摘　要:主(zhu)要介紹了污(wu)泥脫水技(ji)術(干化、焚燒、超(chao)聲波、熱水解、電(dian)滲(shen)析、混凝沉淀和其它(ta)常(chang)用(yong)技(ji)術)的基(ji)本原理和影(ying)響(xiang)因素(su),分(fen)析了它(ta)們(men)的優(you)缺點和適用(yong)條件(jian),并結合應用(yong)情況對它(ta)們(men)的發展(zhan)趨勢作(zuo)了展(zhan)望(wang)。

關鍵詞:污泥(ni), 減量化, 污泥(ni)脫水

引　言

2004年,全(quan)國廢水(shui)(shui)排放總量為482.4 億(yi)t,其中工業廢水(shui)(shui)221.1億(yi)t,城鎮生活污(wu)(wu)水(shui)(shui)261. 3億(yi)t,廢水(shui)(shui)中COD排放量1 339. 2萬(wan)t。[ 1 ]如果(guo)65%的(de)(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)用(yong)(yong)(yong)生物法處(chu)理(li),按萬(wan)t廢水(shui)(shui)產(chan)生2. 7 t (干(gan)質(zhi)量)污(wu)(wu)泥(ni)計算,則全(quan)國將產(chan)生污(wu)(wu)泥(ni)847萬(wan)t (干(gan)質(zhi)量) ,若折(zhe)合含水(shui)(shui)80% ,則污(wu)(wu)泥(ni)為4 233 萬(wan)t,由此可看(kan)出,污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)成為污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)廠面(mian)臨的(de)(de)(de)又一(yi)難題。污(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)處(chu)置的(de)(de)(de)成本主(zhu)要包括場內傳輸(shu)費(fei)(fei)用(yong)(yong)(yong)、場外(wai)運輸(shu)費(fei)(fei)用(yong)(yong)(yong)和填埋(mai)費(fei)(fei)用(yong)(yong)(yong),而影響(xiang)成本的(de)(de)(de)最主(zhu)要因(yin)素是污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)量,如果(guo)污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)含水(shui)(shui)率減(jian)少一(yi)半,則全(quan)國可以減(jian)少污(wu)(wu)泥(ni)2 116萬(wan)t,至(zhi)少可以減(jian)少一(yi)半的(de)(de)(de)填埋(mai)用(yong)(yong)(yong)地(di)和運輸(shu)費(fei)(fei)用(yong)(yong)(yong),大大降低(di)管理(li)。

1  污泥減量化的途徑

污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的主(zhu)要成分是(shi)水分( 99%左右(you))和(he)(he)有機物(wu),還有少量(liang)的氮化(hua)物(wu)、磷(lin)化(hua)物(wu)、多環(huan)芳烴、農藥殘留、病原體和(he)(he)重(zhong)金屬(shu)離子等。常見污(wu)(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理工藝流程(cheng)如圖1。從污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的組成成分和(he)(he)處(chu)理流程(cheng)看(kan),污(wu)(wu)泥(ni)(ni)減(jian)量(liang)有兩個(ge)途(tu)徑,一是(shi)減(jian)少有機物(wu)的量(liang)(消化(hua)、焚燒) ,二是(shi)降(jiang)低污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的含水率(濃縮、脫水、干燥(zao)、焚燒) 。第(di)二個(ge)途(tu)徑較第(di)一個(ge)簡單(dan)易行,所以主(zhu)要介紹污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的脫水技術。

2　干化脫水技術

2. 1　干化脫水工藝流程

干(gan)(gan)化(hua)(hua)(hua)是一種利用熱(re)能將污泥(ni)中水分快速蒸(zheng)(zheng)發的(de)處理(li)工藝(yi),根據(ju)熱(re)能的(de)來源和加熱(re)方式的(de)不同,可分為(wei)流化(hua)(hua)(hua)干(gan)(gan)燥、間壁(bi)干(gan)(gan)燥、過(guo)熱(re)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)干(gan)(gan)燥、紅外輻射干(gan)(gan)燥、對撞流干(gan)(gan)燥等。中國(guo)目前還沒有污泥(ni)干(gan)(gan)化(hua)(hua)(hua)廠建成運行,現(xian)在國(guo)外常見的(de)干(gan)(gan)化(hua)(hua)(hua)工藝(yi)有流化(hua)(hua)(hua)床干(gan)(gan)化(hua)(hua)(hua)、盤式干(gan)(gan)化(hua)(hua)(hua)、轉鼓干(gan)(gan)化(hua)(hua)(hua)。

(1)流化(hua)床(chuang)干(gan)化(hua)工(gong)藝中(zhong)污泥(ni)不需(xu)要(yao)預處理(li),直接送(song)入(ru)流化(hua)床(chuang)干(gan)燥器(qi)(qi)(qi),以(yi)蒸汽為熱(re)能,由熱(re)轉換(huan)器(qi)(qi)(qi)將熱(re)能傳遞(di)給污泥(ni)。整個系統為封閉循環系統,氣(qi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)含氧(yang)量(liang)極低,基本惰性化(hua)。污泥(ni)的(de)(de)水(shui)分以(yi)氣(qi)態形式進(jin)入(ru)空氣(qi),氣(qi)體(ti)(ti)經冷凝(ning)除(chu)(chu)水(shui)后才能再進(jin)入(ru)循環,否則污泥(ni)易粘(zhan)結。污泥(ni)在流化(hua)床(chuang)內通過(guo)激烈的(de)(de)流態化(hua)運動形成均(jun)勻的(de)(de)污泥(ni)顆粒,細顆粒被(bei)旋風除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)(qi)收(shou)集,又與少量(liang)濕污泥(ni)混合重(zhong)新回污泥(ni)干(gan)燥器(qi)(qi)(qi),這樣可(ke)提高(gao)干(gan)燥效(xiao)率。干(gan)化(hua)顆粒經冷卻(que)送(song)入(ru)充滿惰性化(hua)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)干(gan)顆粒儲存料倉(cang),產(chan)生的(de)(de)少量(liang)廢氣(qi)被(bei)送(song)入(ru)生物過(guo)濾器(qi)(qi)(qi)除(chu)(chu)臭后排(pai)入(ru)大氣(qi)。流化(hua)床(chuang)干(gan)化(hua)工(gong)藝流程示圖2。

(2)盤(pan)式(shi)干(gan)化工藝(yi)(yi)先(xian)用(yong)外部熱(re)源加熱(re)一(yi)(yi)個油爐,再通(tong)過油體(ti)(ti)將(jiang)熱(re)能(neng)傳送到干(gan)燥盤(pan)。干(gan)燥盤(pan)有5～7層圓(yuan)(yuan)盤(pan),污(wu)(wu)泥(ni)(ni)首先(xian)被均(jun)勻攤在(zai)頂層的圓(yuan)(yuan)盤(pan)上(shang),主軸(zhou)上(shang)的耙子將(jiang)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒從內推向外沿(yan),送到下一(yi)(yi)層圓(yuan)(yuan)盤(pan)上(shang),如此依次下滑。為(wei)了充(chong)分(fen)利用(yong)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒本身的熱(re)量(liang),在(zai)每(mei)層都有新污(wu)(wu)泥(ni)(ni)涂(tu)在(zai)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒表面(mian),顆粒不(bu)斷增大,干(gan)燥后(hou)(hou)的顆粒一(yi)(yi)部分(fen)再返回盤(pan)式(shi)干(gan)燥器,另一(yi)(yi)部分(fen)粒徑合格顆粒冷(leng)卻后(hou)(hou)送入顆粒儲存料(liao)倉。氣(qi)體(ti)(ti)冷(leng)凝除水后(hou)(hou)經高溫焚(fen)燒,徹底去除氣(qi)味(wei)后(hou)(hou)高空排放。盤(pan)式(shi)干(gan)化工藝(yi)(yi)流程如圖3。

(3)轉(zhuan)鼓(gu)(gu)干(gan)(gan)化(hua)工(gong)藝(yi)以(yi)天然氣(qi)或沼氣(qi)為(wei)能源,以(yi)空氣(qi)為(wei)傳熱介質。濕(shi)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)和部分(fen)(fen)干(gan)(gan)化(hua)顆(ke)粒在(zai)(zai)混(hun)(hun)合器中(zhong)混(hun)(hun)合,由氣(qi)流把它(ta)帶入轉(zhuan)鼓(gu)(gu)干(gan)(gan)燥器,污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)在(zai)(zai)轉(zhuan)鼓(gu)(gu)干(gan)(gan)燥器中(zhong)隨氣(qi)流以(yi)穩定的速度旋轉(zhuan)前(qian)進,由內(nei)筒向外筒轉(zhuan)移,污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)逐漸被(bei)干(gan)(gan)化(hua)成顆(ke)粒。被(bei)干(gan)(gan)燥的污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)顆(ke)粒與氣(qi)體分(fen)(fen)離(li)(li),經分(fen)(fen)級(ji)篩,粒徑合格顆(ke)粒進入儲料倉,粒徑不合格的顆(ke)粒返回與濕(shi)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)混(hun)(hun)合。氣(qi)體處在(zai)(zai)一個循(xun)環系統中(zhong),通過轉(zhuan)鼓(gu)(gu)干(gan)(gan)燥器的氣(qi)體與污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)顆(ke)粒分(fen)(fen)離(li)(li),再經冷(leng)凝器冷(leng)凝再次進入循(xun)環,少量廢氣(qi)經生物(wu)過濾器除臭后排出。轉(zhuan)鼓(gu)(gu)干(gan)(gan)化(hua)工(gong)藝(yi)流程(cheng)見(jian)圖(tu)4[ 2 ]

2. 2　干化脫水技術的應用分析

干(gan)化(hua)脫(tuo)水技術(shu)從20世紀40年代出現以(yi)來,經(jing)不(bu)斷改進,干(gan)化(hua)過(guo)程中污泥(ni)性狀穩定、不(bu)易(yi)產(chan)生(sheng)沼氣、不(bu)易(yi)粘結,產(chan)生(sheng)的(de)氣體難燃不(bu)易(yi)爆,干(gan)化(hua)后污泥(ni)含水率低(di)于10% ,減量率很(hen)高(gao),占地(di)少,易(yi)控(kong)制(zhi),安全,穩定。其缺點是投資和(he)運行費用較(jiao)(jiao)高(gao),對管理(li)和(he)操作技術(shu)的(de)要求也較(jiao)(jiao)高(gao),適(shi)用于土地(di)緊張(zhang)的(de)大(da)型污水處(chu)理(li)廠或較(jiao)(jiao)集(ji)中的(de)多(duo)個中小型污水處(chu)理(li)廠污泥(ni)的(de)集(ji)中處(chu)理(li)。

3　流化床焚燒技術

3. 1　流化床焚燒脫水工藝流程

流化床焚燒(shao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)為圓(yuan)筒形(xing),氣(qi)(qi)體由底(di)部通入(ru),經配氣(qi)(qi)板均勻送入(ru)爐(lu)(lu)(lu)(lu)堂,爐(lu)(lu)(lu)(lu)膛的最下(xia)端為一次(ci)燃燒(shao)區(qu)(qu),在(zai)穩定的氣(qi)(qi)流吹動下(xia),污泥(ni)在(zai)配氣(qi)(qi)板上方呈懸浮(fu)態,狀(zhuang)似(si)液體沸騰,故稱(cheng)之為“流化態”。污泥(ni)干化后質量(liang)減輕,開始上浮(fu)進入(ru)二次(ci)燃燒(shao)區(qu)(qu),此區(qu)(qu)溫度為850 ℃左右,二口惡(e)英可被分解。煙塵(chen)從(cong)爐(lu)(lu)(lu)(lu)頂排出,進入(ru)余(yu)熱鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu),二口惡(e)英易在(zai)300 ℃左右生成,故爐(lu)(lu)(lu)(lu)溫須(xu)保持(chi)在(zai)210 ℃以下(xia)。然后再進入(ru)煙氣(qi)(qi)洗滌(di)塔(ta),去(qu)除(chu)重金屬、灰塵(chen)和(he)硫(liu)、氯(lv)、氟、氮(dan)氧(yang)化物等有害物質,汞只有用HOK(膛式爐(lu)(lu)(lu)(lu)焦炭)氣(qi)(qi)流吸(xi)附法和(he)經堿洗池(添(tian)加藥劑TMT 15)處理才能去(qu)除(chu)。

3. 2　流化床焚燒脫水技術的應用分析

污泥經一次燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)區(qu)的干燥(zao)處(chu)(chu)理(li)后,含(han)水(shui)(shui)率50% ,可自行燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao),焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)后水(shui)(shui)分(fen)去除(chu)率能(neng)達100%。流化床焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)脫水(shui)(shui)技術耗能(neng)少、節省運輸成(cheng)本、水(shui)(shui)分(fen)去除(chu)率高、殺滅(mie)病(bing)原(yuan)體、處(chu)(chu)理(li)能(neng)力強、速度快(kuai)、危險性(xing)小等,但造價高、燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)產(chan)生的二口惡英和(he)煙氣中的重金屬處(chu)(chu)理(li)困難。與填埋和(he)堆肥相比(bi),成(cheng)本更低、對環(huan)境的影(ying)響(xiang)更小。

20世紀60年代,美國開始污泥的焚燒研究,1962年,美國Lynnwo Washington建成了世界上第
一臺焚(fen)燒(shao)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)流(liu)化床鍋爐,目前污(wu)(wu)(wu)泥(ni)焚(fen)燒(shao)在(zai)德國(guo)、日本、奧地利、丹麥、比利時、法國(guo)、荷(he)蘭、瑞士等國(guo)已成(cheng)為污(wu)(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)的(de)(de)主(zhu)要手段。中國(guo)僅浙(zhe)江(jiang)大(da)學、清華大(da)學等開展了污(wu)(wu)(wu)泥(ni)焚(fen)燒(shao)處(chu)理(li)研究。中國(guo)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)大(da)部(bu)分都是作填埋(mai)和堆(dui)肥處(chu)理(li),污(wu)(wu)(wu)泥(ni)焚(fen)燒(shao)在(zai)北京和深圳的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)有小(xiao)規模應用。

隨著土地資(zi)源(yuan)的緊缺和人們用(yong)堆(dui)肥對(dui)土地污染(ran)認識的深化,污泥(ni)的焚燒處(chu)理將逐漸被重視。[ 3 ]

4　超聲波脫水技術

4. 1　超聲波脫水原理

污泥中所(suo)含的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)(wei)(wei)(wei)自由水(shui)(shui)(shui)( 70% ) 、菌(jun)膠團包(bao)含水(shui)(shui)(shui)( 27% ) 、毛(mao)細(xi)管水(shui)(shui)(shui)( 2% ) 和(he)(he)結合(he)水(shui)(shui)(shui)(1% ) 。自由水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)較為(wei)(wei)(wei)(wei)容(rong)易(yi),毛(mao)細(xi)管水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)結合(he)水(shui)(shui)(shui)雖然較難(nan)去(qu)除(chu)(chu),但含量很(hen)少(shao),可(ke)以(yi)忽略(lve)。菌(jun)膠團中心(xin)為(wei)(wei)(wei)(wei)固體顆粒,周圍(wei)吸附(fu)了大(da)量的(de)(de)微生物(wu)(wu)極其代(dai)謝(xie)的(de)(de)產物(wu)(wu)(糖類、脂類、有機(ji)酸和(he)(he)蛋白質(zhi)等) ,這些(xie)吸附(fu)物(wu)(wu)在菌(jun)膠團的(de)(de)外層形成(cheng)疏水(shui)(shui)(shui)膜,包(bao)裹在有機(ji)質(zhi)疏水(shui)(shui)(shui)膜中的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)稱為(wei)(wei)(wei)(wei)菌(jun)膠團包(bao)含水(shui)(shui)(shui),這部分(fen)水(shui)(shui)(shui)分(fen)很(hen)難(nan)去(qu)除(chu)(chu),且量較大(da)。超聲波(頻率在16 kHz以(yi)上(shang)的(de)(de)聲波) 具有較高(gao)(gao)的(de)(de)能量,能在水(shui)(shui)(shui)中急劇放電,產生高(gao)(gao)溫和(he)(he)高(gao)(gao)壓等極端條件,能改變構(gou)(gou)成(cheng)疏水(shui)(shui)(shui)膜物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)物(wu)(wu)理和(he)(he)化學性質(zhi),破壞菌(jun)膠團結構(gou)(gou),提高(gao)(gao)污泥的(de)(de)脫水(shui)(shui)(shui)性能,同(tong)時(shi)釋放到(dao)水(shui)(shui)(shui)體中的(de)(de)有機(ji)質(zhi)還可(ke)作為(wei)(wei)(wei)(wei)厭氧發酵(jiao)的(de)(de)營養源。

4. 2　超聲波脫水的影響因素與應用分析

超(chao)聲波對污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)作用(yong)受超(chao)聲波強(qiang)度、作用(yong)時(shi)間(jian)和(he)頻(pin)率的(de)(de)影響。高(gao)強(qiang)度、短時(shi)間(jian)(幾十(shi)秒～幾分鐘(zhong))的(de)(de)處(chu)理(li)效果較(jiao)好(hao), 處(chu)理(li)后污(wu)泥(ni)(ni)(ni)顆粒(li)粒(li)徑(jing)約80μm左右(you)(you),污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)脫(tuo)水(shui)性(xing)能提高(gao),沉淀性(xing)好(hao);經高(gao)強(qiang)度、長(chang)時(shi)間(jian)(幾個(ge)小時(shi))處(chu)理(li),污(wu)泥(ni)(ni)(ni)顆粒(li)粒(li)徑(jing)約5μm左右(you)(you),表(biao)面積大(da)大(da)增(zeng)加,但(dan)周(zhou)圍吸附大(da)量的(de)(de)自由水(shui),使污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)脫(tuo)水(shui)性(xing)降低(di),污(wu)泥(ni)(ni)(ni)顆粒(li)相互(hu)粘聯成(cheng)松散的(de)(de)絮狀,難沉降;高(gao)頻(pin)( > 1 000 kHz)超(chao)聲波的(de)(de)化學效應較(jiao)強(qiang),低(di)頻(pin)( < 100 kHz)超(chao)聲波的(de)(de)物理(li)效應較(jiao)強(qiang)。利用(yong)超(chao)聲波處(chu)理(li)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)主要是要破壞菌膠團的(de)(de)物理(li)結構(gou),所以低(di)頻(pin)的(de)(de)處(chu)理(li)效果較(jiao)好(hao)。

還(huan)有(you)(you)人研究(jiu)發(fa)現,在污(wu)泥的(de)(de)厭氧發(fa)酵過程中(zhong),用適當(dang)強度(du)的(de)(de)超聲波(bo)對污(wu)泥進(jin)行(xing)適當(dang)時間的(de)(de)處理(li)(li),能(neng)(neng)促(cu)進(jin)微生(sheng)物(wu)的(de)(de)生(sheng)長,提高有(you)(you)機物(wu)的(de)(de)去(qu)除能(neng)(neng)力。超聲波(bo)的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用機理(li)(li)和效(xiao)應非(fei)常復雜(za),其作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用條(tiao)(tiao)件如聲波(bo)強度(du)、作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用時間、頻率均影響到處理(li)(li)的(de)(de)效(xiao)果,且它們之間還(huan)相互影響,目(mu)前對操作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)條(tiao)(tiao)件的(de)(de)優化(hua)還(huan)沒有(you)(you)進(jin)行(xing)系(xi)統的(de)(de)研究(jiu)。[ 4 ]

5　熱水解技術

5. 1　熱水解脫水原理

熱水(shui)(shui)解技術與(yu)(yu)超聲波技術的(de)(de)機(ji)理(li)有相似(si)之(zhi)處(chu)。在(zai)高溫(wen)條件下,菌膠團表面的(de)(de)微生物和其代謝產物等(deng)有機(ji)質溶解,包裹在(zai)其中的(de)(de)固體(ti)顆粒與(yu)(yu)有機(ji)質相脫(tuo)離,揮(hui)發(fa)(fa)性固體(ti)揮(hui)發(fa)(fa),易分解的(de)(de)有機(ji)物分解成二氧化碳、甲(jia)烷等(deng)氣體(ti)和揮(hui)發(fa)(fa)性的(de)(de)醇(chun)或酸逸出(chu),使污(wu)泥(ni)的(de)(de)間隙(xi)水(shui)(shui)和毛細管水(shui)(shui)釋放(fang)出(chu)來,污(wu)泥(ni)的(de)(de)脫(tuo)水(shui)(shui)性能(neng)得以改善。

熱水解(jie)(jie)也會改善(shan)污泥(ni)的(de)(de)厭氧消(xiao)化(hua)(hua)性(xing)(xing)能。脂肪類(lei)、蛋白(bai)質、糖類(lei)等(deng)有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)被(bei)分解(jie)(jie)為脂肪酸(suan)、氨基酸(suan)、寡糖、單糖等(deng),有(you)(you)(you)的(de)(de)甚至被(bei)分解(jie)(jie)為甲(jia)烷、二氧化(hua)(hua)碳、氨氣等(deng),這(zhe)些小分子有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)更(geng)容(rong)易被(bei)微生物(wu)(wu)利用(yong)和分解(jie)(jie),提高(gao)(gao)了厭氧消(xiao)化(hua)(hua)的(de)(de)效率(lv), COD的(de)(de)去除率(lv)可(ke)達60%,大大減少了污泥(ni)的(de)(de)體積。有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)分解(jie)(jie)產(chan)生的(de)(de)揮發性(xing)(xing)有(you)(you)(you)機酸(suan)可(ke)作(zuo)為反硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)(de)碳源,硝(xiao)化(hua)(hua)和反硝(xiao)化(hua)(hua)同時進行,且用(yong)揮發性(xing)(xing)有(you)(you)(you)機酸(suan)作(zuo)為碳源時反硝(xiao)化(hua)(hua)速率(lv)比(bi)單純用(yong)甲(jia)醇作(zuo)碳源時更(geng)快,N的(de)(de)去除率(lv)更(geng)高(gao)(gao)。[ 5 ]

5. 2　影響熱水解脫水的因素

溫度(du)(du)(du)(du)、處(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)(shi)間、壓(ya)力和(he)添(tian)加(jia)化(hua)學藥(yao)劑都能影響熱(re)水解(jie)(jie)(jie)處(chu)理(li)(li)(li)效果(guo),可以用(yong)固體(ti)顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)、固體(ti)顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)速度(du)(du)(du)(du)常(chang)數、揮(hui)(hui)發(fa)性有(you)機酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產量來反(fan)映處(chu)理(li)(li)(li)效果(guo)。溫度(du)(du)(du)(du)應控(kong)制在幾十(shi)度(du)(du)(du)(du)到二百(bai)度(du)(du)(du)(du)之間,一般溫度(du)(du)(du)(du)越高(gao)處(chu)理(li)(li)(li)效果(guo)越好(hao),VDS(揮(hui)(hui)發(fa)性溶(rong)解(jie)(jie)(jie)固體(ti))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升高(gao)而變大, VSS (揮(hui)(hui)發(fa)性懸浮(fu)固體(ti))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升高(gao)而降低,這是由于(yu)VSS不(bu)斷溶(rong)解(jie)(jie)(jie)成(cheng)VDS造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在100 ℃以上時(shi)(shi)(shi),有(you)機物分解(jie)(jie)(jie)基本完全, VFA (揮(hui)(hui)發(fa)性脂肪(fang)酸)產量基本穩定。各種熱(re)水解(jie)(jie)(jie)脫水方法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)(shi)間不(bu)等,幾十(shi)秒或一個(ge)小(xiao)時(shi)(shi)(shi)都可, VDS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)隨(sui)處(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延長而變大,VSS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)隨(sui)處(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延長變化(hua)不(bu)很明顯,VFA在SCOD (沉降性COD)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比率并不(bu)隨(sui)溫度(du)(du)(du)(du)處(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延長而增加(jia),在15 min時(shi)(shi)(shi)有(you)機物完全分解(jie)(jie)(jie),VFA /SCOD達最大值,以后有(you)部分VFA揮(hui)(hui)發(fa), VFA /SCOD 反(fan)而降低,最后基本穩定,一般隨(sui)著處(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延長,處(chu)理(li)(li)(li)效果(guo)趨(qu)優。[ 6 ]

由(you)于高壓(ya)會(hui)使設(she)備(bei)(bei)成本增加,且有安(an)全隱患,現在多采(cai)用常(chang)壓(ya)條件。投加酸或者(zhe)堿等化學藥劑能加速水(shui)解(jie),降低反應溫度,但強(qiang)烈(lie)腐蝕設(she)備(bei)(bei),成本也(ye)較高,所以(yi)現在也(ye)多不使用藥劑。

5.3　熱水解脫水的優劣分析

20世(shi)紀40年代,人們就開(kai)始嘗試用熱水(shui)解法工業化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)污(wu)泥(ni),但基本(ben)上都未獲得成功,原因有(you)多個方面,如(ru)污(wu)泥(ni)比熱容較大(da)、熱傳導(dao)性差,污(wu)泥(ni)的產量大(da),給污(wu)泥(ni)均勻快速(su)加熱的技(ji)術(shu)不成熟,水(shui)解產生的氣體處(chu)理(li)(li)困難等。如(ru)果熱水(shui)解技(ji)術(shu)與厭氧消(xiao)化(hua)(hua)技(ji)術(shu)相結合(he),既能脫水(shui),又能減少有(you)機質,可實現兩次(ci)減量化(hua)(hua),應用前景廣(guang)闊。

6　電滲析脫水技術

6. 1　電滲析脫水原理

固(gu)體(ti)顆粒(li)和(he)液(ye)體(ti)在電(dian)(dian)場的作用下(xia)作定向運動,在通(tong)過(guo)多孔固(gu)體(ti)濾膜(mo)時(shi),固(gu)體(ti)顆粒(li)粒(li)徑較大(da)不(bu)能(neng)通(tong)過(guo),而(er)(er)水(shui)分(fen)(fen)子(zi)能(neng)夠通(tong)過(guo),從而(er)(er)使(shi)固(gu)液(ye)相分(fen)(fen)離(li)。固(gu)液(ye)分(fen)(fen)離(li)的基(ji)本原理依(yi)據的是膠粒(li)的雙電(dian)(dian)層理論,在電(dian)(dian)場中由(you)于膠粒(li)和(he)擴散(san)層所帶電(dian)(dian)荷不(bu)同,滑動面(mian)產生(sheng)滑動,膠粒(li)和(he)擴散(san)層相分(fen)(fen)離(li),擴散(san)層將液(ye)體(ti)帶走。污(wu)泥經電(dian)(dian)滲析脫水(shui)處(chu)理后, 含水(shui)率能(neng)降到35%～45%。

6. 2　電滲析脫水的影響因素與應用分析

電(dian)(dian)(dian)滲析(xi)脫水過程受電(dian)(dian)(dian)場強度、溶液pH、絮凝(ning)劑、電(dian)(dian)(dian)極材料和形狀(zhuang)、濾布等因素的影響(xiang)。兩(liang)個電(dian)(dian)(dian)極端脫水速(su)率(lv)(lv)不(bu)同致(zhi)使兩(liang)極端電(dian)(dian)(dian)阻率(lv)(lv)不(bu)同和電(dian)(dian)(dian)壓不(bu)均,導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)滲析(xi)無法徹底進行。但(dan)電(dian)(dian)(dian)滲析(xi)耗能低,脫水效率(lv)(lv)高,有很(hen)強的實用性(xing)。目前對此技術(shu)原理的研(yan)究尚沒有一(yi)致(zhi)結論,對電(dian)(dian)(dian)滲析(xi)影響(xiang)因素進行系統優化的研(yan)究還未(wei)開展。[ 7 ]

7　絮凝脫水技術

7. 1　絮凝脫水原理

污(wu)(wu)泥(ni)帶(dai)負電(dian),加入帶(dai)正電(dian)基(ji)團的(de)高分子(zi)聚合物,通過壓縮污(wu)(wu)泥(ni)膠粒雙電(dian)層(ceng)、電(dian)荷中和、吸附架橋(qiao)和網掃　捕作(zuo)用使污(wu)(wu)泥(ni)膠體脫(tuo)穩(wen),固(gu)液相(xiang)相(xiang)互(hu)分離,同時重力沉降(jiang)(jiang)又能(neng)進一步降(jiang)(jiang)低污(wu)(wu)泥(ni)含(han)水(shui)(shui)量。表(biao)征污(wu)(wu)泥(ni)脫(tuo)水(shui)(shui)性能(neng)的(de)指標主要有比(bi)阻( SRF)和毛細管吸附時間(CST) ,常(chang)用CST, CST越(yue)短表(biao)示(shi)污(wu)(wu)泥(ni)脫(tuo)水(shui)(shui)性能(neng)越(yue)好。

7. 2　影響絮凝脫水處理的因素

絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)的(de)結構、投(tou)加(jia)量(liang)、投(tou)加(jia)方式和污(wu)泥(ni)成(cheng)分(fen)都影響到(dao)污(wu)泥(ni)的(de)沉(chen)淀(dian)效(xiao)果(guo)。絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)一般分(fen)為(wei)人工合成(cheng)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)和天(tian)然(ran)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)。人工合成(cheng)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)有聚合鋁類、聚合鐵(tie)類和聚丙烯酰胺類,天(tian)然(ran)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)有淀(dian)粉、殼聚糖等,但不常(chang)用。絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)的(de)脫水性(xing)能主要與(yu)碳鏈長度和所(suo)帶電(dian)荷有關,絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)投(tou)加(jia)過(guo)量(liang)時,污(wu)泥(ni)吸附絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)上的(de)正電(dian)荷,由于靜電(dian)斥力,污(wu)泥(ni)沉(chen)淀(dian)性(xing)能反而會(hui)降低,所(suo)以投(tou)加(jia)時要注意(yi)劑(ji)量(liang)。

 絮凝(ning)(ning)脫水(shui)適用于(yu)脫水(shui)性能比較(jiao)差、一般方法難以處(chu)理(li)的(de)污(wu)泥(ni),但成(cheng)本比較(jiao)高,一些絮凝(ning)(ning)劑還可能存在(zai)生(sheng)態安全隱(yin)患。絮凝(ning)(ning)沉淀(dian)在(zai)水(shui)處(chu)理(li)中的(de)應用較(jiao)為廣泛(fan),特別是給水(shui)處(chu)理(li),在(zai)污(wu)泥(ni)處(chu)理(li)中的(de)應用還較(jiao)少。[ 8 ]

8　污泥脫水的其它方法

最常(chang)用的是重力濃縮,方法(fa)簡單,效(xiao)果好(hao),成本低,污(wu)泥的第一步處理大(da)多采(cai)用此方法(fa),其不足(zu)是只(zhi)能去除污(wu)泥中的自由水(shui)和部分間隙水(shui),濃縮程度(du)不很(hen)高。離心濃縮和壓(ya)(ya)濾(lv)機壓(ya)(ya)縮的應用也較為廣泛。

另一種比較簡(jian)單(dan)、低成本的方(fang)法是(shi)太(tai)(tai)陽暴(bao)曬(shai)。將污(wu)泥(ni)(ni)按(an)一定厚度均(jun)勻的攤在地(di)上(shang),經(jing)過幾天的暴(bao)曬(shai)就能使污(wu)泥(ni)(ni)干(gan)化(hua)(hua),適(shi)用于北方(fang)少雨地(di)區的小(xiao)型(xing)污(wu)泥(ni)(ni)處理(li)廠,其不(bu)足是(shi)占地(di)面積(ji)大(da)。天津大(da)學熱(re)能研究所的鄭宗(zong)和(he)等(deng)設計了(le)一臺小(xiao)型(xing)的混合型(xing)太(tai)(tai)陽能干(gan)燥(zao)器對污(wu)泥(ni)(ni)進行(xing)干(gan)化(hua)(hua)處理(li),以(yi)太(tai)(tai)陽能作為主要熱(re)源,以(yi)污(wu)水處理(li)過程(cheng)中產生(sheng)的沼氣作為輔助熱(re)源,減少了(le)電能消耗,降低了(le)運行(xing)成本,與太(tai)(tai)陽暴(bao)曬(shai)法相比,具有占地(di)面積(ji)小(xiao)、受天氣影響小(xiao)、能控制(zhi)臭(chou)味的擴(kuo)散等(deng)優點,開發潛力(li)很(hen)大(da)。[ 9 ]

此外(wai),還有一些其它(ta)方法用(yong)來(lai)處理(li)特殊污泥(ni),如凍結(jie)熔融法可用(yong)于大豆類食(shi)品污水污泥(ni)脫(tuo)水, [ 10 ]陶瓷過(guo)濾機可用(yong)于硫(liu)化污泥(ni)脫(tuo)水。[ 11 ]

9　小　結

所介紹的(de)(de)(de)這(zhe)些污(wu)(wu)泥(ni)(ni)脫水(shui)方(fang)(fang)法(fa)各有優缺點(dian),污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理廠應根據不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)條件(處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理水(shui)質、處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理規模(mo)、氣候等)加(jia)以選(xuan)擇。從各種污(wu)(wu)泥(ni)(ni)脫水(shui)方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)(de)研究進(jin)展可以看出,目前的(de)(de)(de)研究主要有三個方(fang)(fang)向,一是改(gai)進(jin)加(jia)熱和(he)傳(chuan)熱方(fang)(fang)式使(shi)水(shui)蒸發,如(ru)干化和(he)焚(fen)燒(shao)技術(shu);二是改(gai)變(bian)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒的(de)(de)(de)結構,破壞菌膠(jiao)團(tuan)表(biao)面的(de)(de)(de)有機質疏水(shui)膜,如(ru)超聲波和(he)熱水(shui)解處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理技術(shu);三是改(gai)變(bian)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)膠(jiao)粒表(biao)面的(de)(de)(de)雙電層結構,如(ru)電滲析(xi)和(he)混凝技術(shu)。相信隨著研究的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷深(shen)入和(he)技術(shu)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷成(cheng)熟,這(zhe)些方(fang)(fang)法(fa)將會為污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理提供更多的(de)(de)(de)選(xuan)擇。

參考文獻

[ 1 ]  國家環保總局. 全國環境(jing)統計公報( 2004年) [ Z]. 北京(jing):國家環保局, 2005 /6 /10.

[ 2 ]  王　釗(zhao). 北京污(wu)水(shui)處理(li)(li)廠污(wu)泥干化(hua)處理(li)(li)工藝(yi)選擇的探討(tao)[ J ].市政技術, 2004, 22 (6) : 374 - 377.

[ 3 ]  李　軍,李　媛(yuan), HOHNECKER H G. 流化床焚(fen)燒爐污(wu)泥焚(fen)燒工藝特性研究[ J ]1環境(jing)工程, 2004, 22 (3) : 76 - 79.

[ 4 ] 　李丹陽,陳　剛,張光明(ming). 超聲波預處理污(wu)泥研究進展[ J ] 1環境(jing)污(wu)染治理技術與(yu)設備, 2003, 4 (8) : 70 - 72.

[ 5 ] 　王(wang)治(zhi)軍,王(wang)　偉,李(li)芬芳(fang). 污泥(ni)熱水(shui)(shui)解技術的(de)發展(zhan)及應用[ J ]. 中國(guo)給(gei)水(shui)(shui)排水(shui)(shui), 2003, 19 (10) : 25 - 27.

[ 6 ] 　王治軍,王　偉. 污泥熱(re)水解過程中固體有機物的變化規律[ J ]1中國給水排(pai)水, 2004, 20 (7) : 1 - 5.

[ 7 ] 　孫(sun)路長, 張(zhang)書廷. 生物污泥的電滲析脫水(shui)[ J ] 1中(zhong)國給水(shui)排水(shui), 2004, 20 (5) : 32 - 34 .

[ 8 ] 　鄒　鵬,宋(song)碧玉,舒(shu)麗芬. 高分子絮凝劑對(dui)污泥脫(tuo)水性(xing)能的影響[ J ]1化工環(huan)保(bao), 2004, 24 (增刊(kan)) : 114 - 116.

[ 9 ] 　鄭宗和, 牛寶聯, 雷(lei)海(hai)燕. 利用(yong)太陽能進行(xing)污泥(ni)脫水(shui)干燥的試驗[ J ]1中國給水(shui)排水(shui), 2003, 19 (13) : 111 - 113.

[ 10 ] 　田(tian)　禹,王　寧. 凍結熔融法(fa)對大豆(dou)類食品污水(shui)污泥脫水(shui)性能(neng)的影(ying)響及應用(yong)研究[ J ]1環境(jing)工程, 2004, 22 (2) : 9 - 12.

[ 11 ] 　占壽罡,阮勝壽. 陶瓷(ci)過(guo)濾機在硫化污(wu)泥脫水中(zhong)的應用[ J ]1硫酸工(gong)業, 2004 (1) : 28 - 30.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章