王孟祺

(天津科技大學(xué) 天津 300450)

污泥的預(yù)處理

王孟祺

(天津科技大學(xué) 天津 300450)

生物干化技術(shù)與好氧堆肥技術(shù)很相似，區(qū)別主要在于前者是以降低污泥含水率為主要目的，而后者則是為提高污泥有機(jī)物穩(wěn)定性和腐熱，堆肥化過程之中，污泥的理化性質(zhì)得到改善，同時(shí)含水率也同時(shí)降低，但為了維持其中微生物的活性，往往需要人為添加水分。所以周期要長于生物干化。

生物干化；減量化；穩(wěn)定化

一、引言

剛從污水處理廠中產(chǎn)生的污泥，體積龐大且成分的復(fù)雜，很難被直接加以進(jìn)行處理，需要對其進(jìn)行預(yù)處理，減少其體積，并使其成分穩(wěn)定，即上面所述的減量化和穩(wěn)定化。通過使其脫水，減小其體積，同時(shí)，運(yùn)用一些化學(xué)或物理方法穩(wěn)定其中的有機(jī)成分，已達(dá)到減量、穩(wěn)定的目的。這樣以便于接下來的無害化和資源化處理。

二、穩(wěn)定化處理

污泥的穩(wěn)定化即通過一定的理化手段來改善污泥中的理化性質(zhì)和有機(jī)成分。主要包括消化法、堿性穩(wěn)定法和熱處理法。

(一)消化法。在人工控制條件下，通過微生物的代謝作用將污泥中的有機(jī)物質(zhì)分解為氣體或殘余穩(wěn)定物，主要分為好氧消化和厭氧消化。好氧消化法的降解程度高，易脫水，運(yùn)行管理簡單，但運(yùn)行費(fèi)用高，消化污泥量少，隨溫度波動(dòng)污泥的降解程度的波動(dòng)較大，故相較之下厭氧消化法較常用，該方法可以顯著減少污泥體積，消除惡臭，較易脫水，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，更宜作肥料。

(二)堿性穩(wěn)定法。向污泥中加入石灰、水泥窖等強(qiáng)堿性物質(zhì)，一方面可以提高污泥中的PH值來起到殺菌作用，另一方面可以通過強(qiáng)堿性物質(zhì)釋放的大量熱來殺滅病原體，抑制微生物活性。處理后的污泥，將其PH調(diào)制穩(wěn)定后，即可直接施用于農(nóng)田。

(三)污泥的熱處理。通過熱處理，使污泥固化，膠體結(jié)構(gòu)破壞，減少其中的結(jié)合水。

三、減量化處理

簡單來說，就是將污泥脫水和濃縮，使其體積減少，一方面減少對環(huán)境的污染，另一方面也是后續(xù)處理的前處理過程。這個(gè)過程，是整個(gè)污泥處理之中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過脫水的污泥，其體積可以減少到之前的10%—20%左右。

(一)機(jī)械脫水。機(jī)械脫水由于其不受地域限制、處理高效等特點(diǎn)是現(xiàn)在使用最為廣泛的脫水方法，主要通過離心、過濾等機(jī)械作用出去污泥中的毛細(xì)水和吸附水，其按原理可分為真空過濾脫水、離心脫水和壓濾脫水三類。

(1)真空過濾脫水：利用真空下水沸點(diǎn)降低的特點(diǎn)來達(dá)到固液分離，主要運(yùn)用初沉淀污泥和消化污泥的脫水過程。其優(yōu)點(diǎn)在于可以連續(xù)運(yùn)行、操作方便、處理量很大、以便于自動(dòng)化進(jìn)行；缺點(diǎn)在于對管路密封性要求很高、濾布容易堵塞、噪聲大、需要很大的占地空間且工藝復(fù)雜。

(2)離心脫水：通過控制離心推動(dòng)力的大小，使不同的固相與液相相互分離的過程。與真空過濾脫水一樣，可連續(xù)工作，同時(shí)脫水空間密閉、占地面積小、臭味小、衛(wèi)生條件較好、分離效果也佳、可自動(dòng)控制。但其前期預(yù)處理過程較為復(fù)雜，尤其是大型離心脫水機(jī)設(shè)備磨損較快，耗電量和噪聲大，對于材質(zhì)要求很高，對維修造成許多困難。

(3)壓濾脫水：與真空過濾脫水法的基本原理相同，只是壓縮推動(dòng)力為正壓，而真空過濾為負(fù)壓。主要分為帶式壓濾脫水機(jī)和板框壓濾脫水機(jī)。

其中，帶式壓濾脫水機(jī)，其一次性投資成本較少，受污泥負(fù)荷波動(dòng)影響較小，出泥含水率低，工作穩(wěn)定且管理控制相對簡單。但在使用過程中需要經(jīng)常清洗濾布，水消耗量大，同時(shí)，為使污泥形成較大的絮團(tuán)，需要在其中加入較多的絮凝劑，普遍使用于大型污水處理廠中。

(4)板框壓濾脫水機(jī)，對泥漿適用性強(qiáng)，過濾壓力高，泥餅含固率高；但需要較大的占地和沖水面積，車間環(huán)境差，卸泥勞動(dòng)強(qiáng)度大。

(二)干化處理。即通過一定方法是污泥中的水分揮發(fā)或蒸發(fā)以減少其含水率，達(dá)到減少其體積的目的。主要包括自然干化、熱干化和生物干化三種方法。其中，自然干化是指在自然條件下，通過環(huán)境作用力使污泥中水分加以流失，適用于氣候干燥，用地需求小和衛(wèi)生條件允許的地區(qū)，是一種簡單且經(jīng)濟(jì)的方法，但其局限性大且脫水效果較差，耗時(shí)長。所以這里主要討論熱干化和生物干化。

(1)熱干化：通過人工加熱，使污泥中水分蒸發(fā)，達(dá)到干化目的，成本相對較低，減容效果明顯，大大改善了污泥的性狀，同時(shí)，之后的許多污泥資源化手段，例如制油，制磚，制活性炭等都需要經(jīng)過熱干化的前處理，其處理過的產(chǎn)物許多可用于作為肥料、替代能源等等。所以，它是目前使用最為廣泛，技術(shù)最為成熟的干化方法。依據(jù)熱介質(zhì)與污泥的接觸方式可分為直接熱干化、間接熱干化、直接—間接聯(lián)合熱干化三類。

A.直接熱干化：即熱介質(zhì)加熱以后，進(jìn)入熱干化機(jī)中與污泥直接接觸，使其溫度上升，水分蒸發(fā)，脫水減容。主要包括轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)、閃蒸式干化技術(shù)和帶式干化技術(shù)。但在這個(gè)過程之中，由于污泥與介質(zhì)直接接觸，所以自然而然會有污染，所以產(chǎn)生的熱蒸汽和廢水之后必須要經(jīng)過無害化處理。優(yōu)點(diǎn)在于蒸發(fā)速率快，脫水減容效果明顯，含固率能達(dá)到85%—90%。

B.間接熱干化：通過對熱傳導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用，熱介質(zhì)不再對污泥進(jìn)行直接加熱，而是通過加熱干化機(jī)機(jī)壁來使其內(nèi)部的污泥溫度上升，蒸發(fā)脫水減容。與直接熱干化相比，因?yàn)榻橘|(zhì)與污泥并不進(jìn)行直接接觸，不會產(chǎn)生污染，而且介質(zhì)也不將局限于氣體，也可用熱油進(jìn)行加熱，尾氣排放量小，避免二次污染，環(huán)保性強(qiáng)。當(dāng)相對的其加熱效果較差，蒸發(fā)脫水減容效果也弱于直接熱干化技術(shù)，主要包括轉(zhuǎn)盤式干化技術(shù)、立式多盤干化技術(shù)和漿葉式干化技術(shù)。

C.直接—間接聯(lián)合熱干化技術(shù)：就是對上面兩種技術(shù)的結(jié)合，同時(shí)進(jìn)行直接加熱和間接加熱，既能保證加熱效果，也能相對直接熱干化技術(shù)減少污染尾氣排放。主要包括流化床干化技術(shù)和渦輪薄層干化技術(shù)。

(2)生物干化技術(shù)：在供氧條件下，微生物利用污泥中的有機(jī)物進(jìn)行好氧呼吸，釋放出大量生物能，提高溫度，有利于蒸發(fā)干化，同時(shí)微生物的活動(dòng)活化污泥中的束縛水，使其更易蒸發(fā)，并最終在干燥空氣的作用下被帶出堆體。由于不需要外源加熱，也不會產(chǎn)生有污染的尾氣，所以這是一種經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的干化技術(shù)。據(jù)研究表明，對城市生活垃圾進(jìn)行生物干化以后，其含水率降低到53%，熱值可達(dá)12.28kj/g，且性質(zhì)穩(wěn)定，可作為生物燃料。此外，生物干化還有另一個(gè)優(yōu)勢在于加入了人為的過程控制，具體就是通過對堆體進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)促進(jìn)干化，已達(dá)到縮短干化周期的目的。

生物干化技術(shù)與好氧堆肥技術(shù)很相似，區(qū)別主要在于前者是以降低污泥含水率為主要目的，而后者則是為提高污泥有機(jī)物穩(wěn)定性和腐熱，堆肥化過程之中，污泥的理化性質(zhì)得到改善，同時(shí)含水率也同時(shí)降低，但為了維持其中微生物的活性，往往需要人為添加水分。所以周期要長于生物干化。

四、結(jié)語

綜上所述，可見，雖然目前熱干化仍然是國內(nèi)外應(yīng)用的最廣泛的干化技術(shù)，但由于生物干化具有的節(jié)能環(huán)保的天然優(yōu)勢，可以預(yù)見，在不久的將來，生物干化技術(shù)將會受到更為廣泛，更為深入的研究和了解。

[1]劉麒,張克峰,等.污泥生物干化研究進(jìn)展及應(yīng)用前景展望[J].環(huán)境科技,2013,26(6):67-70.

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王孟祺(1992.11-)，男，漢，四川省成都人，碩士研究生，天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，發(fā)酵工程專業(yè)，研究方向：現(xiàn)代釀造技術(shù)。