污泥深度脱水及低温除湿污泥干化新技术的应用.docx

污泥深度脱水及低温除湿污泥干化新技术的应用0引言污泥是污水处理过程当中必然产生的最大副产物其中富集了污水中的有机物、盐和大量的磷、氮等物质以及病毒性微生物、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质具备较大的环境危害。随着我国城市污水处理率逐步提高和新的污水处理厂数量不断增加污水处理厂污泥的产量急剧增加。截至2022年9月全国共有污水处理厂3976座污泥年产量超过3×107吨成为全球最大的污泥产生国。另一方面我国污泥处理起步较晚早期的污水处理厂建设存在严重的“重水轻泥”现象污泥处理处置单元不完善导致大量污泥“积压”未得到合理安全的处理处置[1]。我国大多污水厂早前建设的污泥处理方式仍以浓缩后再进行压滤脱水或离心脱水为主相当一部分污水厂甚至没有浓缩或脱水设施。前期调查表明污水处理厂出厂污泥的含水率一般都在80%左右污泥中的水分接近干污泥的8倍。污水处理厂不仅在污泥脱水工艺技术方面落后更严重的是脱水后的污泥随意倾倒造成土地资源的浪费和严重的环境污染。近几年以来我国政府非常重视污泥的处理处置工作相继颁布了一系列条例和办法力图在政策和技术层面解决污泥的环境问题。我国《水污染防治行动计划》（国发[2015]17号）提出：现有污泥处理处置设施应于2022年底前基本完成达标改造地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2022年底前达到90%以上。污泥处理以减量化、稳定化、无害化和资源化为主要原则目前主要有填埋、焚烧、土地利用、污泥农用、能源化利用和综合利用等处置方法。然而无论填埋、焚烧、农业利用还是能源利用污泥深度脱水减量化都是极为关键的第一步[2]。采用污泥深度脱水技术不仅为后继处置带来方便也能兼顾污泥处理处置过程的经济和环境平衡逐步在污泥处置领域得到了共同的认可。1污泥深度脱水技术现状污泥深度脱水是指通过物化调理、真空、加压或干燥等技术对含水率较高的污泥进行进一步脱水至含水率60%以下甚至更低。通过使用污泥深度脱水技术不仅使得污泥总的数量和体积大大降低同时极大减少后续处置资本投入和运输管理费用更重要的是使污泥后续处置途径更为广泛。深度脱水后的污泥具备一定的热值可作为电厂低品位的燃料和水泥生产过程当中的熟料实现稳定、无害化处置和资源化利用。即使进行填埋也能大幅减少土地占用和环境污染[3]。污泥深度脱水技术在国外起源较早随着环保政策的不断严格和污泥处理处置领域技术进步近几年在国内逐步得到重视并有一定范围的应用。一般认为污泥中的水分有自由间隙水、毛细水、吸附水和内部水四种结合形式。从经济的角度出发机械脱水是一种相对节能的方式但机械脱水只能去除间隙水和毛细水对后两种形式的水去除效果差所以一般需要预先对污泥进行调理。1.1污泥调理污泥调理是污泥深度脱水的关键步骤。污泥的预处理调理主要有化学调理、物理调理和生物调理方法。研究表明可以通过添加絮凝药剂提高污泥的沉降性能或添加骨架构建体以增强污泥的可压缩性从而促进污泥胞外聚合物中的水分释放或使污泥中水分的形态得以转化[4]。化学调理是目前应用比较广泛的污泥调理技术方法其次是污泥热水解等物理调理技术。污泥热水解是在150-170℃压力低于1.25kPa工作条件下使污泥中部分微生物细胞受热膨胀而破裂释放出蛋白质、矿物质以及细胞膜碎片的技术。由于细胞结合水被释放污泥的脱水性能得到改善同时避免投入难生物降解或有毒有害脱水剂对环境造成的二次污染有利于后续污泥减量化和资源化利用[56]。1.2高压机械脱水自动高压隔膜压滤机是一种间歇式污泥深度脱水设备在城镇污水处理领域已有多年的应用历史具备深度脱水效果好适应性广的特点能够有效将滤饼内的间隙水分离出来最终污泥含水率可以降到60%甚至50%左右。该设备采用机、电一体化设计制造结构合理操作简单能够实现无人操作自动运转自主创新研发的聚丙烯高压隔膜滤板压榨压力可达到4.0MPa[7]。目前市场上应用比较成熟的污泥深度脱水设备还有弹簧钢制滤板压滤机、钢带式压滤机和新型高压压滤脱水机等设备零部件可以达到更高的工作操作压力脱水效果可以得到进一步提升。高压机械脱水设备能够直接一步到位将高含水率的污泥（97%）脱水至50%以下在低浓阶段脱水效率高能耗较低；但压榨时间长不能连续出料单台设备处理能力不大设备所需数量较多且需添加一定量的石灰等调理剂这即增加了成本也违背了减量化处理处置的初衷[8]。1.3热干化污泥热干化是指通过污泥与热媒之间的传热作用脱除污泥中水分的工艺过程用于进一步降低常规机械脱水污泥的含水率。热干化按温度分类有三种方式即低温干化（90℃以下）、中温干化（90-180℃）和高温干化（200℃以上）。根据热量传递方式的不同污泥干化设备分为直接加热和间接加热两种方式。目前应用较多的干化设备包括流化床、带式干化、桨叶式干化、卧式转盘式干