1、污水處理廠中污泥處理的必要性
污水處理過程即通過物理、化學、生物等有效手段，去除污水中污染物。污水經(jīng)處理后排放，有效減少了水體污染，保護了水環(huán)境安全。
污水處理過程中，污染物部分被分解，以氣體等形式回歸自然；部分污染物被轉(zhuǎn)移，以污泥形式存在。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，包含了原污水中大部分污染物，成為了新的污染源。
污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要具有以下特點：
(1)體量大
未經(jīng)處理的污水廠污泥含水率高，經(jīng)普通濃縮后，污泥含水率仍在95%以上。
假定污泥產(chǎn)率系數(shù)均值為1.2tDS/104m3污水，普通濃縮后污泥含水率均值為97%，即每處理1萬m3污水，產(chǎn)生的污泥量高達40m3。全國每日污水處理量高達數(shù)億噸，意味著污泥量每日高達數(shù)百萬噸。
(2)危害強
城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要組成為有機物和微生物。部分有機物毒性大、難降解、易積累，危害性大;微生物中包含了大量的細菌、病毒真菌等，具有高致病性；同時有機物及微生物聚集，易產(chǎn)生危害性更強、波及范圍更廣的污染物。
部分工業(yè)廢水的污泥中含有大量的重金屬物質(zhì)，重金屬物質(zhì)不能被分解，會通過食物鏈的傳遞造成其在生物體內(nèi)累積，具有較大的危害性;重金屬與有機物結(jié)合，易產(chǎn)生毒性更強的物質(zhì)。
(3)污染廣
污水處理廠產(chǎn)生的污泥易變質(zhì)產(chǎn)生惡臭，會造成一定范圍內(nèi)的空氣污染;未經(jīng)處理的污泥具有高滲透性，對周邊的土壤和水體具有大范圍的污染能力。
綜上，污水廠中污泥的處理是十分必要，通過減量化解決污泥體量大的問題，通過穩(wěn)定化和無害化解決污泥危害強及污染廣的問題。污泥的處理能夠有效避免造成環(huán)境的二次污染，處理后的污泥通過綜合利用實現(xiàn)其經(jīng)濟價值，從而達到可持續(xù)發(fā)展的目的。
2、常用的污泥脫水工藝
2.1 常規(guī)壓力脫水工藝
壓力脫水工藝的原理是以壓力差作為推動力，分離污泥中的水分。被分離的水分主要為污泥顆粒間的間隙水，經(jīng)過常規(guī)壓力脫水后，污泥含水率可降至75~85%。
目前，污水處理廠中常用的脫水技術(shù)以機械壓力脫水為主，主要方法有以下三種：
(1)壓濾法;
(2)離心法;
(3)真空吸濾法。
為進一步降低污泥含水率，機械脫水工藝常與污泥改性技術(shù)聯(lián)用，如石灰改性+板框壓濾工藝，可將污泥含水率將至60%以下。
污泥改性與常規(guī)壓力脫水技術(shù)的聯(lián)用雖然能夠進一步降低含水率，但部分含水率的降低源自于改性藥劑的添加，對于污泥中實際水分的去除效果不高，并對污泥的后續(xù)處理與利用產(chǎn)生一定影響。
2.2 電滲透脫水工藝
電滲透脫水工藝的原理是以電場力為推動力，污泥顆粒表面與水分子表面帶有相反電荷，污泥顆粒與水分子在電場力的作用下分別向兩級移動，實現(xiàn)污泥與水分的分離，從而達到污泥脫水的目的。
電滲透脫水技術(shù)可作為污泥深度脫水工藝，將污泥含水降至60%。有試驗表明，利用電滲透脫水技術(shù)，將污泥含水率從80%將至60%，能耗為0.75kW·h/kg脫除水，作為單一的深度脫水技術(shù)，工藝能耗較高。
2.3 熱力脫水工藝
熱力脫水的原理是利用熱源，以熱交換的方式，汽化污泥中的水分，從而降低污泥含水率。
熱力脫水一般包括兩個過程：
(1)蒸發(fā)過程;
(2)擴散過程。
以上兩個過程交替并持續(xù)進行，最終實現(xiàn)污泥脫水的目的。去除污泥中存在形式不同的水分，能耗及去除速率各不相同。理論上，熱力脫水工藝可以去除污泥中除結(jié)合水外的其他水分。
在熱力脫水工藝中，熱源的形式，熱源利用率及污泥性質(zhì)對工藝的應用有較大影響。相關(guān)試驗數(shù)據(jù)表明，利用熱力脫水技術(shù)，將污泥含水率從80%將至60%，平均能耗為0.6~1.2kW·h/kg脫除水。同是，熱力脫水工藝在實際應用中需要特別注意尾氣的處理以及操作的安全性。
3、新型污泥脫水技術(shù)
通過對常用污泥脫水工藝的研究，并結(jié)合污泥脫水處理的實際工程運行情況，同時響應節(jié)能減排的環(huán)保政策，國內(nèi)出現(xiàn)一項新型污泥處理脫水技術(shù)——直接壓濾式污泥脫水。
3.1 技術(shù)流程
污泥(含固率20%)通過泥餅泵輸送至污泥料倉，污泥通過料倉下面布置的柱塞泵進行再分配，進入直接壓濾污泥脫水系統(tǒng)。
直接壓濾技術(shù)流程主要由四段組成：
(1)包泥段;
(2)預壓段;
(3)主壓段;
(4)泄壓段。
包泥段包好污泥的壓濾框通過自動滑軌依次轉(zhuǎn)入初壓系統(tǒng)進行初壓、程序化主壓濾系統(tǒng)進行液壓、自動缷泥系統(tǒng)進行卸泥，缷泥后的壓濾框轉(zhuǎn)運回包污系統(tǒng)，進入下一個循環(huán)，整個過程通過液壓自控系統(tǒng)自動控制。
直接壓濾污泥脫水工藝流程如圖1所示。
其中包泥段運行時間為2.6~3h;預壓段壓力5~10t，運行時間2.6~3h，污泥含固率為25%;主壓段壓力300~500t，運行時間2.6~3h，污泥含固率40%以上;卸泥段運行時間2.6~3h。
卸泥系統(tǒng)卸下的含固率40%以上的泥餅，由螺旋/鏈板輸送機輸送至后續(xù)工藝段。
3.2 技術(shù)設(shè)備組成
直接壓濾式污泥脫水設(shè)備主要包括以下系統(tǒng)：
(1)自動包污系統(tǒng);
(2)初壓系統(tǒng)程序化主壓濾系統(tǒng);
(3)自動缷泥系統(tǒng);
(4)輸送系統(tǒng);
(5)儲存系統(tǒng)。
其中，各部分系統(tǒng)構(gòu)成如圖2~4所示。
3.3 技術(shù)特點及優(yōu)勢
以廣東潮州市某污水處理廠污泥處理系統(tǒng)為例，該廠污泥產(chǎn)量為80m3/d(含水率80%)，經(jīng)深度脫水后，污泥含水率降至60%。
工程采用直接壓濾式脫水技術(shù)，設(shè)計采用2套設(shè)備，每套設(shè)備處理量為40m3/d。
通過對該工程設(shè)計實例的分析總結(jié)，直接壓濾式深度脫水工藝具有以下技術(shù)特點及優(yōu)勢。(1)占地小
單組直接壓濾脫水設(shè)備占地面積僅為50m2，工程深度脫水機房設(shè)計尺寸為23.5m×14.0m，直接壓濾脫水技術(shù)解決了實際工程污泥處理區(qū)域用地緊張的問題。
(2)能耗低
工程能耗測算表如表1。
折合每噸干污泥耗電量約為295kW·h，遠低于同等處理程度下的電滲透及熱力脫水工藝能耗。
(3)出泥性質(zhì)好
污泥深度脫水過程中，不需向污泥額外添加藥劑及輔料，脫水過程對污泥特性基本不產(chǎn)生影響，利于污泥后續(xù)的處理和處置。
實際工程后續(xù)采用好氧堆肥技術(shù)，對污泥進行進一步干化，直接壓濾深度脫水技術(shù)保證了后續(xù)處理工藝的運行效果。
(4)投資運行成本低
實際運行中，單位電費按0.7元/度計，綜合考慮耗材費、設(shè)備維護費，運行人員工資等，總運行成本測算費用約為540元/tDS，運行成本低。(其中維護費按設(shè)備投資的2%計，主要耗材有液壓油、液壓配件、氣動閥配件、濾布、探頭等，成本費用未包含利潤、稅收、折舊、財務成本等)。
(5)運行自動化程度高
直接壓濾深度脫水系統(tǒng)的包泥、預壓、主壓和卸泥四段工藝流程均為自動化運行，隨著工藝技術(shù)的不斷改進，濾膜也可以實現(xiàn)在線自動清洗，即直接壓濾深度脫水工藝可以實現(xiàn)全過程自動化運行。
(6)環(huán)境友好
污泥經(jīng)直濾系統(tǒng)深度脫水后，產(chǎn)物包含兩部分，一部分為脫水后的污泥，一部分為從污泥脫出的污水。污泥作為主要產(chǎn)物，進行后續(xù)處理和利用;污水作為廢棄產(chǎn)物，經(jīng)排水溝排至廠區(qū)污水系統(tǒng)，回流污水提升泵房進行統(tǒng)一處理，不產(chǎn)生額外污染。
4、結(jié)語
直接壓濾式深度脫水技術(shù)是在傳統(tǒng)脫水工藝上，結(jié)合我國國情，開發(fā)出的一種新型技術(shù)，與脫水效能相同的其他工藝對比，在能耗、自動化程度、出泥性質(zhì)及環(huán)境友好等方面具有一定的優(yōu)勢。該技術(shù)能夠?qū)Τ擎?zhèn)污水污泥、工業(yè)廢水污泥具有良好的脫水效果，且在江蘇、河南等地均有成功的運行案例，直接壓濾式深度脫水技術(shù)在污泥處理中具有良好的應用前景。( >
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