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工业淤泥快速分离脱水

污水处理所产生的污泥具有较高的含水量,由于水分与污泥颗粒结合的特性,采用机械方法脱除具有一定的限制,污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说,采用机械脱水可以获得20%-30%的含固率,所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高,具有流体性质,其处置难度和成本仍然较高,因此有必要进一步减量。此时,在自然风干之外,只有通过输入热量形成蒸发,才能够实现大规模减量。采用热量进行干燥的处理就是热干化。

分类

常见污泥的分类:
1.生活污水厂二沉池排出的剩余活性污泥;
污泥分类:属亲水性、微细粒度有机污泥,可压缩性能差,脱水性能差。
2.自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥;
污泥分类:属中细粒度有机与无机混合污泥,可压缩性能和脱水性能一般。
3.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合污泥,如造纸厂、印染厂、水洗布厂、石油化工厂、有机化工厂、肉联厂及啤酒厂等等;
污泥分类:属中细粒度混合污泥,含纤维体的脱水性能较好,其余可压缩性能和脱水性能一般。
4.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物理法和化学法产生的物化细粒度污泥,如电镀厂、线路板厂等等;
污泥分类:属细粒度无机污泥,可压缩性能和脱水性能一般。
5.工业废水处理产生的物化沉淀中粒度污泥,如钢铁厂脱硫除尘污泥、制碱厂盐泥、铝厂赤泥、陶瓷厂污泥、彩管厂污泥、石灰中和沉淀污泥等等;
污泥分类:属中粒度疏水性无机污泥,可压缩性能和脱水性能较好。
6.工业废水处理产生的物化沉淀粗粒度污泥:如洗煤厂尾泥、玻璃厂石英渣等等;
污泥分类:属粗粒度疏水性无机污泥,可压缩性能和脱水性能很好。

脱水

1.自然干化法
主要构筑物是污泥干化场,一块用土堤围绕和分隔的平地,如果土壤的透水性差,可铺薄层的碎石和砂子,并设排水暗管。依靠下渗和蒸发降低流放到场上的污泥的含水量。下渗过程约经2~3天完成,可使含水率降低到百分之八十五左右。此后主要依靠蒸发,数周后可降到百分之七十五左右。污泥干化场的脱水效果,受当地降雨量、蒸发量、气温、湿度等的影响。一般适宜于在干燥、少雨、沙质土壤地区采用。
2.造粒脱水法
水中造粒脱水机是发展的一种新设备。其主体是钢板制成的卧式筒状物,分为造粒部、脱水部和压密部,绕水平轴缓慢转动。加高分子混凝剂后的污泥,先进入造粒部,在污泥自身重力的作用下,絮凝压缩,分层滚成泥丸,接着泥丸和水进入脱水部,水从环向泄水斜缝中排出。最后进入压密部,泥丸在自重下进一步压缩脱水,形成粒大密实的泥丸,推出筒体。造粒机构造简单,不易磨损,电耗少,维修容易。泥丸的含水率一般在百分之七十左右。
在污水厂的污泥脱水过程中所产生的滤液,除干化床的滤液污染物含量较少外,其他都含有高浓度的污染物质。因此这些滤液必须处理,一般是与入流废水一起处理。
3.机械脱水法
通常污泥先进行预处理,改善脱水性能后再脱水。最通用的预处理方法是投加无机盐或高分子混凝剂。此外,还有淘洗法和热处理法。机械脱水法有过滤和离心法。过滤是将湿污泥用滤层(多孔性材料如滤布、金属丝网)过滤,使水分(滤液)渗过滤层,脱水污泥(滤饼)则被截留在滤层上。离心法是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。真空过滤机连续进泥,连续出泥,运行平稳,但附属设施较多。板框压滤机为化工常用设备,过滤推动力大,泥饼含水率较低,进泥、出泥是间歇的,生产率较低。人工操作的板框压滤机,劳动强度甚大,大多改用机械自动操作。带式过滤机是新型的过滤机,有多种设计,依据的脱水原理也有不同(重力过滤、压力过滤、毛细管吸水、造粒),但它们都有回转带,一边运泥,一边脱水,或只有运泥作用。它们的复杂性和能耗都相近。离心法常用卧式高速沉降离心脱水机,由内外转筒组成,转筒一端呈圆柱形,另一端呈圆锥形。转速一般在3000转/分左右或更高,内外转筒有一定的速差。离心脱水机连续生产和自动控制,卫生条件较好,占地也小,但污泥预处理的要求较高。机械脱水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脱水污泥的含水率和污泥性质及脱水方法有关。一般情况下,真空过滤的泥饼含水率为百分之六十至百分之八十,板框压滤为百分之四十五至百分之八十,离心脱水为百分之八十至百分之八十五。

工艺

典型的污泥处理工艺流程,包括四个处理或处置阶段。第一阶段为污泥浓缩,主要目的是使污泥初步减容,缩小后续处理构筑物的容积或设备容量;第二阶段为污泥消化,使污泥中的有机物分解;第三阶段为污泥脱水,使污泥进一步减容;第四阶段为污泥处置,采用某种途径将最终的污泥予以消纳。以上各阶段产生的清液或滤液中仍含有大量的污染物质,因而应送回到污水处理系统中加以处理。以上典型污泥处理工艺流程,可使污泥经处理后,实现“四化”:
(1)减量化:由于污泥含水量很高,体积很大,且呈流动性。经以上流程处理之后,污泥体积减至原来的十几分之一,且由液态转化成固态,便于运输和消纳。
(2)稳定化:污泥中有机物含量很高,极易腐败并产生恶臭。经以上流程中消化阶段的处理以后,易腐败的部分有机物被分解转化,不易腐败,恶臭大大降低,方便运输及处置。
(3)无害化:污泥中,尤其是初沉污泥中,含有大量病原菌、寄生虫卵及病毒,易造成传染病大面积传播。经过以上流程中的消化阶段,可以杀灭大部分的蛔虫卵、病原菌和病毒,大大提高污泥的卫生指标。
(4)资源化:污泥是一种资源,其中含有很多热量,其热值在10000~15000kJ/kg(干泥)之间,高于煤和焦炭。另外,污泥中还含有丰富的氮磷钾,是具有较高肥效的有机肥料。通过以上流程中的消化阶段,可以将有机物转化成沼气,使其中的热量得以利用,同时还可进一步提高其肥效。污泥浓缩常采用的工艺有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩等。污泥消化可分成厌氧消化和好氧消化两大类。污泥脱水常采用自然干化和机械脱水。常用的机械脱水工艺有带式压滤脱水、离心脱水等。污泥处置的途径很多,主要有农林使用、卫生填埋、焚烧和生产建筑材料等。
以上为典型的污泥处理工艺流程,在各地得到了普遍采用。但由于各地的条件不同,具体情况也不同,尚有一些简化流程。当污泥采用自然干化方法脱水时,可采用以下工艺流程:
污泥—→污泥浓缩—→干化场—→处置
也可进一步简化为:污泥—→干化场—→处置
当污泥处置采用卫生填埋工艺时。可采用以下流程:
污泥—→浓缩—→脱水—→卫生填埋
中国早期建成的处理厂中,尚有很多厂不采用脱水工艺,直接将湿污泥用做农肥,工艺流程如下:
污泥—→污泥浓缩—→污泥消化—→农用
污泥—→污泥浓缩—→农用
污泥—→农用
国外很多处理厂采用焚烧工艺,其中很多不设消化阶段,流程如下:
污泥—→浓缩—→脱水—→焚烧
省去消化的原因,是不降低污泥的热值,使焚烧阶段尽量少耗或不耗另外的燃料。

设备

1、板框式污泥脱水机:
工作原理:在密闭的状态下,经过高压泵打入的污泥经过板框的挤压,使污泥内的水通过滤布排出,达到脱水目的。
优势:价格低廉,擅长无机污泥的脱水,泥饼含水率低。
劣势:易堵塞,需要使用高压泵,不适用于油性污泥的脱水,难以实现连续自动运行。
2、带式污泥脱水机:
工作原理:由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层,从一连串有规律排列的辊压筒中,呈S形经过,依靠滤带本身的张力,形成对污泥层的压榨和剪切力,把污泥层中的毛细水挤压出来,从而实现污泥脱水。
优势:价格较低,使用普遍,技术相对成熟。
劣势:易堵塞,需要大量的水清洗,造成二次污染。
3、离心式污泥脱水机:由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成,污泥由空心转轴送入转筒,在高速旋转产生的离心力下,立即被甩入转鼓腔内。由于比重不一样,形成固液分离。污泥在螺旋输送器的推动下,被输送到转鼓的锥端由出口连续排出;液环层的液体则由堰口连续“溢流”排至转鼓外靠重力排出。
优势:处理能力大。
劣势:耗电大,噪音大,震动剧烈;维修比较困难,不适于比重接近的固液分离。
4、叠氏污泥脱水机:
由固定环,游动环相互层叠,螺旋轴贯穿其中形成的过滤主体。通过重力浓缩以及污泥在推进过程中受到背压板形成的内压作用实现充分脱水,滤液从固定环和活动环所形成的滤缝排出,泥饼从脱水部的末端排出。
优势:能自我清洗,不堵塞,可以低浓度污泥直接脱水;转速慢,省电,无噪音和振动;可以实现全自动控制,24小时无人运行。
劣势:不擅长颗粒大、硬度大的污泥的脱水;处理量较小。
5、螺旋压榨脱水机:
螺旋压榨脱水机的螺杆安装在由滤网组成的圆筒中,从脱水原料的入口至出口方向螺杆本体直径逐渐变粗,随着螺杆叶片之间的容积逐渐变小,脱水原料也逐渐被压缩。通过压缩使脱水原料中的固体和液体分离,滤液通过滤网的网孔被排出,流向脱水机下方的滤液收集槽后排至机器外部。
根据脱水原料的不同,也能够通过加热提高脱水效率。对脱水原料进行加热时,脱水机螺杆的内部为空洞结构,通过接入外部蒸汽对脱水机内部的脱水原料进行间接加热。
螺旋压榨脱水机的特征
1.能够实现连续脱水处理,因此前后的配套设备也能够进行连续处理,从而省去了复杂的操作控制。
2.结构简单,低转速,被驱动旋转的部件少,因此需更换的易损件少且维护费用低廉。
3.低转速,低噪音,无振动,可使用结构简单的机器安装台架。
4.低转速,所需运行动力小,因此日常运行费用低廉。
5.易实现密闭构造,能够简单地解决臭气问题并回收脱水处理时产生的气体。
6.结构简单,调节、检修部位少,日常管理作业简单。
7.结构简单,与其他种类的脱水机相比,综合费用低廉。

性能

脱水污泥含水率、脱水率、脱水后的含固率;
感官指标:脱水污泥固化性状(固形或塑形,滤饼强度)及粘结性(是否粘脱水器械)分散性(滤饼破断后能否连接)
污泥性状:颗粒粒径及分布、污泥浓度、有机物含量、菌胶团组成情况、污泥中水的形态及分布、污泥中胶体物多少;
脱水时条件:温度、pH值、粘度、比阻、ζ电位、;
预处理方法:重力沉降、酸碱处理、超声波处理、微波处理、磁化处理、表面活性剂物化处理、生化处理;
脱水工艺:沉降(含重力、离心力)、过滤、挤压、吸附(对液体份及极小微粒)、及两种或两种以上操作单元组合。
脱水设备:沉降离心机、厢式压滤机、带式压滤机、螺旋或转鼓或辊式挤压脱水机、辊式或带式吸附分离机。