1、六圩污水厂污泥深度脱水与水泥窑协同处置中试研究摘 要：对污泥进行深度脱水处理，使污泥减量化，同时对污泥进行水泥窑协同处置，不影响水泥正常生产，且环境友好。 关键词：深度脱水 水泥窑 协同处置 中图分类号：TU992.3 文献标识码：A 1 前言 污水处理产生的污泥成分复杂，产量巨大，将其妥善处置并使其减量化、无害化、资源化已成为各界关注的重大课题。 目前，农业利用、卫生填埋以及热利用是污泥处置的主要方式。由于我国污泥处理处置设施建设缓慢，全国近 80% 的污泥没有得到稳定化、无害化处理处置，大部分仍是送往城市垃圾处理场填埋，污泥处置问题日益突出，已成为制约污水处理行业发展的瓶颈，如何确定污泥规
2、范化处理处置方案路线，成为摆在城市污水行业主管部门面前的一道难题。从发达国家处理污泥的经验来看，利用水泥窑协同处置城市污泥是一种既安全又经济的处理方法，但是对污泥中某些组分有限制要求。几种污泥处置方法的比较见表 1.1。 表 1.1 目前国内脱水污泥处理处置方式对比分析 处置方式 优势 劣势 发展趋势 填埋 简单易行，成本低廉 占用土地，二次污染 趋于淘汰，目前规定污泥含水率超过 60%禁止填埋 堆肥 简单易行，成本低廉 占用土地，污染土壤 发达国家已禁止 焚烧 综合利用，投资较高 需要补燃，残渣飞灰 未知 电厂焚烧 综合利用，投资较高 设备腐蚀，残渣飞灰 未知 水泥窑处理 综合利用，处理彻底
3、 对企业环保、运行要求高 环保、经济、风险小 六圩污水处理厂接纳了部分工业污水，所产生的污泥中重金属含量较高，且粒度小、污泥含水率高、易造成收集系统管路阻塞，不适合采用填埋技术处理。 由于城市污泥具有一定的热值，并且其燃烧后的组分与水泥的原料成分十分接近，同时，国际上已有部分国家成功利用水泥窑对污泥进行处置，达到了资源化、无害化、减量化的有机结合。为寻求污泥的最佳处置方式，六圩污水处理厂对污泥进行深度脱水和水泥窑协同处置的中试研究。 2 污泥深度脱水 污泥深度脱水工序是水泥窑焚烧污泥的前置工序，采用微生物调理和机械压滤复合方法，比采用加热烘干技术更加节约能源。 为节约能源，污泥处理单元选用运行
4、成熟的螺压式污泥浓缩机，1 用 1 备，单台处理能力为 100 m3/ h，浓缩后的污泥含水率可达 96% 。浓缩后的污泥与 0.5%浓度的阳离子型聚丙烯酰胺溶液混合进入离心脱水机，设有 4 台离心脱水机，每台最大处理能力为 30m3/ h，脱水后污泥含水率可达 80%。这些湿污泥采用螺旋输送器直接送至污泥调理系统，或者经储泥罐暂时储存，再用螺杆泵送至污泥调理系统。污泥调理系统包括转化器和稳定器两部分组成，污泥首先进入转化器内，与调理药剂均匀混合，由半固态转化为液态; 然后进入稳定器，与其他调理药剂混合均匀，进一步处理。调理完毕，经高压泵输送到压滤机进行脱水， ，污泥含水率可以从 80%降低到
5、 50%55%，体积减少一半，减量化效果显著，出泥基本无臭，性质稳定，泥饼输送至干泥库后外运。调理过程中产生的臭气经臭气处理系统处理后达标排放。压滤产生的滤液返回污水处理系统。深度脱水工艺流程如图 2.1 所示。 图 2.1 深度脱水工艺流程 滤液回流后，出水水质比较稳定，各项指标均能满足国家排放标准，见表 2.1. 表 2.1 滤液对出水水质的影响 项 目 原出水 滤液 滤液全部回流至进水后 进水 出水 pH 值 7.3 12.5 7.5 7.3 COD /( mg?L-1 ) 50 2200 450 50 BOD5 /( mg?L-1 ) 10 1530 200 10 SS /( mg?L
6、-1 ) 10 102 230 11 总磷/( mg?L-1 ) 0.5 12 4.0 0.6 总氮/( mg?L-1 ) 15 230 45 15 氨氮/( mg?L-1 ) 5 165 35 6 3 水泥窑协同处置 3.1 污泥组分及热值分析 对污泥深度脱水干化前后收到基进行工业分析和元素分析（见表3.1） ，结果表明原湿污泥含水率经深度脱水后，污泥含固率大大提高; 脱水干化前后污泥空气干燥基热值基本不变，收到基灰分，收到基碳和收到基氢含量数值翻倍，说明深度脱水干化过程主要是水的脱除过程，而可燃物及灰分在脱水过程中流失较少，含水率降低提高了后续污泥入炉焚烧的经济性。 表 3.1 深度脱水前
7、后污泥成分变化 分析基名称 脱水前污泥 脱水污泥 工 业 分 析 收到基水分 Mar/% 78.00 47.85 收到基灰分 Aar/% 11.43 28.54 收到基挥发份 Var/% 13.21 24.32 收到基固定碳 FCar/% 1.87 3.23 元 素 分 析 收到基碳 Car/% 6.56 13.52 收到基氢 Har/% 0.76 1.51 收到基氮 Nar/% 0.41 0.43 收到基硫 Sar/% 0.04 0.09 空干基低位发热量 Qad?net/MJ?kg1 7.01 7.12 由于接纳处理一部分工业污水，因此污泥中总会含有一些重金属元素，对泥饼进行元素分析，见表
8、 3.2。结果表明经过处理后的污泥滤饼中的污泥完全满足 CJ/T 314-2009城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质的要求。 表 3.2 压滤后污泥的化学分析(干基)，% C H O N S 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Cl- 碱含量 30.35 3.11 20.54 0.79 0.73 1.12 33.43 19.76 9.64 22.14 1.53 0.54 0.91 3.2 协同处置工艺流程 污水厂运送来的泥饼经输送及喂料设备送入分解炉焚烧。在分解炉喂料口处设有撒料板, 将散状污泥充分分散在热气流中, 由于分解炉的温度高、热熔大, 使得污泥能快速、完全
9、燃烧。污泥烧尽后的灰渣随物料一起进入窑内缎烧。工艺流程见图 3.1. 图 3.1 水泥窑协同处置生活污泥工艺流程图 3.3 水泥窑协同处置的优势 (l) 焚烧温度高。 一般专业焚烧炉温度为 850-1200，而水泥回转窑内物料温度在1450-1550，污泥中的有机物能够彻底分解，焚毁去除率达 99.99%。 （2）燃烧状态稳定 现使用的水泥窑主要是新型干法回转窑，对于熟料生产量达 2000 吨/天规模的回转窑，其筒体规格为 4.366m，以每小时 100-240 转的速度旋转，焚烧空间极大，不仅可以接受大量废弃物，而且可以维持均匀、稳定的焚烧气氛。 （3） 焚烧停留时间长 一般专业焚烧炉烟气停
10、留时间为 2s，水泥回转窑物料从窑尾到窑头总停留时间大于 30 分钟，烟气在高于 1300温度停留时间大于 4s。 （4）固化稳定有害元素 水泥回转窑内呈碱性气氛，能对酸性物质如 HCl、SO2、CO32-等起中和作用，使成盐类固定下来。危险废弃物焚烧残渣及重金属被固熔在水泥熟料晶格之中，避免二次污染。对协同处置后的水泥进行了浸出毒性试验，见表 3.3，结果表明协同处置污泥后生产的水泥，满足标准要求。 表 5 协同处置后的水泥中重金属浸出量（mg/L） 名称 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 处理后 0.063 0.01 0.06 0.01 0.00024 0.001 0.1 0
11、.03 GB5085.3-2007 5 1 5 100 0.1 5 5 100 (5) 防止大气污染 水泥窑系统呈负压状态，烟气和粉尘不会外溢；水泥窑的尾气处理系统，使燃烧废气经较长路径和良好的冷却和除尘设备，达到排放标准。4. 结论 （1）污泥经深度脱水含水率可降低到 45%以内，出泥基本无臭，性质稳定。相比其他干化方式工艺简单，处理成本低，优势明显，为后续的利用提供了良好的保证。 （2）水泥窑协同处置经干化至含水率 40%以下的污泥，对水泥产品质量影响不大，大部分重金属有害物质会被固化在熟料矿物内部， 产品质量符合标准要求。 （3）污泥采用水泥窑协同处置工艺，由于水泥窑整个系统充满高浓度碱性氧化物的粉尘，污泥中重金属被固定在水泥中， 系统废气排放符合国家标准，采用该工艺处理污泥不会对环境构成新的污染。
