施慶燕
(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司,上海200232)
污泥干化二次污染物特性研究*
施慶燕
(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司,上海200232)
污泥經(jīng)干化后仍將產(chǎn)生冷凝水、不凝性氣體等二次污染物。通過(guò)對(duì)常規(guī)市政污泥進(jìn)行干化實(shí)驗(yàn),并同步對(duì)干污泥性能指標(biāo)、冷凝水水質(zhì)指標(biāo)、不凝性氣體污染物指標(biāo)進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)測(cè)定,然后對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行分析,從而得出結(jié)論,為污泥干化工程的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考。
污泥干化;冷凝水;不凝性氣體;污染物特性
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前城市污水處理廠每年排放干污泥大約4.0×106t,并且以每年大約10%的速度增長(zhǎng)[1-3]。根據(jù)環(huán)保部規(guī)劃,在未來(lái)10 a內(nèi),我國(guó)將新建上千座污水處理廠,污泥產(chǎn)生量激增,污泥處理刻不容緩。污泥高含水率是制約污泥處理技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵[4]。目前污泥干化技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到很好的應(yīng)用,而國(guó)內(nèi)尚處于起步階段。筆者通過(guò)小試實(shí)驗(yàn),對(duì)污泥干化過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水、不凝性氣體進(jìn)行采樣分析,解析污泥間接干化過(guò)程中二次污染物特征。
1.1污泥樣品
本實(shí)驗(yàn)污泥取自上海某污水處理廠,該廠采用“水解酸化+A/A/O法”處理工藝,并采用生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合,加強(qiáng)除磷效果,出水水質(zhì)符合GB 18918—2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。脫水污泥含水率約為80%。
1.2干化試驗(yàn)流程
污泥取樣后,利用小型干化試驗(yàn)機(jī)組對(duì)樣品進(jìn)行干化。干化試驗(yàn)系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。
圖1 干化試驗(yàn)機(jī)工藝流程
污泥由進(jìn)料口卸入干化試驗(yàn)機(jī),干化試驗(yàn)機(jī)為圓盤干燥技術(shù),污泥在干化機(jī)內(nèi)在圓盤的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)推進(jìn),并利用飽和蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行烘干,本干化機(jī)熱源為0.5 MPa飽和蒸汽,加熱方式為間接加熱。污泥在干化機(jī)內(nèi)干化至一定含水率后,干污泥經(jīng)圓盤推至試驗(yàn)機(jī)前端,從底部排料口排出;干化過(guò)程產(chǎn)生的廢氣首先進(jìn)入板式換熱器,廢氣通過(guò)換熱器水冷卻使溫度大幅度降低,同時(shí)將廢氣中的水蒸氣冷凝,冷凝后的尾氣冷凝水外排,不凝性氣體經(jīng)布袋除塵器將廢氣中的固體粉塵攔截,其余廢氣經(jīng)煙道收集后外排。
在污泥干化過(guò)程中,記錄試驗(yàn)過(guò)程和相關(guān)數(shù)據(jù),干化過(guò)程中進(jìn)行采泥、采水、采氣化驗(yàn)。
2.1干污泥性狀研究
污泥低位熱值是指1 kg污泥完全燃燒后所放出的熱量。污泥的低位熱值與污泥含水率、污泥內(nèi)H元素含量、污泥性狀等多種因素有關(guān)。本課題對(duì)4組干污泥樣品的高位熱值和元素組成進(jìn)行化驗(yàn),得出結(jié)果如表1所示。
表1 污泥元素分析及高位熱值
GB/T 24602—2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)規(guī)定了污泥自持燃燒一般情況下,污泥低位熱值需大于5 000 kJ/kg。根據(jù)表1數(shù)據(jù)反推,該污水廠污泥在干化至含水率57%的情況下即可滿足。
2.2污泥冷凝水水質(zhì)研究
污泥冷凝水的水質(zhì)與污泥的處理方法、污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)等諸多因素有關(guān),不同污水處理廠產(chǎn)生的污泥,冷凝水水質(zhì)差異較大。例如,若污水處理廠接收大量含重金屬污染物的污水,則污泥干化冷凝水中會(huì)含有一定的重金屬離子。
一般情況下,在污泥干化廠附近具有污水管網(wǎng)且允許排至管網(wǎng)的情況下,冷凝水出水執(zhí)行CJ 343—2010污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)表1中的標(biāo)準(zhǔn)或各地地方污水納管標(biāo)準(zhǔn),如上海市需滿足DB31/445—2009污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
與實(shí)際工程不同,干化試驗(yàn)機(jī)為間歇運(yùn)行,其機(jī)內(nèi)污泥含水率是處于非穩(wěn)定狀態(tài),污泥冷凝水水質(zhì)波動(dòng)可能較大,因此,本實(shí)驗(yàn)對(duì)每組干化試驗(yàn)分前、中、后3個(gè)時(shí)間段分別進(jìn)行冷凝水取樣監(jiān)測(cè)。得到的結(jié)果如下:
1)pH:尾氣冷凝水pH較高,為9~10,偏堿性。若不對(duì)其進(jìn)行處理,不僅會(huì)造成出水pH不達(dá)標(biāo),也會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)造成不利影響,如采用活性污泥法對(duì)冷凝水進(jìn)行處理,較高的pH易造成微生物死亡。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)考慮在預(yù)處理環(huán)節(jié)對(duì)污水pH進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2)COD、BOD:由于實(shí)驗(yàn)污泥有機(jī)物含量較高,導(dǎo)致尾氣冷凝水COD、BOD濃度較高,最高情況下COD濃度約為816 mg/L,BOD約為373 mg/L,高于出水標(biāo)準(zhǔn)。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中,可考慮采用生化處理工藝作為主要處理工藝。
3)氨氮、總氮:尾氣冷凝水氨氮濃度約為89~210 mg/L,總氮濃度約為102~233 mg/L,高于污水納管標(biāo)準(zhǔn)。且冷凝水碳氮比過(guò)低,若直接用好氧活性污泥法對(duì)冷凝水進(jìn)行處理,會(huì)嚴(yán)重影響微生物生長(zhǎng),造成微生物處理效果下降,出水不達(dá)標(biāo)。因此在污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)先去除氨氮和總氮。且由于冷凝水內(nèi)碳氮比失調(diào),綜合考慮COD、BOD的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,建議在對(duì)類似設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮在好氧生物處理前先對(duì)冷凝水進(jìn)行脫氮處理;或考慮采用A/O法、氧化溝法、生物膜法等可對(duì)氨氮和COD同步降解的工藝對(duì)冷凝水進(jìn)行處理,并在處理過(guò)程中投加碳源以保證碳氮比不失調(diào)。
4)重金屬:尾氣冷凝水中,重金屬濃度均遠(yuǎn)低于納管排放標(biāo)準(zhǔn),這與該污水處理廠主要接納廢水為生活污水,廢水中重金屬污染物濃度較低有關(guān)。
2.3不凝性氣體研究
不凝性氣體成分復(fù)雜,其中含有大量的氨氣、硫化氫、惡臭氣體、VOCs等,見表2。
表2 不凝性氣體污染物濃度
一般情況下,不凝性氣體無(wú)組織排放和有組織排放應(yīng)分別滿足GB 14554—1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的無(wú)組織排放限值和新、擴(kuò)、改建設(shè)項(xiàng)目廠界二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(15 m高空排放)規(guī)定的惡臭污染物排放限值要求以及GB 16297—1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中表2排放要求。由表2分析可知:
1)污泥干化產(chǎn)生的不凝性氣體中,氨氣、硫化氫和惡臭氣體是主要污染物質(zhì),因此應(yīng)對(duì)干化后的不凝性氣體進(jìn)行處理并集中排放,在廢氣處理工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)主要針對(duì)不凝性氣體中氨氣、硫化氫和惡臭氣體進(jìn)行處理。
2)本次試驗(yàn)未檢測(cè)出廢氣中含有氯化氫、氰化氫、氟化物污染物。但此3類物質(zhì)為劇毒污染物,且由于本次試驗(yàn)受檢測(cè)方法和試驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的隨機(jī)性,因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中仍需對(duì)上述3類污染物進(jìn)行防范。
3)本次檢測(cè)所檢測(cè)出的甲烷、苯、甲苯、二甲苯、乙醛及非甲烷總烴污染物濃度低于大氣污染物標(biāo)準(zhǔn)限值。
1)本次試驗(yàn)所采集的含水率80%市政污泥能通過(guò)圓盤干燥機(jī)間接干化,25%~40%含水率干污泥可正常出料。但是80%含水率污泥有機(jī)物含量較高,粘性較強(qiáng),對(duì)干污泥出料及輸送設(shè)備的選型時(shí)需考慮該因素。
2)根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果,尾氣冷凝水水質(zhì)高于CJ 343—2010表1中的標(biāo)準(zhǔn)或DB 31/445—2009,需對(duì)尾氣冷凝水進(jìn)行處理。冷凝水可生化性較好,但碳氮比失調(diào),pH偏堿性,在冷凝水處理過(guò)程中需考慮上述因素。
3)根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果,不凝性廢氣中氨氣、硫化氫和惡臭氣體污染物濃度較高,在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮除臭工藝。
[1]李安峰,駱堅(jiān)平,黃丹,等.污泥干化冷凝水水質(zhì)特征分析[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2015,9(1):253-256.
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[4]錢煒.污泥干化特性及焚燒處理研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2014.
Characteristics of Secondary Pollutants Produced from Sludge Drying
Shi Qingyan
(Shanghai Environmental Sanitation Engineering Design Institute Co.Ltd.,Shanghai200232)
The secondary pollutants will be produced after sludge drying,such as condensate,non-condensable gas,etc.We used conventional municipal sludge to do drying experiments,observed and measured the indexesof dry sludge performance,condensate quality and non-condensable gaspollutant.According to the analysisof these indexes,we drew a conclusion to provide reference for design and optimization ofsludge drying project.
sludge drying;condensate;non-condensing gas;pollutant characteristics
X705
A
1005-8206(2016)03-0036-03
施慶燕(1981—),工程師,主要從事固體廢物處置相關(guān)工作。
E-mail:shiqy@huanke.com.cn。
上海市科委科研計(jì)劃項(xiàng)目(14DZ1208401)
2016-02-29