集美污水處理廠污泥深度脫水技術(shù)探討 - 柯明勇 - 圖文-

1、集美污水處理廠污泥深度脫水技術(shù)探討柯明勇(廈門水務(wù)集團(tuán)有限公司,廈門361008摘要集美污水處理廠原采用的污泥帶式壓濾脫水產(chǎn)出的泥餅含水率為80%,不滿足進(jìn)入填埋場標(biāo)準(zhǔn)。為解決污泥出路問題,集美污水處理廠于2009年采用污泥深度脫水技術(shù),在濃縮污泥中添加三氯化鐵和生石灰進(jìn)行調(diào)理,再經(jīng)過高壓隔膜廂式壓濾機(jī)脫水,可生產(chǎn)出含水率在60%以下性狀穩(wěn)定的泥餅,符合混合填埋的要求。介紹了工程實(shí)際運(yùn)行情況,并對(duì)污泥深度脫水與傳統(tǒng)帶式脫水進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。關(guān)鍵詞污水處理廠污泥深度脫水污泥帶式脫水石灰干化近幾年來,由于我國政府對(duì)環(huán)境問題的日益重視,污水處理行業(yè)得到了迅猛發(fā)展。截至2009年,全國城鎮(zhèn)累計(jì)建成污水處理

2、廠1993座,總處理能力已超過1億m3/d,污水處理率達(dá)到73%。目前在建的污水處理廠達(dá)到2360座,今后十年中每年都將有一大批污水處理廠投入使用1。在污水處理過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品污泥,其數(shù)量占處理水量的0.15%1%2(以含水率98%計(jì)。污泥中含有大量的有機(jī)物、氮、磷等營養(yǎng)物,也含有重金屬、致病菌、病原菌及寄生蟲卵等有毒物質(zhì)。污水處理量的增長及處理效率的提高,必然導(dǎo)致污泥數(shù)量的增加。這些污泥若不及時(shí)處理,勢(shì)必造成嚴(yán)重的二次污染。對(duì)污泥的處理處置要以安全處置為目標(biāo),在實(shí)現(xiàn)“減量化、穩(wěn)定化、無害化”的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源化利用。污泥處理處置技術(shù)主要包括污泥濃縮、脫水、消化、干化、焚燒、填

3、埋、土地利用等。1污泥脫水技術(shù)概述污泥脫水是污泥處理處置的關(guān)鍵步驟,其目的是使經(jīng)濃縮或消化之后的污泥進(jìn)一步減容,使污泥由液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài),實(shí)現(xiàn)污泥的減量和便于運(yùn)輸。檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿污泥脫水主要分為自然干化脫水和機(jī)械脫水兩活性炭的吸附參數(shù)不能作為活性炭使用壽命的主要判定標(biāo)準(zhǔn),活性炭池出水水質(zhì)限值是活性炭生命周期的控制點(diǎn)。(3活性炭池進(jìn)水可降解D O C特別是可快速降解D O C占總D O C的比值,是決定活性炭池長期穩(wěn)定運(yùn)行并使耗氧量達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵指標(biāo)。(4臭氧與活性炭是一個(gè)不可分割的體系,活性炭使用壽命與臭氧投加量有

4、關(guān),而運(yùn)行費(fèi)用與臭氧投加量及活性炭使用壽命相關(guān)。如何優(yōu)化系統(tǒng),在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的條件下,以較低成本運(yùn)行,優(yōu)化臭氧投加量與活性炭使用壽命,是以較高臭氧投加量換取較長的活性炭使用壽命,還是采用較少的臭氧投加量,縮短活性炭使用壽命,增加活性炭再生或換炭頻次?多個(gè)活性炭池如何進(jìn)行再生或換炭操作,采取何種既確?？偝鏊|(zhì)達(dá)標(biāo)又不耽誤生產(chǎn)的換炭模式,是需要進(jìn)一步研究的課題。參考文獻(xiàn)1梁偉杰,游聲全.生物活性炭濾池培養(yǎng)期濾料附著型微生物分析.見:全國給水深度處理研究會(huì)2008年年會(huì)論文集,深圳,20082S i d d i q u iMS,A m yGL,M u r p h yBD.O z o n ee

5、n h a n c e dr e m o v a l o fn a t u r a lo r g a n i cm a t t e rf r o md r i n k i n gw a t e rs o u r c e.W a tR e s, 1997,31(12:309831063Y a v i c hAA,K y u n g-H y u kL,K u a n-C h u n gC,e ta l.E v a l u a t i o n o fb i o d e g r a d a b i l i t yo fN OMa f t e ro z o n a t i o n.W a tR e s,

6、2004,38: 283928464張捷,朱慧,葉財(cái)富.臭氧生物活性炭的影響因素與工藝分析.見:全國給水深度處理研究會(huì)2009年年會(huì)論文集,北京,2009電話:139*E-m a i l:l i u j g l j g163.c o m收稿日期:2010-11-15DOI:10.13789/ki.wwe1964.2011.05.00540給水排水V o l.37N o.52011 給水排水V o l .37N o .5201141大類。自然干化是將污泥攤置到干化場上,通過蒸發(fā)、滲透和上清液溢流等方式實(shí)現(xiàn)脫水。這種脫水方式維護(hù)管理工作量很大,且產(chǎn)生大范圍的惡臭,比較適合小型污水處理廠的污泥處理。

7、機(jī)械脫水是利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行污泥脫水,因而占地少,與自然干化相比,惡臭影響也較小,但運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。機(jī)械脫水按脫水原理主要可分為真空過濾脫水、壓濾脫水和離心脫水三大類。真空過濾脫水是將污泥置于多孔性過濾介質(zhì)上,在介質(zhì)另一側(cè)造成真空,將污泥中的水分與污泥分離,從而實(shí)現(xiàn)脫水,常用的設(shè)備有真空轉(zhuǎn)鼓過濾脫水機(jī)。壓濾脫水是將污泥置于過濾介質(zhì)上,通過對(duì)污泥施加壓力,強(qiáng)行使水分與污泥分離,從而實(shí)現(xiàn)脫水,常用的設(shè)備有各種形式的帶式壓濾脫水機(jī)和板框(廂式壓濾機(jī)。離心脫水是通過水分與污泥顆粒的離心力之差,使之相互分離,從而實(shí)現(xiàn)脫水,常用的設(shè)備主要是離心脫水機(jī)。本文探討集美污水處理廠污泥深度脫水技術(shù)。2集美污水處理

8、廠深度脫水技術(shù)2.1污水處理廠概況集美污水處理廠一期設(shè)計(jì)處理水量為4.5萬m 3/d,污水處理采用改良型O r b a l 氧化溝工藝,污泥處理采用傳統(tǒng)帶式壓濾脫水,脫水后污泥的含水率在80%左右,無法滿足混合填埋的要求,大量污泥積壓在廠內(nèi)無法處置,對(duì)污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成很大的困難。為解決這一難題,2009年46月集美污水處理廠成功進(jìn)行污泥深度脫水試驗(yàn),產(chǎn)出泥餅含水率可降至60%以下,滿足混合填埋要求。目前,集美污水處理廠的污泥全部采用污泥深度脫水技術(shù)處理。2.2污泥深度脫水工藝流程集美污水處理廠污泥深度脫水處理主要包括污泥濃縮、污泥調(diào)理、壓濾脫水和泥餅處置四個(gè)步驟,其工藝流程見圖1。剩余污

9、泥在污泥濃縮池進(jìn)行濃縮后與稀泥池的惰性污泥一起排入污泥調(diào)理池,按一定比例添加調(diào)理劑F e C l 3、C a O ,攪拌均勻,由污泥泵將調(diào)理好的污泥泵入高壓隔膜廂式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水,產(chǎn)出泥餅外運(yùn)填埋,濾液流至污水提升泵房前的集水井隨進(jìn)廠污水一起處理。圖1污泥深度脫水工藝流程2.3主要設(shè)備集美污水處理廠污泥深度脫水設(shè)備主要包括壓濾系統(tǒng)和配藥調(diào)理系統(tǒng),主要設(shè)備及參數(shù)見表1。表1污泥深度脫水主要設(shè)備清單項(xiàng)目設(shè)備名稱廠家數(shù)量/臺(tái)主要參數(shù)壓濾系統(tǒng)廂式壓濾機(jī)杭州興源1過濾面積400m 2,濾室總?cè)莘e8000L 立式多級(jí)泵格蘭富1Q =10m 3/h ,H =149.4m ,N =7.5k W 立式多級(jí)泵杭州

10、斯萊特1Q =8m3/h ,H =142m ,N =5.5k W 氣動(dòng)隔膜泵美國英格索蘭31臺(tái)2i n c h ,2臺(tái)3i n c h ,120p s i ,8.3b a r空壓機(jī)中山復(fù)盛2排氣量5.7m 3/m i n ,最大排氣壓力1M P a,N =37k W配藥調(diào)理系統(tǒng)生石灰投加系統(tǒng)(40t南安長盛1套N =5.5k W (雙向螺旋輸送機(jī),N =11k W(螺旋輸送機(jī)三氯化鐵加藥系統(tǒng)廈門吉龍德1套2臺(tái)NI K K I S O 隔膜計(jì)量泵,Q =1080L /h ,H =1020m ,N =0.75k W2.4污泥調(diào)理對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理的目的是改善污泥脫水性質(zhì),減小水與污泥固體顆粒的結(jié)合力,

11、加速污泥脫水。在污泥調(diào)理池中加入F e C l 3和C a O ,混合攪拌使其充分反應(yīng),將濃縮污泥中的毛細(xì)水和吸附水變?yōu)樽杂伤?使污泥的p H 和溫度升高,破壞微生物的細(xì)胞膜,釋放細(xì)胞內(nèi)的結(jié)合水,提高污泥脫水效果。同時(shí),加入的F e C l 3和Ca O 還有鈍化重金屬和殺菌除臭的作用。F e C l 3溶液由隔膜計(jì)量泵投加,C a O 儲(chǔ) 42給水排水V o l .37N o .52011存在生石灰罐中,通過電子稱控制投加量。F e C l 3的投加量為濃縮污泥量的0.5%0.7%(質(zhì)量百分比,下同,C a O 的投加量為濃縮污泥量的1%1.5%,混合反應(yīng)時(shí)間約30m i n 。調(diào)理后的污泥

12、放置時(shí)間不宜過長,否則會(huì)導(dǎo)致過濾性能變差。2.5壓濾脫水污泥深度脫水的核心設(shè)備是高壓隔膜廂式壓濾機(jī),包括進(jìn)泥系統(tǒng)、隔膜壓濾系統(tǒng)、吹脫系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)。經(jīng)調(diào)理后的污泥通過隔膜泵注入高壓隔膜廂式壓濾機(jī)中,快速實(shí)現(xiàn)泥水分離,進(jìn)泥最大壓力為0.8M P a ,進(jìn)泥時(shí)間一般為1.52.5h ;停止進(jìn)泥后,通過立式多級(jí)泵加壓廂式壓濾機(jī)中的隔膜對(duì)污泥進(jìn)行強(qiáng)力擠壓脫水,壓濾時(shí)間一般為1020m i n ,壓力為0.81.2M P a ;然后利用0.8M P a 的高壓空氣吹氣約1m i n ,吹脫壓濾機(jī)中心進(jìn)泥管中的污泥及空腔內(nèi)的濾液;之后緩慢松開壓濾機(jī)濾板,排盡剩余濾液;最后卸除壓濾機(jī)內(nèi)的泥餅至皮帶輸送機(jī)運(yùn)出

13、。產(chǎn)出的泥餅含水率可低于60%(見圖2,固體回收率可達(dá)99.9%以上。泥餅硬度較好,便于運(yùn)輸和填埋,且泥餅中糞大腸菌群數(shù)為0,沒有臭味,比較不會(huì)造成二次污染。圖2深度脫水產(chǎn)出的泥餅2.6濾液循環(huán)利用污泥深度脫水產(chǎn)生濾液的水質(zhì)情況見表2。表2濾液水質(zhì)情況項(xiàng)目C OD C r/m g/L S S /m g /L 氯化物/m g /L pH 總磷/m g /L 總氮/m g /L 氨氮/m g /L 糞大腸菌群/個(gè)/L總鐵/m g /L 總鈣/m g /L 濾液106013212012.111.615810800.438825由于濾液中pH 比較高,達(dá)到12.1,因此需要考慮濾液回流對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的影響

14、。利用集美污水處理廠的進(jìn)水做了稀釋對(duì)比試驗(yàn),見表3。表3濾液稀釋試驗(yàn)結(jié)果稀釋倍數(shù)/倍板框?yàn)V液p H 進(jìn)水p H 進(jìn)水稀釋后p H 增幅1012.17.339.211.882012.17.338.951.625012.17.338.421.0910012.17.337.940.6115012.17.337.720.3920012.17.337.630.30污泥深度脫水產(chǎn)生的濾液水量為污水處理量的0.4%1%,濾液回流至進(jìn)水,稀釋的倍數(shù)至少是100倍。從表3的結(jié)果來看,濾液回流至進(jìn)水對(duì)進(jìn)水的p H 影響不大。濾液中C O D C r 比較高,回流至進(jìn)水能為污水處理的生物脫氮工藝提供堿度和碳源,而且

15、濾液含有一定濃度的鐵鹽和鈣鹽,對(duì)污水處理的除磷效果有一定幫助,因此污泥深度脫水產(chǎn)生的濾液可以回流至進(jìn)水,循環(huán)利用。2.7運(yùn)行情況集美污水處理廠深度脫水系統(tǒng)投入運(yùn)行后,運(yùn)行效果見表4?？梢娚a(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定,脫水后的泥餅含水率都在60%以下,三氯化鐵平均投加量為濃縮污泥量的0.57%,生石灰平均投加量為濃縮污泥量的1.39%。2.8與傳統(tǒng)帶式壓濾脫水的對(duì)比分析根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算,濃縮污泥產(chǎn)量約70t /萬m 3,含水率為97.4%。傳統(tǒng)帶式壓濾產(chǎn)出泥餅含水率80%,絮凝劑P A M 按3.468萬元/t 測算,投加量為3.4k g/t D S 。深度脫水產(chǎn)出泥餅含水率為58.7%,F e C l 3按1

16、229元/t 測算,投加量為濃縮污泥的0.57%,生石灰按320元/t 測算,投加量為濃縮污泥的1.39%。運(yùn)行中傳統(tǒng)帶式脫水泥餅外運(yùn)費(fèi)3.3元/(t ·k m ,深度脫水泥餅運(yùn)費(fèi)1.12元/(t ·k m ,運(yùn)泥里程按20k m 測算。運(yùn)行中,傳統(tǒng)帶式壓濾脫水電單耗為0.024k W ·h /m 3,深度脫水電單耗為0.022k W ·h /m 3水,電單價(jià)按0.61元/(k W ·h 計(jì)算。深度脫水與傳統(tǒng)帶式脫水對(duì)比分析見表5。 給水排水V o l .37N o .5201143表4污水處理廠污泥深度脫水生產(chǎn)情況年月污水處理量/萬m3脫水前

17、脫水后三氯化鐵生石灰泥量/t 含水率/%泥量/t 含水率/%投加量/k g 藥量/脫水前泥量/%投加量/k g 藥量/脫水前泥量/%0909108.90844497.4667.155.1409550.49997001.18091092.121010097.2864.456.9360640.361153601.140911101.871001398.1751.058.1491810.491299001.300912104.24638497.4619.559.1441600.69991001.551001112.72790297.1773.759.2542580.691032001.3110021

18、08.68563897.0695.059.5363450.64818001.451003101.40651597.5763.759.5446450.69851001.311004127.47570397.2685.059.3456610.80998001.751005127.40811997.3865.259.5518420.641300001.601006140.15889497.7786.159.4477760.541344001.511007121.41937997.7794.759.4530450.571332001.421008116.83811297.6681.759.4418320.521140001.41平均113.60793497.4745.658.7454800.571104631.39表5深度脫水與傳統(tǒng)帶式脫水對(duì)比分析項(xiàng)目傳統(tǒng)帶式脫水深度脫水污泥脫水核心設(shè)備帶式壓濾機(jī)高壓隔膜廂式壓濾機(jī)藥劑種類P AM C a O 、F e C l 3脫水前污泥量/t /萬m 37070脫水后污泥量/t/萬m 39.16.56泥餅含水率/%8058.7藥劑成本/元/萬m3214.6801.7污泥處理電單耗/k W