污泥濃縮脫水一體化技術(shù)應用探討
行業(yè)動態(tài)
在城市污水處理過程中，必然產(chǎn)生大量含水量很高的污泥，它具有容量大、不穩(wěn)定，易腐敗、有惡臭的特點，如不加處理，任意排放，將引起二次污染。隨著城市的不斷發(fā)展，許多城市都在建設(shè)城市污水處理廠，因此，污泥量將會不斷增加。合理地選擇污泥處理方法，不僅可以促進污水處理廠的建設(shè)，改善環(huán)境，同時可以起到變廢為寶，合理利用生物能源，改良土壤的作用。
目前，從國外到國內(nèi)，污泥處理的方法主要從四個方面去考慮。一是穩(wěn)定化，消除惡臭；二是無害化，殺死蟲卵及病菌；三是減容化，便于運輸處置；四是利用，實現(xiàn)污泥資源化。本文就污泥減容化作進一步的探討。
1 污泥減容化的目的及方法
污水處理廠在運行過程中將產(chǎn)生大量的污泥，隨著污水處理工藝的不同，其污泥量也不盡相同，但是有一個共同點就是體積大，含水率高。一般，初沉池產(chǎn)生的污泥含水率在95%～97%左右，二沉池沉淀下來的剩余污泥（活性污泥法）含水率達99.2%～99.6%。由于體積大，含水率高，在處理時，基建投資高，運行成本大，運輸處置費用高。因此，污泥處理首先應將其容積減小，要想減小污泥容積，就必須降低污泥中的含水率。目前采用的方法大多為濃縮和脫水工藝。
污泥濃縮一般采用重力濃縮，設(shè)置污泥濃縮池，一般停留時間為12h以上，濃縮池設(shè)置污泥濃縮機，以提高濃縮效果。經(jīng)過濃縮以后的污泥，含水率在97%左右。對于設(shè)置污泥二級消化系統(tǒng)的污泥處理工藝，其二級消化池的主要功能也是濃縮，消化前還需加濃縮。近年來，許多污水處理廠開始采用二級濃縮，一級消化的處理工藝，既不降低濃縮效果，又可節(jié)省基建投資，如太原楊家堡污水處理廠、天津東郊污水處理廠、淄博污水處理廠、青島海泊河污水處理廠等都采用此種工藝，經(jīng)過二級濃縮后，污泥含水率可降至95%左右。
污泥脫水已經(jīng)從空氣干燥自然脫水發(fā)展為機械脫水。經(jīng)過濃縮后的污泥在進入壓濾機前，投加絮凝劑，提高絮凝效果。經(jīng)過機械脫水以后，污泥含水率降為70%～80%，體積為原來的1/4～1/6。
2 傳統(tǒng)污泥濃縮脫水工藝的缺陷
2.1 基建投資大
傳統(tǒng)的污泥濃縮脫水工藝，一般將濃縮、脫水兩道工藝分開進行。濃縮過程一般通過設(shè)置單獨的污泥濃縮池來完成。無論是一級濃縮還是二級濃縮，濃縮時間都比較長，并且需要配置相應的機械設(shè)備。對于管理水平較高的污水處理廠，濃縮池還需要配置一定的自控儀表，以便于運行管理。脫水段單獨設(shè)置脫水機房。這樣，造成了污泥濃縮脫水基建投資比較大。
2.2 管理復雜
由于傳統(tǒng)重力濃縮池停留時間達12h以上，池內(nèi)污泥基本上處于缺氧和厭氧狀態(tài)，有利于厭氧菌的滋生。特別是對于二沉池排出的剩余污泥，單獨進行重力濃縮容易出現(xiàn)污泥上浮現(xiàn)象，濃縮效果不太理想，給運行管理帶來許多不便。
2.3 污泥易流失
由于污泥含水率比較高，比重與水接近，泥水分離過程緩慢，較難出現(xiàn)嚴格的泥水分界面。再加上池體本身的構(gòu)造原因，容易使部分污泥隨著上清液排出池外，重新在污水處理系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，加重了污水處理系統(tǒng)的負擔，對出水效果產(chǎn)生影響，降低污泥的回收率。
2.4 降低污水廠除磷效果
采用傳統(tǒng)重力濃縮降低污泥含水率，對整個污水處理廠的除磷效果產(chǎn)生不良影響。污水處理工藝中，去除磷的方法是通過系統(tǒng)經(jīng)常排放剩余污泥，被細菌攝取的磷也隨著污泥排出系統(tǒng)，以達到從污水中除磷的功效，從而保證出水效果。排放的剩余污泥在進入污泥濃縮池以后，由于在厭氧狀態(tài)下停留很長時間，磷會被重新釋放出來，然后通過上清液的排除，重新進入污水處理系統(tǒng)中。沒有隨上清液排出的磷，隨著濃縮以后的污泥進入污泥脫水系統(tǒng)，通過帶式脫水機的擠壓，隨著濾液也回到了污水處理系統(tǒng)。一般觀點認為，污泥在厭氧狀態(tài)下停留7h左右，大部分的磷將釋放。這樣必然造成磷在整個污水處理系統(tǒng)中循環(huán)，系統(tǒng)中磷的濃度升高，影響出水效果。
3 污泥濃縮脫水一體化技術(shù)
針對傳統(tǒng)污泥濃縮脫水工藝存在的缺陷，隨著污泥處理技術(shù)的進步和工藝發(fā)展的需要，污泥濃縮脫水一體化技術(shù)應運而生，并且逐漸得到應用。國外于20世紀70年代投入研制，目前已廣泛用于城市污水處理廠污泥處置過程中。國內(nèi)從20世紀90年代末期開始進行該技術(shù)的研究和應用，并于2000年4月在合肥市王小郢污水廠投入工業(yè)性應用，取得了良好的運行效果，對加快城市污水處理廠建設(shè)起到了積極的作用。
3.1 基本原理
污泥濃縮脫水一體化技術(shù)是將過濾濃縮和壓榨脫水技術(shù)二者有機的結(jié)合起來，實現(xiàn)污泥減容的連續(xù)運行。它將傳統(tǒng)的污泥濃縮池用污泥濃縮機來代替，并與帶式壓榨機組合為一體，形成一體化設(shè)備。污泥濃縮主要依靠一條繞在輥筒上的濾帶形成比較長的重力脫水區(qū)，實現(xiàn)污泥快速重力脫水濃縮。污泥在進入污泥濃縮機前，加藥調(diào)質(zhì)，絮凝后的污泥進入濾帶上部，在重力作用下游離濾液通過濾帶的作用向下排，過濾后的污泥進入布料區(qū)，在布料區(qū)設(shè)置高效翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，使得濃縮后的污泥自由進入帶式壓濾機進行壓榨脫水和預壓。在帶式壓濾機階段，通過對濃縮后的污泥進一步壓榨脫水，使污泥成餅狀外運。
3.2 污泥含水率變化
污泥濃縮脫水一體化技術(shù)解決了濃縮段與壓濾段對不同情況下的水力負荷和固體負荷的適應性問題，并且將其成功地分開處理，使其適應性更為廣泛。當進入系統(tǒng)的污泥含水率為98.5%～99.5%時，經(jīng)過濃縮段以后，污泥含水率降為95%左右，污泥回收率大于等于99%；經(jīng)過壓濾段后，污泥含水率變?yōu)?5%～78%，污泥回收率大于等于97%。
3.3 主要特點
污泥濃縮脫水一體化技術(shù)較傳統(tǒng)的污泥濃縮和污泥脫水工藝具有許多特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
3.3.1 濃縮效果好
由于采用了濃縮前投加絮凝劑的方法，有效地解決了污泥濃縮后進入壓濾段的銜接問題，提高了濃縮效果，因為污泥濃縮屬于壓縮沉淀，主要是將顆粒間的空隙水排除，以達到降低體積。
3.3.2 除磷效果好
將傳統(tǒng)重力濃縮池用帶式濃縮設(shè)備進行替代，污泥停留時間短，使得污泥中細菌來不及重新釋放磷，濃縮后的污泥已進入壓榨脫水階段，使磷基本上保留在泥餅中，游離液中磷的含量極低，可以減輕全廠除磷的負擔，提高污水廠總體運行效果。
3.3.3 節(jié)省投資，減少占地
采用濃縮脫水一體化設(shè)備，可以將傳統(tǒng)污泥濃縮池取消，只保留脫水機房即可。使污水處理廠占地面積減少，節(jié)約土地，降低土建造價。
4 發(fā)展前景
4.1 促進城市污水處理廠建設(shè)的良性發(fā)展
由于污水處理廠建設(shè)需要大量的資金，而我國經(jīng)濟發(fā)展水平不高，減少建設(shè)費用成為污水處理廠建設(shè)首要解決的問題。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以大大減少污水處理廠建設(shè)用地和基建費用，緩解城市用地緊張和建設(shè)資金不足的矛盾，促使污水廠建設(shè)的良性發(fā)展。
4.2 降低運行費用，確保正常運轉(zhuǎn)
由于污泥處理成本遠大于污水處理的成本，因此降低污泥處理成本是污水處理廠運行中首當其沖解決的問題。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以減少管理人員，降低人工費用，從而達到降低運行成本，減輕財政負擔，以確保其正常運轉(zhuǎn)。
4.3 提高出水效果，實現(xiàn)污水資源化
隨著水體富營養(yǎng)化問題的日趨嚴重， 在制訂污水新的排放標準時，對磷的指標進行了嚴格控制，因為磷是造成水體富營養(yǎng)化的主要原因。污水處理廠不僅應在污水處理上進行優(yōu)化，選擇一些除磷效果好的工藝，像氧化溝、A2/O工藝，而且還應該在污水處理中加強磷的分離，防止污泥中的磷重新釋放回系統(tǒng)中，降低總的除磷效果。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以較大限度地避免磷在系統(tǒng)中的循環(huán)，對提高出水標準有積極的作用。
另外，由于水資源的短缺，城市污水資源化已勢在必行。將處理后的污水作為城市新的水源，根據(jù)不同的功能需要進行分質(zhì)供水是一種發(fā)展趨勢。降低污水中磷的含量，是實現(xiàn)污水回供的一個重要條件。采用污泥濃縮脫水一體化技術(shù)，可以保證污水處理廠磷的去除率，為污水回供于城市和工業(yè)提供了先決條件。
