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处理污泥工艺过程

    污泥处理关键目标是降低水分，为后续处理、利用和运输发明条件；消除污染环境有毒有害物质；回收能源和资源。污泥处理工艺包含污泥浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等方法和最终处理。
污泥浓缩。污泥浓缩目标是使污泥初步脱水、缩小污泥体积．为后续处理发明条件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩和其它浓缩方法。
污泥消化。为了降低污泥量，预防污染环境和提升利用价值，通常需经过消化处理。污泥消化即是借助微生物代谢作用，使污泥中有机物质分解成稳定物质，去除臭味，杀死寄生虫卵，降低污泥体积．回收利用消化过程中所产生沼气。
污泥脱水和干化。污泥经浓缩和消化以后，其含水率仍在96％左右，体积很大，不便于运输和使用，需要深入脱水干化处理，其关键方法有自然蒸发法和机械脱水法两种。
污泥焚烧。污泥干化后．含水仍达10％一15％，体积仍较大，经过焚烧可将污泥中水分和有机杂质完全去除．并杀灭病原微生物。有些污泥含有有毒物质而不宜作农肥，或因其它原因使污泥难以利用时，为预防污染．也采取焚烧方法。焚烧污泥装置为焚烧炉。
    (5)污泥最终处理。污泥含有重金属离子等有毒物质时，还须做最终处理，深埋或投弃海洋。但通常极少进行最终处理，而是在处理过程中随时使用。
污泥脱水设备选型
污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，既使经过浓缩及消化处理，含水率仍高达96 ％，体积很大，难以消纳处理，必需经过脱水处理，提升泥饼含固率，以降低污泥堆置占地面积。  
通常大中型污水处理厂均采取机械脱水。脱水机种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。本文就中国污水处理厂常常选择压滤机（包含带式压滤机及板框式压滤机）和离心式脱水机工作原理、设备选型时需关键考虑问题和维护运行成本等作一介绍。  
1. 带式压滤脱水机  
带式压滤脱水机是由上下两条张紧滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身张力形成对污泥层压榨和剪切力，把污泥层中毛细水挤压出来，取得含固量较高泥饼，从而实现污泥脱水。  
通常带式压滤脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统组成。作机型选择时，应从以下多个方面加以考虑：  
    （l）滤带。要求其含有较高抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度改变等特点，同时还应考虑污泥具体性质，选择适合编织纹理，使滤带含有良好透气性能及对污泥颗粒拦截性能。
    （2）辊压筒调偏系统。通常经过气动装置完成。
    （3）滤带张紧系统。通常也由气动系统来控制。滤带张力通常控制在 0.3－0.7MPa，常见值为0．5MPa。
    （4）带速控制。不一样性质污泥对带速要求各不相同，即对任何一个特定污泥全部存在一个最好带速控制范围，在该范围内，脱水系统既能确保一定处理能力，又能得到高质量泥饼。  
带式压滤脱水机受污泥负荷波动影响小，还含有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员素质要求不高等特点。同时，因为带式压滤脱水机进入中国较早，已经有相当数量厂家能够生产这种设备。在污水处理工程建设决议时，能够选择带式压滤机以降低工程投资。现在，中国新建污水处理厂大多采取带式压滤脱水机，比如北京高碑店污水处理厂一期工程五台脱水机全部是带式压滤脱水机，自带、辊压筒、滤投入运行以来情况良好，所以在二期设备选型时仍然选择了这种机型。  
2. 离心式脱水机  
离心脱水机关键由转载和带空心转轴螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大，所以产生离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层污泥在螺旋输送器缓慢推进下，被输送到转载锥端，经转载周围出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，聚集后排出脱水机。
离心脱水机最关键部件是转毂，转毂直径越大，脱水处理能力越大，但制造及运行成本全部相当高，很不经济。转载长度越长，污泥含固率就越高，但转载过长会使性能价格比下降。使用过程中，转载转速是一个关键控制参数，控制转毂转速，使其既能取得较高含固率又能降低能耗，是离
心脱水机运行好坏关键。现在，多采取低速离心脱水机。在作离心式脱水机选型时，因转轮或螺旋外缘极易磨损，对其材质要有特殊要求。新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块，方便更换。装配块材质通常为碳化钨，价格昂贵。  
离心脱水机含有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。中国只有为数不多多个厂家能够生产小型离心脱水机，假如选择大型离心脱水机，就只能依靠进口，会增加工程投资，同时，离心脱水机受污泥负荷波动影响较大，对运行人员素质要求较高，所以通常污水处理厂均不采取离心脱水工艺。但近几年来，伴随科技进步，离心式脱水机脱水技术在国外有了长足进展，比如瑞典Alfa Layal企业生产螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达 30％以上，而且操作是在全封闭环境中进行，脱水机周围没有任何污泥及污水存在，也没有恶臭气味，能够大大改善运行人员工作环境，所以受到业界人士青睐。  
3. 板框式压滤脱水机  
板框式压滤机是经过板框挤压，使污泥内水经过滤布排出，达成脱水目标。它关键由凹人式滤板、框架、自动- 气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等组成。设备选型时，应考虑以下多个方面：  
    （1）对泥饼含固率要求。通常板框式压滤机和其它类型脱水机相比，泥饼含固率最高，可达 35％，假如从降低污泥堆置占地原因考虑，板框式压滤机应该是首选方案。
    （2）框架材质。
    （3）滤板及滤布材质。要求耐腐蚀，滤布要含有一定抗拉强度。
    （4）滤板移动方法。要求能够经过液压一气动装置全自动或半自动完成，以减轻操作人员劳动强度。
    （5）滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。和其它型式脱水机相比，板框式压滤机最大缺点是占地面积较大。以北京高碑店污水处理厂一期工程使用带式压滤机和鞍山工业污水处理厂使用板框式压滤机为例作比较：高碑店污水厂处理污水量为50万t／d，污泥产量1852．5m3/d，干物质92．63t／d，采取五台德国KLEIN－KS30型带式压滤机，每台压滤机基础占地面积仅为2750*3500mm,鞍山污水厂处理水量为22t/d，干物质275t/d，采取六台板框式压滤机，每台压滤机地基础占地面积达2400*1mm，同时，因为板框式压滤机为间断式运行，效率低，操作间环境较差，有二次污染，中国大型污水处量厂己极少采取。但近了大量开发研制工作，使其适应了现代化污水处理厂要求，如经过PLC系统控制就能够实现系统全自运方法，其压滤、滤板移动、滤布振荡、压缩空气提供、滤布冲洗、进料等操作全部可经过PLC远端控制来完成，大减轻了工人劳动强度。  
4. 小结  
依据不一样型式脱水机性能比较分析能够看出，不一样污水处理厂在作污泥脱水方究选择时，应从污泥特征、运行情况、人员素质、对泥饼要求和资金、成本等多个方面综合考虑，才能作出相对合理选择

污泥深度处理
概 述
　　水是人类生存基础条件，是影响和制约社会发展最关键原因。首先，世界上大部分地域水资源全部严重短缺；其次，人口急剧增加、工业不停发展，人类又在不停制造大量污染物，污染着本已稀缺水资源。水资源短缺和水 污染是目前社会和人类共同面临两大难题。
　　上个世纪以来，伴随人和自然关系不停激化，大家逐步认识到只有污水处理和污水回用才是处理水资源短缺和 水污染最有效方法。
　　众所周知，现在污水处理厂是先对污水进行多种物理、化学或生物方法把污染物从水中分离出来，分离水变成“清洁水”排入水体；再集中处理浓缩了污染“精华”分离“固体”――－污泥。显然，不根本处理污泥处理问题，污泥中污染物就会再经过多种路径回到大自然，则再好水处理效果对环境保护而言全部只是掩耳盗铃。
　　将污染物从污泥中根本去除是处理水污染问题关键步骤。
1　污泥处理任务和方法
1.1污泥在实际中表现
　　洁净水经使用后因其中含有有机物、重金属、病毒、细菌等对人类和自然界会造成危害而称为污水。污水净化处理一定意义上讲是部分地把这些污染物分离转移至污泥中。
　　相对于污水，污泥污染成份近似而浓度则要高得多，在实际中表现为：
　　（1）臭味大：众多易腐化有机物在污泥处理、运输、储存中发出多种恶臭 气味影响环境；
　　（2）危险性高：污泥中含有大量病毒、细菌、原生动物及高浓度锌、铜、铬、铅、镉等重金属、有毒有机合成物等，对水资源和人体健康全部是 一个潜在危险；
1.2　污泥处理几大任务
　　污泥处理就是要对污泥进行深度无害化处理，根本处理污泥对环境污染及对人类危害，通常有以下几大任务：
　　（1）降低污泥体积：① 在水处理工艺中采取生物或化学方法直接降低污泥产生，避免和降低污泥产生；② 在污泥处理系统中提升污泥含固率；
　　（2）污泥性质稳定：去除污泥中易腐化变质有机物；
　　（3）污泥无害化：去除污泥中对人体或自然界有危害病毒、细菌、原生 动物 和重金属等；
　　（4）污泥资源化利用：① 利用污泥中富含N、P、K等回收有机肥料，改善土壤条件，促进作物生长；② 利用污泥中大量有机物储藏热量进行焚烧，回收热能。
　　现在，为达成污泥最终无害化处理，完整工艺以下图所表示：

　　由上图可知：污泥处理包含污泥浓缩、机械脱水、干化或焚烧及最终废弃物处理四个关键阶段，其中前三个阶段为污泥处理阶段关键特征以下：
处理方法
作用
处理后污泥含固率
处理后污泥关键成份
浓缩
减小污泥体积
3～8%
和原污泥同
机械脱水
减小污泥体积
15%～35%
和原污泥同
干燥
减小污泥体积、稳定污泥性质、无害化
40～93%
少许有机物和无机灰
焚烧
减小污泥体积、稳定污泥性质 、无害化及热能回用
＞99%
无机灰
1.3 污泥处理最终废弃物处理及要求
　　（1）农业利用：① 去除病原体，重金属等避免长久使用对人体及土地副作用；② 含有施用期短，储存期长特点，应使肥料易于运输、储存、操作，提升卫生条件；③ 制订全方面施用标准，降低对环境不良影响，消除用户不信任；
　　（2）填埋：① 尽可能小体积；② 预防二次污染；
　　（3）建筑材料：材料性质稳定，无毒害；
　　（4）投海：已严禁使用。
1.4　污泥深度处理必需性
　　污泥处理工艺选择和污泥性质、最终污泥处理方法、地方行政法规限制、经济性、处理规模、处理技术、现场条件等息息相关。
　　从以上所述可知，现在只做浓缩、机械脱水并不能降低污染，也不能满足卫生需要，所以不能满足污泥处理要求，进行污泥干燥或焚烧深度处理是污泥处剪发展肯定选择。
　　（1）污染去除要求：浓缩、脱水不能去除污染物，干燥或焚烧是根本去除污染负荷有效路径；
　　（2）地方法规要求：欧洲有些国家严禁没有深度处理污泥进行处理；
　　（3）最终污泥处理要求：污泥农业回用、污泥填埋、建筑材料使用全部要求污泥无毒、满足卫生要求；
　　（4）经济性要求：深度处理后污泥，其体积仅为脱水污泥二分之一至五分之一，降低运输、储存费用，同时降低填埋费用（欧洲国家填埋费用以体积计，且价格很贵200～300欧元／立方米）。
　　（5）工艺发展确保：污泥干燥和焚烧技术发展成熟降低了投资和运行费用，提升了处理效率。
2　污泥干燥处理工艺
　　干燥是利用热源加热脱水后污泥，深入去除污泥中毛细水，使污泥固体含量达成70%～90%过程，现在，昂帝欧得利满企业已开发使用了多个干燥工艺，如利用太阳能加热HELIANTS®工艺，利用高温氧化有机物MINERALIS®工艺及多种形式加热干燥工艺。
2.1 HELIANTS®太阳能干燥工艺
　　将脱水后污泥放置于温室中，利用太阳能蒸发污泥中水份即可取得百分之60～80干化污泥，运行中可利用搅拌轮将污泥翻转平铺在地板上或增加强制通风以提升蒸发效率。这种工艺设计简单，投资运行费用低，但需要很大占地面积，适合于产泥量较低，污泥用作农业应用，并需长久储存场所。
2.2 MINERALIS®高温湿氧化工艺
　　将污泥和纯氧同时导入温度为2900C压力为80～100巴反应容器中，纯氧在高温、高压情况下不需使用催化剂即可将绝大部分有机物氧化成CO2和水，剩下污泥经过机械脱水干度即可达50～60%以上。湿氧化工艺适适用于污泥非农业利用场所，脱水泥饼能够填埋或作为建筑原材料。
2.3 NARATHERM®桨式加热干燥工艺
　　干燥工艺中应用更广泛还是加热干燥系，全部加热干燥均需要热源。结构上，除了干燥器以外，还应包含污泥进料器，辅助热源、送气系统，热量回收装置，灰尘 控制、灰烬排出、控制系统等。
　　现在热干燥系中已使用有转鼓式、圆盘式、螺旋桨式、薄膜式、管式等多个干化系统。干化系统选择和最终产品要求、处理方法、污泥类型等亲密相关以下图所表示。

2.3.1 工艺步骤
　　NARATHERM®工艺是由得利满企业和GOUDA企业共同开发桨式加热干燥工艺，是欧洲现在使用最广泛加热工艺，其步骤简述以下：

2.3.2 NARATHERM®工艺关键包含以下多个步骤
　　（1）进料
　　用螺旋输送器将15～35%脱水污泥送至干燥器进口，有时会依据污泥性质，选择是否将筛分后细小干化污泥和待干化污泥进行预混合。
　　（2）热源产生
　　NARATHERM®可使用热蒸汽或油经锅炉加热作为热交换热源。通常热流体温度为180～200℃。热流体被分别引入中空干燥器壳体和转动轴、桨叶等全部和污泥接触进行热交换加热金属表面。
　　（3）污泥干燥
　　加热金属表面和污泥均匀接触，加热污泥，蒸发污泥中水份。沿干燥器轴向长度，水蒸汽蒸发会经历恒定蒸发效率和低蒸发率两个阶段；污泥干化经历塑化、破塑、块化、颗粒化四个步骤；污泥温度呈快速上升、稳定、快速上升趋势，最终出口污泥温度为100～110℃左右（见下图）。干燥时间3至7小时，出口污泥含固率达成90%以上。

　　（4）冷却筛分
　　冷却有直接冷却和间接冷却两种方法。两种方法单独使用或组合使用，使干污泥温度从110℃减至40℃左右，冷却后进入细格栅进行筛分，或经过造形机造型后达成所要求干污泥形状。
　　（5）冷凝回收
　　干燥器内热蒸汽送至冷凝器冷凝处理。冷凝溶剂回收；不可凝气体送至锅炉再加热成热源；冷凝水回污水处理厂。
2.3.3 工艺优势
　　NARATHERM®工艺采取巧妙设计桨式干燥器，可对污泥进行根本搅拌并使污泥一直处于洁净接触面进行热交换，处理了通常间接传热工艺传热效率低问题，同时用汽量比直接加热又大为降低。整个工艺系统组合使其含有显著优势：
　　（1）适应性强：适适用于多种类型和性质脱水污泥；
　　（2）消耗低：① 用汽量小，部分热能回收，降低热耗；② 消除粉末，臭味产生降低，末端处理变得轻易；
　　（3）高品质干化污泥：① 有机含量极低，污泥性质稳定；② 足够长加热时间，消除病毒、细菌等，满足卫生标准；③ 含有农业利用价值；④ 含固率高（＞90%），可成粒便于储存、运输及灵活处理；
　　（4）安全操作：用汽量小，温度较低，且无直接接触，安全性能较高。
　　（5）易操作：系统全自动控制，对系统O2、CO、惰性气体等能实时检测，并有自动安全保护。
　　NARATHERM工艺优越性能关键得益于其独特桨式干燥器（以下图所表示）：

　　干燥器包含一个可加热中空槽、两根或四根成对安装中空传动轴、装于轴上很多楔形搅拌桨、桨顶端刮板等。工作中，污泥从干燥器一端进入，经过重力缓慢流至另一端。传热流体从同一侧进入中空槽、轴和桨内部对全部可能和污泥接触金属进行加热。同时，成正确两根轴转向相反，桨叶齿形配合，可调转速轴带动搅拌桨将污泥缓慢均匀翻转搅拌。
　　此设计表现了以下优点：
　　（1）接触面积大：较大面积／容积比加大了接触面积；
　　（2）传热效率高：① 物料流化状态确保和加热表面100%进行接触热交换；② 自清洁桨形使加热接触面一直保持清洁，提升传导效率；
　　（3）高干化污泥品质：① 形状平滑桨叶和不产生轴向推力搅拌形式避免易碎污泥破坏；② 推流式经过形式、桨叶两面均匀连续加热可使全部干化污泥性质类似。
　　NARATHERM®加热干燥工艺所含有投资运行费用相对较低、适应性强、污泥干度高，性能稳定、安全卫生等优点为其在欧洲北美占领了很大市场份额，积累了丰富运行 管理经验。如在Saint Brieuc、Lavelanet、Barrow、Metz等众多水厂全部有成功运行统计。
2.4 IC850®污泥焚烧工艺
　　污泥焚烧是最根本污泥处理工艺，它可将15%～35％脱水污泥投入焚烧炉中，直接把有机物燃烧成CO2、NO和无机物等。焚烧最终废弃物为含固率99％以上无机灰烬。
　　和污泥干燥一样，污泥焚烧也要经过污泥干化和污泥焚烧两个阶段，所不一样是，污泥焚烧利用污泥本身热值即可维持污泥焚烧，可节省大量燃料。
　　污泥焚烧有污泥单独焚烧和和城市垃圾混合焚烧两种。实际上，单独燃烧因费用较高而极少使用。
　　昂帝欧得利满企业开发IC850®是现在使用最广泛一个混合燃烧工艺。它将干度为15%至35%脱水污泥以1:10至1:5混合百分比和城市垃圾投入最低温度为850℃焚烧炉中快速将有机物燃烧成无机灰烬。
　　IC850®含有适应范围广、运行费用低、污泥喷嘴无堵塞、系统灵活可调整、操作简单、系统自动化运行等优点，适合于污泥非农业使用、污泥和垃圾混合集中处理场所。现在，该工艺已在包含AMSTERDAM、CENON、DINAN、SARCELLES等地在内，年处理量超出0吨干污泥处理厂成功运转。
3　结束语
　　最近半个世纪，伴随人口和工业连续快速增加，污泥产生量也大量增加。据统计，欧洲每十二个月每个人会产生15～25 kg干污泥，欧盟国家1992年整年干污泥产量为600万吨，到就增加至1200万吨，直至，每十二个月污泥量仍将以5%以上速度增加。
　　污泥产量增加、污染成份复杂化、各国对污泥最终处理全部提出了越来越严格要求，通常污泥处理已经不能满足要求。而部分以NARATHERM®、IC850®等为代表干燥和焚烧工艺又在不停发展成熟、逐步表现出很强技术和经济优势，在未来很短一段时间里，它们将是污泥处理肯定选择。