統一旦啟動時(shi)立刻(ke)可以提供石(shi)灰(hui)。計(ji)量加料(liao)(liao)(liao)裝(zhuang)置將石(shi)灰(hui)投加入Loedige羅迪格污泥(ni)混合反應器（參見(jian)圖4）。

5.4污泥的中間儲存

鑒于污泥石灰后(hou)有一個進一步的反應過(guo)程，所以石灰處理后(hou)的污泥應再(zai)進行一定時間的堆(dui)放。

6、小結

隨著我國對(dui)城市污(wu)水處理(li)力(li)度的增加，污(wu)泥的產生(sheng)已經成為一(yi)個(ge)(ge)急待解決的問題。對(dui)脫水污(wu)泥進(jin)行石灰處理(li)可以(yi)達到半干化(hua)、固化(hua)和(he)殺菌的作用。在應用于農業、林業、衛生(sheng)填埋(mai)、焚燒、建(jian)材利用等最終(zhong)處置方(fang)式之前，有穩定(ding)處理(li)效果、減少環境污(wu)染、減少處理(li)成本等效果，是污(wu)泥處理(li)中一(yi)個(ge)(ge)有效的處理(li)方(fang)法(fa)。

污泥石灰處(chu)(chu)理(li)的(de)關(guan)鍵(jian)在(zai)于高效、低能耗的(de)混合反應。通過(guo)合理(li)的(de)工藝組合及優化，可以在(zai)很少量(liang)的(de)氧化鈣消耗下實現污泥消毒殺菌及污泥改性，便(bian)于儲存與運輸(shu)，通過(guo)適當增加石灰量(liang)，可以靈(ling)活(huo)的(de)實現多(duo)種處(chu)(chu)置和利用(yong)途徑的(de)預處(chu)(chu)理(li)，達(da)到半干化和固化的(de)效果。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章