图1-3 东郊污水处理厂2003-2004年脱水污泥含水率(%)
上图可见脱水污泥含水率春夏季节较低,秋冬季节较高。经分析可能与春夏季节污泥温度较高,絮凝剂溶解较好,污泥絮凝效果较好有关。经过我们不断的摸索和研究,逐渐掌握了脱水机的操作运行规律,采用了溶解性好,粘性大的絮凝剂,在保证污泥脱水效果的前提下,逐渐减少絮凝剂用量,即减少了生产成本(见表1-3)。
表1-3 污泥处理量与絮凝剂消耗量对照表
2. 污泥处置技术研究
2.1 咸阳路污水处理厂污泥干化系统的概况
咸阳路污水处理厂(2005年投入运行,设计处理量45万吨/天),污泥采用先中温消化(尚未运行),再离心脱水的工艺处理。其中100吨/天的脱水污泥(含水率75%)采用美国U.S.Filter/Davis制造的两套污泥干化系统处理。该系统通过将污泥干化到含水率≤10%,实现污泥减量化、稳定化、无害化。干化后生产出的产品符合美国环保局(EPA)503A级标准,可应用于土壤改良修复,肥料添加剂或建筑材料等方面。
根据设计两套污泥干化系统处理能力分别为50吨湿泥/24h每天(14吨干泥/24h每天),其进料为75%含水率经厌氧消化离心机脱水后的市政污水污泥。干化后含水率≤10%,成粒状为1-4mm左右的颗粒,比脱水污泥(含水率75%)减容2/3以上,并且消灭了致病菌和杂草种子,成品稳定无臭,可长期保存。完全达到污泥稳定化、减量化、无害化的目的。干燥度也可以根据需要控制在10-50%的含水率。
其工艺流程为:脱水后的污泥送至干化机的进料斗,通过螺旋输送器送至干化机内,螺旋输送器可变频控制定量输送。干化机有转鼓和线形翼片螺杆组成,转鼓通过燃烧炉加热,转鼓最大转速为1.5转/分钟,翼片螺杆通过循环热油传热,最大转速为0.5转/分钟。转鼓和翼片螺杆同向或反向旋转,污泥可连续前移进行干化。转鼓沿长度方向分布为三个燃烧炉温度区域,分别为370℃,340℃和85℃。翼片螺杆内的热油温度为315℃。转鼓经抽风,其内部为负压,水汽和尘埃无法外逸,污泥经过转鼓和翼片螺杆前移并经加热被逐步烘干并磨成粒状。在转鼓后端低温区经过S形空气止回阀由干泥螺杆送至储泥斗仓或外运卡车。污泥在系统的停留时间为2.5-5.0小时,热量利用率为78%。污泥蒸发出的水汽通过系统抽风机送至冷凝和洗涤吸附系统,其尾气排至污水厂生化系统而冷凝水和冷却水混合后直接排放至污水厂的预处理构筑物。
每套干化系统操作配套要求为:
1. 电源:100A,380V-3相交流电,30A,220V单相交流电。系统平均运行功率为73kw。
2. 冷却水:152m3/天,可采用粗滤后的二沉池出水。
3. 燃气: 天然气2060 m3/天(5000-5200千卡/立方米)或沼气(60% CH4)2757-2950 m3/天(需配套沼气脱硫净化装置)。
4. 占地面积:20m×15m×6m。
5. 地面排水系统和尾气排放系统。
该系统结构简单。热能利用率高,无需回收废热能。技术先进,成熟可*,操
作安全、方便。全自动运行监控,无需专人管理。全封闭装置,无危险性气体散发。占地小,易扩容。可变废为宝,产生经济效益。
咸阳路污水处理厂目前采用离心脱水,污泥含水率在65-72%之间,有机质55%左右。干化设备正在进行安装、调试阶段,2005年底即将投入运行。脱水污泥干化后热值估计在2800千卡/kg左右(但经过消化后会低于该值),相当于劣质煤,可作为辅助燃料代替部分煤。若重金属不超标,凭借其较高的氮磷钾含量,也可作农作物或园林绿化基肥使用。
2.2 未来咸阳路污泥处理厂污泥处置项目技术规划
咸阳路污泥处置厂项目厂址位于咸阳路污水处理厂西侧,占地面积约9公顷。处理对象是纪庄子、咸阳路和北仓三个污水处理厂产生的脱水污泥。计划采用的处置工艺为完全干化加部分焚烧工艺。工艺流程图(图1-4)如下:
图1-4 工艺流程图
该项目干化设备采用流化床式或转鼓式干化系统,处理能力为550吨脱水污泥/天。污泥干化后含水率由78%降到10%以下。焚烧设备采用流化床式焚烧炉,主要燃料为干化污泥,产生的余热可回用于干化系统。这样不但充分利用了污泥中的热能,还节约了能源,降低了运行费用。除臭系统计划采用创业环保研发中心开发的专利技术设备。
3. 污泥资源化研究
污泥资源化是污泥处置的最终出路,通过资源化可将污泥变废为宝。污泥资源化的前提是污泥的减量化,稳定化、无害化。市政污泥(指未消化脱水污泥,含水80%左右,下同)资源化的优势在于:原料成本为零,富含有机质及氮、磷、钾。有相当于劣质煤的热值;劣势在于:含水率过高,体积大,有恶臭,含大量致病微生物、杂草种子,部分重金属含量偏高或超标,人们对污泥资源化产品接受度还普遍较低等。尤其对进水中工业污水占较大比例的污水处理厂的污泥,部分重金属超标是制约其资源化的主要因素。
3.1 污泥土地利用
污泥中含有丰富的有机质,是一种有价值的有机肥料。但污泥中还含有许多有害物质(盐分、重金属、有毒有机物等),这些物质进入到土壤中,可能会对土壤—植物系统,地表水、地下水系统产生影响,对自然环境与人类健康会造成长期的潜在的风险。