1、污泥處理行業(yè)概述
污泥處理是城市污水處理廠(chǎng)環(huán)境功能的保障和深化。從原理上講,城市污水處理是將污水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)或溶解態(tài)的物質(zhì)(污水中的有機物或營(yíng)養物質(zhì)經(jīng)微生物處理轉化為活性污泥等)轉化為固體,并從水體中析出分離的過(guò)程?;钚晕勰嘀泻写罅坑袡C物質(zhì)及營(yíng)養物、病原菌、寄生蟲(chóng)卵、重金屬和某些有毒有害難降解有機物質(zhì)等。國內外污水處理廠(chǎng)常規配套的離心機、帶式壓濾機等設備脫水后污泥含水率一般為80%左右,這類(lèi)污泥具有含水率高、易腐敗、產(chǎn)生惡臭等特點(diǎn)。從某種意義上講,城市污水處理廠(chǎng)只是對污水中的有毒有害物質(zhì)的一種富集或轉化,而不是完全的處理過(guò)程,任何污水處理過(guò)程都必然會(huì )產(chǎn)生污泥。
因此,污泥處理是水污染控制和水環(huán)境保護的重要部分,也是污水處理廠(chǎng)和城市衛生環(huán)境面臨的重要問(wèn)題,與此同時(shí),污泥也是國內外固液分離領(lǐng)域公認的最難處理的物料之一。
2、影響污泥處理的因素
?。?)污泥性質(zhì)的影響污泥中有機質(zhì)含量、顆粒粒徑、粘度、荷電性質(zhì)等因素都會(huì )影響污泥的性質(zhì),進(jìn)而影響其脫水性能,具體如下:
有機質(zhì)含量:由于有機質(zhì)具有一定的保水作用,在過(guò)濾過(guò)程中形成的可壓縮濾餅在受壓情況下容易造成過(guò)濾通道阻塞,導致脫水效率較低。另外,因為胞外聚合物的含量是影響污泥脫水性能的重要因素,而胞外聚合物是菌膠團之間連接的媒介,當有機物含量較高時(shí),微生物的生長(cháng)繁殖迅速,胞外聚合物的含量增加,使得污泥菌膠團結構更加穩定。因此,污泥中有機質(zhì)含量的增加會(huì )使得污泥脫水變得更加困難。
顆粒粒徑:污泥顆粒粒徑分布也是影響污泥脫水性能的重要因素。在機械壓濾脫水過(guò)程中,小尺寸的顆粒污泥可以透過(guò)孔隙,大顆粒污泥則會(huì )被濾網(wǎng)截留在泥餅層,而顆粒尺寸和孔徑相近的污泥顆粒往往會(huì )阻塞濾布孔隙,降低污泥脫水效果。另外,較大的顆粒粒徑也有利于污泥脫水過(guò)程中形成“導流渠道”,使水分易被導出。對于相同性質(zhì)的污泥來(lái)講,通常顆粒粒徑越小,污泥越難以脫水。
粘度:污水處理廠(chǎng)在污泥濃縮過(guò)程中通常會(huì )投加有機高分子絮凝劑,這些有機高分子絮凝劑粘性較大,如果添加過(guò)量會(huì )導致污泥粘度增加,在壓濾過(guò)程中堵塞濾布,影響脫水效果。另外,污泥中本身含有的物質(zhì)(如浮油、乳化油及溶解油等)也可能導致其粘度增大,造成脫水困難。
荷電性質(zhì):污泥中羧基、氨基和磷酸基等基團水解電離產(chǎn)生帶負電荷的離子基團,致使污泥表面產(chǎn)生靜電斥力,不利于污泥脫穩。通常采用Zeta電位表征污泥膠體所帶電荷性的大小,Zeta電位值越小,污泥所帶的負電性越強,污泥絮體間的斥力越大,污泥絮體越難沉降,污泥狀態(tài)穩定,脫水性能差。
?。?)處置要求
污泥處理與處置是兩個(gè)相互影響的環(huán)節,不同的污泥處置路徑對污泥的性質(zhì)有不同的要求,也即對污泥處理技術(shù)有不同的要求。以衛生填埋、土地利用、焚燒和水泥窯綜合利用為例:
衛生填埋對污泥的橫向剪切強度有較高的要求,因而要求在污泥處理過(guò)程中加入更多能夠使得污泥固結的藥劑。土地利用對污泥的含水率、養分指標、種子發(fā)芽指數以及污染物指標等有較高的要求,并且有相關(guān)法律、法規與標準限制,因而要求在污泥處理過(guò)程中加強穩定化、降低污泥含水率。
干泥性能需滿(mǎn)足后續協(xié)同焚燒、單獨焚燒處置的要求主要有以下方面:①避免對焚燒系統設備造成腐蝕與影響煙氣處理,主要是要嚴格控制污泥中的Cl-、S等含量。②適合不同焚燒溫度要求,如流化床900℃與粉煤爐1400℃協(xié)同焚燒、水泥窯1500℃協(xié)同處理等不同焚燒溫度對干泥的泥質(zhì)要求不同,,主要是防止污泥中的無(wú)機鹽成分高溫分解后對焚燒煙氣產(chǎn)生影響及焚燒粉塵對后續設備、煙道等產(chǎn)生磨損與堵塞情況。③須確保焚燒灰渣后續可資源化利用。
?。?)其他影響因素
溫度是影響微生物生長(cháng)繁殖的重要因素,具體而言,會(huì )影響酶活性、細胞膜的流動(dòng)性、物質(zhì)的溶解度,因而同一污水處理廠(chǎng)不同季度污泥脫水效果也存在差異。春季污泥中的微生物生長(cháng)繁殖速度較快,胞外聚合物含量提高,污泥脫水性能下降。冬季低溫條件下絲狀菌的大量出現會(huì )導致污泥絮體疏松、密度減小,進(jìn)一步導致污泥比阻和沉降指數增大。與常溫條件相比,低溫條件下污泥有更高的親水性,污泥的胞外分泌物粘性更強,使得污泥的壓縮性降低、處理難度上升。此外,不同污泥來(lái)源、污水處理工藝及不同含水率的污泥性質(zhì)、成分各有不同,處理所需的適用藥劑或工藝也有所差異。因此,污泥混合后,污泥成分、顆粒粒徑、污泥比阻等污泥特性均將發(fā)生一定變化,對應的處理難度也有所不同。
3、污泥的處理處置目標
污泥含有一定量的資源性成分,若能得到妥善處理可成為一種良好的資源,否則將會(huì )對環(huán)境造成污染:一方面,污泥中通常含有病原微生物、寄生蟲(chóng)卵、重金屬和難降解有機污染物質(zhì),如果不能得到妥善的處置,容易造成水體、土壤和大氣的二次污染,對生態(tài)環(huán)境構成威脅;另一方面,生活污泥中含有種類(lèi)復雜的有機物以及氮、磷等營(yíng)養物質(zhì),經(jīng)過(guò)適當的資源化處理后可以用作土壤改良劑,促進(jìn)植物生長(cháng)。此外,脫水干泥還含有一定的熱值,可作為燃料或建材原料。
為提高污泥處理處置水平、保護和改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )和環(huán)境可持續發(fā)展,根據《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》,污泥處理處置的目標是實(shí)現污泥的減量化、穩定化和無(wú)害化,鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源,堅持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟的前提下實(shí)現污泥的處理處置和綜合利用,達到節能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的目的。