一種污泥干燥設備悄然興起
1、污泥穩定化處理的方法污泥處理與處置的目的主要有四個:一是穩定化,通過處理使污泥停止降解;二是無害化,殺滅寄生蟲卵和病原微生物;三是減量化,減少污泥zui終處置的體積,降低污泥處理及zui終處置費用;四是資源化和zui終處置,在處理污泥的同時實現化害為利、循環利用、保護環境的目的。
1.1 堆肥化堆肥是利用污泥微生物進行發酵的過程。在污泥中加入一定比例的膨松劑和調理劑(如秸桿、稻草、木屑或生活垃圾等),使微生物群落在潮濕環境下對多種有機物進行氧化分解并轉化為類腐殖質。研究表明,經過堆肥的污泥質地疏松、陽離子(CEC)交換量顯著增加、容重減少、可被植物利用的營養成分增加、病原菌和寄生蟲卵幾乎全部被殺滅。目前各國采用的堆肥方法有靜態和動態兩種,如自然堆肥法、圓柱形分格封閉堆肥法、滾筒堆肥法、豎式多層反應堆肥法等。污泥經堆肥化處理后,物理性狀改善,質地疏松,易分散,含水率小于40%,根據使用目的不同可以進一步經制粒、干燥后裝袋貯存。來自污水處理廠初次沉淀池和二次沉淀池(剩余活性污泥或者生物濾池污泥)的混合污泥通常含有60%～80%的有機物,如碳水化合物、脂肪、蛋白質,而且還含有大量的多種微生物,這種污泥在堆放時易自發地進行厭氧生物反應,產生異味并導致污泥脫水性質惡化。穩定化處理的目的就是充分利用污泥中的微生物降解污泥中的有機物質,進一步減少污泥含水量,殺滅污泥中的細菌、病原體等,消除臭味,使污泥中的各種成分處于相對穩定的狀態。穩定化的方法主要有堆肥化、干燥、厭氧消化等。
1.2 干燥干燥就是將已經脫水的污泥餅(含水率在75%左右)進一步降低其含水率,以利于貯存和運輸,避免因微生物的作用而發霉發臭,使污泥處于穩定狀態。干燥工藝除了zui簡單的日曬外,常用的是熱干燥技術,干燥熱源以蒸汽或導熱油作介質,間接給熱。熱干燥過程相當于對污泥作了1～2h的滅菌處理(干燥溫度≥95℃),完全可以達到殺滅病原菌的衛生要求。干燥后的污泥含水率在10%左右,可以使污泥處于穩定化狀態。干燥使污泥性能完全改善,干燥后的污泥量僅是zui初污泥量的4.5%,干燥污泥量熱值提高,相當于劣質煤,可提高污泥的有效利用價值。
1.3 厭氧消化厭氧消化主要是通過兼性厭氧細菌和厭氧細菌的作用使有機物分解,zui終生成以甲烷為主的沼氣,沼氣可作為燃料和動力資源,還可作為重要的化工原料。厭氧消化一般是在密閉的消化槽內,在30℃下貯存30天左右。目前的污泥厭氧消化處理中,大約只有一半的有機物轉化為甲烷氣體,如何提高污泥消化整體水平、提高產氣率與能源回收率,并盡量減少污泥體積,成為該領域的研究重點。目前的研究主要有利用各種前處理(堿處理、超聲波處理等)來改善污泥的厭氧消化性能、探索可靠的污泥厭氧消化處理工藝。此外,利用生物技術(如酶催化技術)來進一步提高污泥的產氣量也引起了研究者的重視。
2、污泥無害化處理的方法
污泥無害化處理往往包括在穩定處理之中,無害化處理的目的是去除、分解或者“固定”污泥中的有毒、有害物質(重金屬、有機有害物質)及消毒滅菌,使處理后的污泥在污泥zui終處置中不會對環境造成危害。主要滅菌的方法有加熱巴氏滅菌、加石灰、長期貯存(20℃,60天)、堆肥(55℃,大于30天)、加氯或者加其它藥品等
3、污泥減量化的方法
污泥焚燒的優點是可以迅速和zui大限度地實現減量化,它既解決了污泥的出路又充分利用了污泥中能源,且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用,有毒污染物被氧化,灰燼中的重金屬活性大大降低,焚燒灰可以作為建筑材料。缺點是高成本和可能產生污染(廢氣、噪聲、震動、熱和輻射)。污泥減量化分為質量的減少和體積的減少,前者包括穩定和焚燒,后者主要是指通過濃縮、脫水、干化使污泥的含水率降低。
4、污泥資源化利用及處置方式
4.1 污泥資源化利用城市污泥既是污染物又是一種資源,污泥經過減容、穩定和無害化處理后,可以作為資源綜合利用,如土地利用和熱能利用,污泥資源利用方案的選擇應根據環境衛生、資源回收、資源投入產出比和收益影響比四個方面進行。
4.2 污泥zui終處置污泥處置就是解決處理后污泥的zui終出路,現在我國對污泥的處置已采用了填埋、農用和園林、花卉綠化等方式。
4.2.1 填埋我國目前采取的污泥填埋一般是運至垃圾填埋場,與城市垃圾一起進行處置。這種填埋方式的問題是,污泥中的N、P和重金屬在無防滲情況下污染地下水,同時污泥填埋需要投入運輸和管理費用,并且填埋將占用大量土地,在目前我國城鄉耕地越來越少的情況下,顯然不符合社會持續發展的要求。
4.2.2 農用和園林、花卉綠化污泥中含有豐富的各種微量元素,如Ca、Mg、Cu、Fe等,施用在土地上可以改善土壤的土質,促進農作物和苗木花卉的增長。另外,施用污泥可以減少化肥和農藥的使用量,減少環境污染。
5、污泥脫水及干燥基礎原理
兩級熱交換裝置即熱交換裝置A和熱交換裝置B，所述熱交換裝置A和熱交換裝置B至少各自設置兩路相互隔離的通道，所述熱交換裝置A的通道出口與所述熱交換裝置B的通道入口連通;
5.1熱水解反應裝置，所述熱交換裝置B通道的末端出口與所述熱水解反應裝置的入口連通，所述熱水解反應裝置的出口與所述熱交換裝置B的第二通道入口連通，且所述熱水解反應裝置設置有蒸汽入口和出口;
5.2氧化反應裝置所述氧化反應裝置的入口與所述熱交換裝置B的第二通道出口連通，所述氧化反應裝置的出口與所述熱交換裝置A的第二通道入口連通，且所述熱水解反應裝置設置有氧氣入口和出口;
5.3固液分離裝置所述固液分離裝置的入口與所述熱交換裝置A的第二通道的出口連通。
5.4結構搭建進一步的是設置一個泥水混合裝置，所述泥水混合裝置的出口與所述熱交換裝置的通道前端入口連通。進一步的是所述固液分離裝置為一離心機，該離心機的液體出口連接設置一個分離液貯存罐。進一步的是所述分離液貯存罐與所述泥水混合裝置入口連通，在所述分離液貯存罐上設置排水口。
由于采用了上述結構，本發明提供的此種污泥處理方法及裝置，處理污泥步熱水解反應，反應溫度180℃～190℃，該溫度范圍對應的飽和蒸汽壓力為1.0MPa～1.25MPa，時間20min～60min，在此條件下污泥中大部分的有機質都可以充分水解;熱水解后的物料進入氧化反應裝置，氧化溫度為130℃～170℃，氧分壓為0.5MPa～1.0MPa，時間為3min～10min，在此條件下氧化反應裝置承受的zui大壓力亦小于1.6MPa，且充分水解的物料有機物大大簡化、難降解有機物減少，而氧化反應溫度130℃～170℃條件下，高氧分壓使氧氣溶解度大大提高，加之泥漿濃度高，且污泥的粘度也由于絮凝劑、菌膠團等的完全水解而顯著降低，這些因素都能使濕式氧化的速度加快，所以快速濕式氧化過程的時間可縮短至3～10min，濕式氧化的溫度降低能使氧分壓保持恒定(氧化溫度130-170℃)，氧化溫度過低，低于125℃會使水溶液的動力粘度增加較大，氧氣溶解度降低，影響氧化過程的反應速度，而氧化溫度高于200℃后，雖然氧氣溶解度增加顯著，但能耗水平和對設備的要求也成倍增加;氧化后的泥漿經熱交換裝置A降溫后進入離心機進行固液分離，分離液COD的范圍為20000-30000mg/L，SS小于100mg/L，一部分與原料污泥預混，調節污泥含水量至85%～90%，并可對污泥進行初步加熱，部分排放進入污水處理系統或單獨處理排放。此方法可以使污泥內微生物解體，結合水、細胞內水均脫出，經離心機分離后含水量降低效果顯著，含水率可降至35%至40%;包括引入的絮凝劑等有機物水解、氧化充分，有機質含量可削減15%至40%，得到的物料無菌、無臭、無害，分離液澄清，不會堵塞管道;重金屬從長鏈有機物上、菌膠團、微生物細胞內釋放進入分離液中，通過離心機實現固液分離后，重金屬的脫除效率可達60%以上，脫除效率高;該方法選取的反應溫度合適，同時設置熱交換裝置A和熱交換裝置B，使該方法節能;熱水解反應裝置和氧化反應裝置承受的壓力都為低壓，其條件要求和成本較低，適用性強，管理難度小;整個系統在封閉管道和反應器中，沒有高溫廢氣的產生，僅有污泥離開離心脫水裝置后散熱引起的氣味。
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