污泥的濃縮與脫水

污泥的濃縮與脫水內(nèi)

容

提

要4.1概述

4.1.1污泥的分類4.1.2污泥中水分及其脫除方法4.2污泥濃縮4.2.1重力濃縮法4.2.2氣浮濃縮法4.2.3離心濃縮法4.3污泥調(diào)理4.3.1化學(xué)調(diào)理4.3.2淘洗4.3.3加熱加壓調(diào)理4.3.4冷凍融化調(diào)理4.4污泥脫水4.4.1真空過濾脫水4.4.2壓濾脫水4.4.3滾壓脫水4.4.4離心脫水4.4.5造粒脫水機4.5污泥的利用和處置4.5.1污泥的利用

大冶有色金屬公司銅冶煉污泥綜合利用（本人碩士論文）4.5.2污泥的處置4.1概況（Generalsituation）

4.1.1污泥的分類（Classificationofsludge)

*污泥：在給水和廢水處理中，不同處理過程產(chǎn)生的各類沉淀物、漂浮物等統(tǒng)稱為污泥（補充資料）。

按污泥來源：分為給水污泥、生活污水污泥和工業(yè)廢水污泥三類。按污泥的成分和性質(zhì)：分為有機污泥和無機污泥；親水性污泥和疏水性污泥。按污泥從水中分離過程：分為沉淀污泥（包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化學(xué)沉淀污泥等）及生物污泥（包括腐殖污泥、剩余活性污泥）。按污泥在不同的處理階段：分為生污泥、濃縮污泥、消化污泥（熟污泥）、脫水污泥、干污泥、干燥污泥及污泥焚燒灰等。間隙水毛細管水表面吸附水內(nèi)部水固體廢物中水的存在形式存在顆粒間歇中的水。約占固體水分的70%左右,用濃縮法分離在毛細管中充滿的水分.約占水分的20%左右，采用高速離心機脫水、負壓或正壓過濾機脫水吸附在顆粒表面的水，約占水分的7%，可用加熱法脫除

在顆粒內(nèi)部或微生物細胞內(nèi)的水，約占水分的3%,可采用生物法破壞細胞膜除去胞內(nèi)水或高溫加熱法、冷凍法去除

4.1.2污泥中水分及其脫除方法（Waterofsludgeanddewateringmethods）

圖4-1污泥中水分的存在形式表4-1固體廢物常用的脫水方法及效果

脫水方法脫水裝置脫水后含水率（％）脫水后狀態(tài)濃縮脫水重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮95～97近似糊狀自然干化法自然干化場、曬砂場70～80泥餅狀機械脫水真空過濾真空轉(zhuǎn)鼓、真空轉(zhuǎn)盤等60～80泥餅狀壓力過濾板框壓濾機45～80泥餅狀滾壓過濾滾壓帶式壓濾機78～86泥餅狀離心過濾離心機80～85泥餅狀干燥法各種干燥設(shè)備10～40粉狀、粒狀焚燒法各種焚燒設(shè)備0～10灰狀脫水設(shè)備類型優(yōu)點缺點適用范圍真空過濾機能連續(xù)操作，運行平穩(wěn)，可以自動控制，處理量較大，濾餅含水率較高污泥脫水前需進行預(yù)處理，附屬設(shè)備多，工序復(fù)雜，運行費用較高適應(yīng)于各種污泥的脫水板框過濾機制造較方便，適應(yīng)性大，自動壓濾劑進料、卸料、濾餅含水率較低間歇操作，處理量較低適應(yīng)于各種污泥的脫水滾壓帶式壓濾機可連續(xù)操作，設(shè)備構(gòu)造簡單，投資低、自動化程度高操作麻煩，處理量較低不適于粘性較大的污泥脫水離心脫水機占地面積小，附屬設(shè)備少，投資低，自動化程度高分離液不清，電耗量較大，機械部件磨損較大不適于含沙量高的污泥造粒脫水機設(shè)備簡單，電耗低，管理方便處理量大剛才消耗量大，混凝劑消耗量較高，污泥泥丸緊密性較差使用于含油污泥的脫水4.2污泥濃縮

(Thickeningofsludge)污泥濃縮的目的：是去除污泥中的間隙水，縮小污泥的體積，為污泥的輸送、消化、脫水、利用與處置創(chuàng)造條件。主要方法：重力濃縮法、氣浮濃縮法和離心濃縮法。

4.2.1重力濃縮法（Gravitythickeningmethod）重力濃縮法的構(gòu)筑物稱為濃縮池，分為間歇式濃縮池和連續(xù)式濃縮池。

4.2.2氣浮濃縮法（Gasfloatationthickeningmethod）污泥氣浮濃縮是依靠大量微小氣泡附著在污泥顆粒上，形成污泥顆粒－氣泡結(jié)合體，進而產(chǎn)生浮力把污泥顆粒帶到水面達到濃縮的目的。

4.2.3離心濃縮法（Centrifugalthickeningmethod）污泥離心濃縮是利用污泥中固體顆粒和水的密度差異，在高速旋轉(zhuǎn)的離心機中，固體顆粒和水分別受到大小不同的離心力而使其固液分離，達到污泥濃縮的目的。4.3污泥調(diào)理（Sludgeconditioning）

污泥調(diào)理目的:是改善污泥濃縮和脫水的性能，提高機械脫水設(shè)備的處理能力。主要有下列方法：

4.3.1化學(xué)調(diào)理（Chemicalconditioning）

在污泥中加入適量的混凝劑、助凝劑等化學(xué)藥劑，使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能。

4.3.2淘洗（Elutriation）

將污泥與3－4倍污泥量的水混合而進行沉降分離。

4.3.3加熱加壓調(diào)理（Heatingandpressureconditioning）

對污泥進行加熱加壓調(diào)理，使親水性有機膠體物質(zhì)水解，改變其顆粒結(jié)構(gòu)，同時也可使部分有機物分解。根據(jù)溫度不同又可分為高溫加壓調(diào)理(170～200℃，1.0～1.5MPa)和低溫加壓調(diào)理(150℃以下)。

4.3.4冷凍融化調(diào)理（Freezingandthawingconditioning）

將污泥交替進行冷凍與融化，通過改變其物理結(jié)構(gòu)，使污泥易于濃縮脫水。4.4污泥脫水（Dehydration/dewateringofsludge）

4.4.1真空過濾脫水（Vacuumfiltrationdehydration/dewatering）普遍使用的是轉(zhuǎn)鼓式真空過濾脫機，工藝流程如圖4－2。

4.4.2壓濾脫水（Pressfiltrationdehydration/dewatering）主要有自動板框壓濾機和廂式全自動壓濾機兩種。如圖4－3是自動板框壓濾機工作過程。

4.4.3滾壓脫水（Squeegeedehydration/dewatering）有對置滾壓式和水平滾壓式兩種。

4.4.4離心脫水（Centrifugaldehydration/dewatering）按離心脫水原理可分為離心過濾機、離心沉降脫水機和沉降過濾式離心機三種。如圖4－4是離心過濾機示意圖，如圖4－5是圓筒型過濾機。

4.4.5造粒脫水機（Modelgraindewatering）濕式造粒機的構(gòu)造示意如圖4－6。圖4－2轉(zhuǎn)鼓真空過濾機工藝流程1.真空過濾機2.氣水分離桶3.空氣平衡桶4.真空泵5.鼓風(fēng)機圖4－3自動板框壓濾機工作過程1.濾布2.濾框3.橡膠模4.隔板5.濾板6.多孔網(wǎng)板7.上滾筒8.下滾筒9.進料口圖4－4離心過濾機圖4－5圓筒型離心機圖4－6濕式造粒機的構(gòu)造示意圖1.隔板2.溢流管3.泄水縫4.提泥螺旋板5.孔口4.5污泥的利用和處置（Utilizationanddisposalofsludge）

4.5.1污泥的利用（Utilizationofsludge）(1)建筑材料；(2)農(nóng)肥；(3)沼氣；(4)回收有價組分。*補充講無機污泥的利用――大冶有色金屬公司銅冶煉污泥綜合利用（本人的碩士論文）。

4.5.2污泥的處置（Disposalofsludge）(1)填埋；(2)焚燒；(3)海洋投棄。大冶有色金屬公司銅冶煉污泥綜合利用研究(本人的碩士論文）

1污泥性質(zhì)

表1污泥多元素分析結(jié)果Table1Multi-elementanalysisresultsofsludge成分CuPbZnCdFeAu(g/t)Ag(g/t)含量（%）3.221.074.821.129.1211.59277.6成分AsSCaOMgOAl2O3SiO2

含量（%）9.883.6015.761.253.6511.88

表2銅的物相分析結(jié)果（%）

Table2Resultsofcopperphaseanalysis

物相硫酸銅硫化銅自由氧化銅結(jié)合氧化銅合計含量分布率0.010.280.5415.342.6575.290.329.093.52100.002污泥浸出—沉淀—（載體）浮選工藝研究

試劑硫酸、硫化鈉、氫氧化鈉、Z-200、丁銨黑藥、丁基黃藥、乙硫氮、松油。

試驗設(shè)備磨礦在XMQ240×90錐型球磨機上進行，浮選試驗在XFPS—63單槽浮選機和XFD-63型掛槽浮選機上進行，粒度分析采用標(biāo)準(zhǔn)套篩和連續(xù)旋流粒度分析儀（LXF-VI）進行。

捕收劑與調(diào)整劑的選擇采用浸出—沉淀—浮選法回收污泥中的銅,浮選藥劑采用Z-200號及選擇性較強的丁銨黑藥、乙硫氮、丁基黃藥。藥劑對比試驗表明:同一用量下，Z-200與黃藥效果相當(dāng)，丁銨黑藥較前兩種選銅效果差，乙硫氮效果最差,捕收劑用量（丁基黃藥∶丁銨黑藥=2∶1）以400g/t為宜。松油用量以80g/t為宜。采用硫酸作浸出劑，硫化鈉作沉淀劑。調(diào)整劑析因試驗確定合適用量為：硫酸75Kg/t，硫化鈉20Kg/t。表3浸出—沉淀—（載體）浮選開路試驗結(jié)果（%）

Table3Resultsofleaching-precipitation-(carrier)open-circuitflotationtest

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率品位回收率備注CuAuAgCuAuAg銅精礦19.7314.6739.201072.491.8766.7376.22LPCF法扣除載體30g銅品位20%含Au14g/t，Ag90g/t中礦15.591.2510.40210.76.1813.9911.83尾礦64.680.095

1.95

合計100.003.1511.59277.60100.00100.00100.00銅精礦21.6013.1730.40879.8087.6756.6668.46圖2中礦15.762.1011.7028010.2015.9115.90尾礦62.640.11

2.13

合計100.003.2411.59277.60100.00100.00100.00

2＇混黃藥70松油20銅冶煉污泥磨礦-74μ65%攪拌60＇硫酸用量75000攪拌10＇氫氧化鈉100002＇混黃藥120松油205＇5＇×2粗精礦尾礦圖2－16開路試驗流程藥劑用量單位：克/噸攪拌30＇硫化鈉用量200008＇10＇中礦

2＇混黃藥70松油205＇×2

2＇混黃10中礦單獨處理5＇

閉路試驗結(jié)果浸出—沉淀—（載體）浮選開路試驗流程如圖2－16，試驗結(jié)果見表三。

全流程閉路試驗結(jié)果全流程閉路試驗流程見圖2－17，結(jié)果見表4。結(jié)果表明：浸出—沉淀—浮選處理污泥，獲得銅精礦產(chǎn)率19.72%，銅精礦品位14.25%，含金品位36.8g/t，銀品位1090g/t，銅回收率89.06%，金回收率62.61%，銀回收率77.43%,指標(biāo)良好。

3

污泥濕法冶金工藝研究

試劑硫酸、氨水、硫酸鐵、亞硫酸鈉化學(xué)純試劑及工業(yè)硫脲。

主要試驗設(shè)備SX2—2.5—10箱式電阻爐、SC202-2型烘箱、DJ—1攪拌器、真空過濾裝置及燒杯等玻璃器皿。

浸銅試驗結(jié)果試驗結(jié)果見表5、圖2－18。在常溫下，酸泥比為40%的條件下，浸出率可達到70.4%。2＇混黃藥70松油20銅冶煉污泥磨礦-74μ65%攪拌60＇硫酸75000攪拌10＇氫氧化鈉100002＇混黃藥120松油205＇5＇×2銅精礦尾礦圖2－17閉路試驗流程藥劑用量單位：克/噸攪拌30＇硫化鈉200008＇10＇2＇混黃藥70松油205＇×22＇混黃55＇表4全流程閉路試驗結(jié)果（%）

Table4Resultsofclosed-circuitflotationtest

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率品位回收率綜合效率E漢備注CuAuAgCuAuAg銅精礦19.7214.2536.8109089.0662.6177.4372.79圖3尾礦80.280.43

10.94

合計100.03.1611.59277.6100.0100.0100.0中礦153.0111.427414.2914.7514.80

表5浸銅試驗結(jié)果

Table5Resultsofleachingcoppertest

序號液固比浸出時間酸泥比（%）浸出率（%）14∶11.5h2031.224∶11.5h3050.634∶11.5h4070.444∶11.5h5066.4

金、銀浸出試驗結(jié)果影響金、銀浸出率的因素主要有pH值、浸出時間及硫脲濃度(見表6)，利用正交表合理安排試驗,固定條件：污泥重量為200g；液固比為2∶1；硫酸鐵加入量為1g。選用正交表L4（23），正交試驗結(jié)果見下表7。最佳條件組合為:pH值為1，浸出時間4h，硫脲加入量為4g（即0.5%）,金的浸出率可達71.1%，銀的浸出率可達82.34污泥壓制品工藝研究

試劑(早強劑)硫酸鈉、硅酸鈉、三乙醇胺、萘系化學(xué)純試劑。

主要實驗儀器和設(shè)備JZT-85A型膠砂震動臺，XSB-70B型φ200標(biāo)準(zhǔn)篩振篩機，SC202-2型烘箱，SMφ500×500毫米試驗?zāi)?，NRJ-411A型水泥膠砂攪拌機，YE-30型液壓式壓力試驗機，YH-40B型水泥砼試體養(yǎng)護箱,JY38Plus等離子單道掃描直讀光譜儀,PE1100B型原子吸收分光光譜儀,SX-40型掃描電鏡等。表6正交試驗因素水平

Table6Gradeoforthogonaltestfactors

水平pH值A(chǔ)浸出時間（h）B硫脲加入量(g)C11322244表7正交試驗因素分析

Table7Analysisoforthogonaltestfactors

序號試驗條件試驗結(jié)果備注ABCAu浸出率（%）Ag浸出率（%）綜合指數(shù)113251.760.956.3綜合指數(shù)為Au、Ag浸出率之平均值214471.182.376.7323468.871.570.1424262.278.670.4K166.563.263.4因素主次為：B、C、A

K270.373.673.4R3.810.410.0

實驗方法和結(jié)果經(jīng)大量探索試驗，確定污泥含量25%不變，只考慮諾砂、水泥、石灰、粉煤灰四因素三水平（見表8）即選用正交表L9（34）安排實驗，每個配比成型試樣9塊，不進行混磨預(yù)處理，未添加外加劑。在蒸養(yǎng)箱中養(yǎng)護24小時，再放入自然環(huán)境中養(yǎng)護。分別測定3天、7天固化體的抗壓強度。經(jīng)大量試驗表明,在污泥∶水泥∶石灰（外摻）∶諾砂