1、污泥处理现状
1.1污泥无害化处置手段相对落后
《中国环境统计年鉴》数据显示,2010-2017年,中国污泥生成量从5427万吨增加到7436万吨,年化增长率为4.6%。目前,中国的污泥处理方法主要有填埋、堆肥、自然干燥、焚烧等。这四种处理方法的比例分别为65%、15%、6%和3%。可见,我国污泥处理仍以填埋为主,再加上我国城市污水处理企业处置能力不足,处置手段落后,大量污泥未得到规范处理,直接造成“二次污染”,严重威胁生态环境。
1.2中国污泥处理率低
据统计,2016年全国污泥处理能力约1300万吨,而全国污泥处理率仅达到33%,且67%的污泥未得到无害化处理。西欧国家脱水处理的污泥占其污泥总量的69.3%,其中机械脱水占51.4%,自然干燥占16.9%,其他占1%;主要脱水机械有:转鼓离心机、板框压滤机、带式压滤机、真空压滤机,分别占21.7%、15.8%、11.4%、2.5%。
2、脱水工艺选择
污水处理厂通常采用污泥浓缩和污泥脱水两步工艺来减少污泥的体积。含水率大于98%的污泥,一般考虑增稠,使含水率降至96%左右,以减小污泥体积,有利于后续处理。污泥浓缩主要是通过重力浓缩池来提高污泥的固含量,但通过浓缩池,其体积与浓缩时间成正比,且污泥长期处于静态浓缩状态,其中的有机物在异味的作用下容易被微生物腐蚀,影响污水处理厂的卫生环境。因此,一般通过重力浓缩将含水率降低到94-96%后,需要采用脱水效率较高的机械脱水工艺对污泥进行进一步处理,使污泥脱水失去流量,将含水率降至80%以下,便于污泥的输送处置。
2.1带式压滤机
带式压滤机是将压力或张力直接施加在滤布上对污泥进行脱水,耗电量少,技术成熟可靠,投资和运行维护成本相对较低,具有较高的市场占有率。
带式压滤机可将污泥的含水量降低到68-80%,对入厂污泥的絮凝效果要求较高,需要添加药物进行调整改性和增加物料的渗透性才能达到污泥脱水的效果,设备运行状态受入厂污泥含水量和药物添加量的影响。运行噪声70-75dB,功耗0.8 W/m3,设备占地面积大,对楼面高度有要求,由于设备结构为敞开式,无法避免水气泄漏,车间工作条件较差。带式压滤机工艺开发成功的关键是滤带的开发,它是合成有机聚合物开发的结果。但其滤布结构需要定期松弛维护,不仅制约了设备的连续运行,而且在运行过程中需要持续消耗高压水进行冲洗。单面脱水,脱水面积小。聚酯网目材料的过滤带只能承受10公斤/厘米的张力,最高时只相当于1公斤/厘米的压力,很难承受瞬时高压造成的高压累积变形,导致过滤带胀形,直至破裂。聚酯网的网孔大,因此絮凝剂用量大,否则渗透过滤。实际操作过程中存在给料不均匀造成滤带受力失调,造成横向和纵向泥浆下入,从而影响脱水效果,因此对于操作人员的技术水平要求较高,维护投入的人工成本较高。
2.2离心式脱水机
离心机的种类很多,卧式螺旋排料旋转离心机主要用于污泥处理。适用于比重有一定差别的固液相分离,特别适用于含油污泥、残留活性污泥等难脱水污泥的脱水。污泥离心脱水的原理是利用旋转分离污泥中的固体和液体(用于污泥调理,添加混凝剂)。离心机主要由转发器和带空心轴的螺旋输送机组成。污泥经空心轴送入滚筒后,在高速旋转产生的离心力作用下,立即被甩出滚筒腔。污泥颗粒被甩向滚筒内壁,形成固体层;水在固体层的里面产生了液体层。固体层的污泥在螺旋输送机的缓慢驱动下,被输送到再生产的锥端,再生产的出口处四周连续排出,液体溢流排出到再生产的外面,汇集并从脱水机排出。
离心脱水机污泥含水率60% ~ 85%,絮凝剂用量较少,不影响后续污泥的干燥或焚烧过程,单位立方米污泥脱水过程电耗为1kW/m3,运行噪声为85dB,而且离心脱水机具有占用空间小的特点,脱水过程在密闭空间内自动连续控制。可以充分保证车间的卫生,为施工人员提供良好的工作环境。在实际操作过程中,不会出现影响污泥脱水效率的堵塞现象,也不需要使用高压水枪进行清洗,因此工作效率高。在离心脱水机的相关部件中,卸料螺杆推杆的维护周期在3年以上,轴承和密封件的高性能保证了离心脱水机可以保证高强度的运行,经过定期正确的维护可以有效延长离心脱水机的维护周期,设备故障率低。离心脱水机工作流程污泥不间断输入,并经过高效脱水操作后将脱水后的水泥饼自动排出,人工维护需求低。
2.3板框压滤机
板框式压滤机的主要工作部件是板、框和滤布,另外还有挤出机和传动装置。除主机外,还有给泥系统、加药系统等。板框压滤机主要是根据污泥量、过滤器的过滤能力来确定所需的压滤机型号和机组数量。
板框式压滤机的污泥含水量可达60%以下。板框压滤机虽然一般为间歇运行,但由于滤饼固含量高、滤液清净、固体回收率高的优点,对于需要运输、进一步干燥或焚烧的污泥,可降低运输成本、燃料消耗和填埋场地,卫生填埋。因此,它在一些地方也被广泛使用。其缺点是聚丙烯滤材滤板耐压性难以超过3MPA,变形大时膜片存在安全隐患,劣质膜片在高压下存在爆裂隐患,高压冲击滤板堵塞过滤通道,影响脱水效果。板框压滤机不能连续工作,滤布是高消耗的耐磨部件,清理滤布需要更多的人力物力,再加上板框压滤机和脱水机本身重量很大,占地面积也很大,因此对车间高度要求很高,不能有效保证车间的卫生环境。