劉傳龍 陳琛 張弛

十堰市工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測所 湖北十堰 442000

1 技術背景

污水處理廠產(chǎn)生的污泥難以處置，堆棄污染環(huán)境，焚燒浪費資源，將污泥與頁巖質(zhì)渣土配合制成污泥燒結磚成為一種很好的解決方案，污泥渣土自身具有熱值的特點，可以減少能耗，降低成本，變廢為寶，節(jié)約保護耕地，但污泥含水率高、難以脫水干化，嚴重制約了污泥的工業(yè)化應用，本文就筆者主持的2019年十堰市科學技術研究開發(fā)計劃項目“污泥在燒結磚生產(chǎn)中的綠色化應用”中對污泥干化脫水問題研究探討，分析總結污泥干化(含水率降至30%以下)解決方案[1]。

2 污泥特性及干化問題分析

2.1 污泥成分及特性

污泥是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機殘片、細菌菌體、高分子有機膠體、無機顆粒等組成的極其復雜的非均質(zhì)體。

污水廠污泥中含有大量水分（約80%），通過機械物理壓榨脫水極限含水率仍在50%左右，此時污泥成團，難以與其他物料混合分散均勻而影響摻量和產(chǎn)品質(zhì)量。

一定量的碳、氮、硫元素及大量有機物、微生物（約8%），藻類、原生物、細菌、真菌等微生物消化分解污泥中的養(yǎng)分產(chǎn)生硫化氫、氨、腐胺類等，這是污泥散發(fā)刺激性氣味的主要來源，對生產(chǎn)制作過程和環(huán)境造成污染。

污泥中還含有二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵等氧化物、重金屬及其他金屬、非金屬元素構成的無機化合物（約12%），此類物質(zhì)為煅燒形成燒結磚硅酸鹽等礦物結構的有效成分。

2.2 污泥干化的問題分析

（1）壓榨脫水難點分析。污水處理廠出廠污泥含水率高達80%，遠遠高于GB/T 25031-2010《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》規(guī)定的40%以下，需要進行大量脫水處理，采用壓榨方式脫水含水率無法達到50%以下。壓榨脫水率無法提升的主要原因在于污泥中含有的大量細菌真菌等具有細胞壁結構的微生物體內(nèi)大量水分無法通過擠壓滲出，高分子沉降絮凝劑的帶入使其保水性能性能極大增強，直接影響了擠壓脫水效率。

（2）烘干難點分析。由于污泥含水率高且呈絮凝狀凝聚成團，利用現(xiàn)有烘干設備消耗能源干燥脫水存在熱效率低下，能源消耗高，干燥成本居高不下，難以實現(xiàn)工業(yè)化應用[2]。

（3）生產(chǎn)過程污染難點分析。根據(jù)對污泥成分的分析可知，污泥中存在的無機和有機碳、氫、硫、氮、氯、氟及微生物在運輸、儲存、使用環(huán)節(jié)氧化、腐化生成一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等氣體以及烴類、苯類等有機污染物，可能還會生成少量硫化氫、氯化氫、氟化氫等氣體，污泥中散發(fā)刺激性氣味，造成空氣污染。還存在細菌和活性病原體感染生產(chǎn)崗位人員的實際問題。

3 污泥干化解決方案

（1）根據(jù)本地污泥情況，破壁劑破壁壓濾、窯爐廢煙氣烘干相結合的方法干化污泥，采用吸附化學法、濕式吸收氧化法相結合除臭。吸附化學法是指使用具有吸附性的材料吸附污泥中有異味的物質(zhì)達到凈化作用，此處選用絮凝劑KAICS0472.12、聚丙稀酰胺PAM，其本身只含有碳氫氮元素，在煅燒過程中不會產(chǎn)生污染氣體，運用其易溶于水且具有較好的吸附能力作為吸附劑、增稠劑，使污泥在壓榨過程中更易泵送更易出水。

（2）濕式吸收氧化法是針對污泥臭氣的主要成分，以清水、酸堿溶液、強氧化劑溶液或有機溶劑作為吸收液，組成多級反應系統(tǒng)，對含氮化合物、含硫化合物及有機物等污染物進行氧化反應，使其失去本身有機性質(zhì)。經(jīng)試驗驗證，生石灰（CaO）作為吸收液和破壁劑是有效選擇，氧化鈣易與水反應生成強堿氫氧化鈣Ca（OH）2，迫使微生物體殼壁破裂脫水的同時與其他異味物質(zhì)反應，達到破壁后提高壓榨脫水率和消殺細菌的作用，破壁劑的使用，可提高出水率5%～8%，菌落總數(shù)大幅度下降。

（3）利用燒結磚隧道窯爐高溫廢氣和自主研發(fā)的“熱流對沖運動鏈板負壓烘干篩床”方式烘干污泥，可以實現(xiàn)污泥干化含水率30%以下目標。“熱流”即燒結磚隧道窯爐高溫廢氣；“對沖”即物料流與熱流形成對沖運動；“運動鏈板”即物料由水平運動轉(zhuǎn)化為垂直運動的輸送裝置；“負壓”即烘干室采用尾部抽風形成負壓操作；“烘干篩床”即物料床采用篩孔設計，熱流穿過篩孔與物料實現(xiàn)熱交換。熱流從烘干室底部進入，經(jīng)多次穿篩床向上運動，由烘干室上部抽風機排入窯爐，干燥室內(nèi)形成負壓狀態(tài)，水的飽和溫度更低更利于水分蒸發(fā)。干燥室排出的含有二噁英等有害氣體經(jīng)再次入窯煅燒而轉(zhuǎn)化為無害氣體排出，改善了生產(chǎn)環(huán)境，減輕對環(huán)境的污染[3]。

4 工藝過程控制

（1）含水率80%的污泥運送至污泥儲存池，通過閘門自流到的使用池，流態(tài)污泥通過閘門流進污泥調(diào)理池。對污泥加入添加劑絮凝劑KAICS0472.12、聚丙稀酰胺PAM、氧化鈣CaO（比例為1：1：400），通過生物流動系統(tǒng)使藥劑進入調(diào)理罐中，調(diào)理8-12小時使藥劑達到最佳使用狀態(tài)，兌入廢水稀釋調(diào)理，利用調(diào)理池中的攪拌裝置將污泥攪拌均勻，添加劑摻入量控制在0.8‰。

（2）由高低壓螺桿泵和高壓陶瓷柱塞泵將調(diào)理池中污泥通過先低壓再高壓，即從0.1MPa逐步升至1.6MPa的方式送進板框隔膜壓濾機，在進入板框隔膜壓濾機對污泥進行第一次脫水，耗時1小時30分鐘完成第一次脫水。

（3）利用立式多級泵(1.2Mpa壓力)對濾板進行充水，濾板膨脹壓縮，使污泥進行二次脫水，在經(jīng)過1小時30分鐘的高壓狀態(tài)（1.2MPa壓力）后完成二次脫水，此時污泥成餅狀含水率為50%左右。脫出來的廢水進入污水集中收集池中，部分廢水兌入陳化物料中，部分廢水循環(huán)至調(diào)理池再次使用，剩余部分廢水通過凈化后由管道排出。

（4）由機械將泥餅裝入泥餅料倉，通過料倉底部按1.7t/h的速度將泥餅連續(xù)送入干燥室頂部于鏈板篩床，四層鏈板篩床相互反向水平運動，污泥物料通過鏈板篩床接送向下運動，在干燥室內(nèi)運動70～90分鐘后從干燥室底部送出，此為物料傳送系統(tǒng)。制磚窯爐高溫廢氣經(jīng)冷卻通道降至200℃，入烘干室溫度應控制在250℃以下，超過300℃有形成二噁英的風險。200℃左右的窯爐尾氣由干燥室底部進入，透過鏈板篩床孔洞向上流動帶走泥餅水分，由干燥室頂部50000m3/h的排潮風機送回煅燒窯爐，使整個烘干室成為密閉負壓環(huán)境，此為熱流體系統(tǒng)。通過物料傳送系統(tǒng)和熱流體系統(tǒng)組成污泥烘干室逆向雙流體系統(tǒng)流水線，烘干后的污泥含水量降至30%以下。

（5）污泥烘干室出口物料含水率的控制，可以通過調(diào)節(jié)投料量、鏈板運行速度、抽風壓力來實現(xiàn)。篩床孔洞大小由物料含水率確定，含水率越小，孔洞越小，保證在不漏料的前提下提高通透率。

5 結語

針對 “污泥在燒結磚生產(chǎn)中的綠色化應用”中污泥干化、工業(yè)化改造的難點進行分析并提出可行方案，采用氧化鈣作為微生物細胞壁破壁劑提高污泥壓榨出水效率并消殺菌落和熱流穿透運動鏈板篩負壓烘干室方式烘干污泥，充分利用燒結磚窯爐高溫尾氣烘干污泥為創(chuàng)新技術核心，可將污泥含水率從80%降至30%，年處理80%含水率污泥6萬余噸，同時兼顧生產(chǎn)成本及節(jié)能環(huán)保，顯現(xiàn)出較好的社會經(jīng)濟效益，對污泥綠色化應用有著重大意義。