廢氣處理設(shè)備,污水處理工藝

污泥處理處置市場不斷擴(kuò)大,什么才是主流技術(shù)?

2019/4/2 13:50:14

污水處理廠每天都會產(chǎn)生大量的污泥,研究表明,污泥中含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬、鹽類等難降解的有毒有害物質(zhì),以及持久性有機(jī)污染物、環(huán)境持久性制藥污染物、多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)化合物、環(huán)境外來物質(zhì)等,此外污泥中還含有大量的寄生蟲卵、病原微生物、病毒。

目前全國污泥處理處置規(guī)模巨大,但安全處置率低。對我國的環(huán)境存在巨大的威脅。那么如何對污泥進(jìn)行處理處置呢?

在說污泥處理處置技術(shù)之前,先來了解一下污泥處理和處置的含義:

污泥處理(sludge handling or sludge treatment):污泥經(jīng)單元工藝組合處理, 達(dá)到“減量化、穩(wěn)定化、無害化”目的的全過程。

污泥處置(sludge disposal):處理后的污泥,棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用, 能夠達(dá)到長期穩(wěn)定并對生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。

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一、污泥基礎(chǔ)知識

1、類型

原污泥(rawsludge):未經(jīng)污泥處理的初沉淀污泥。二沉剩余污泥或兩者的混合污泥。

初沉污泥(primarysludge):從初沉淀池排出的沉淀物。

二沉污泥(secondeysludge):從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出的沉淀物。

活性污泥(activatedsludge):曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。

消化污泥(digestedsludge):經(jīng)過好氧消化或厭氧消化的污泥,所含有機(jī)物質(zhì)濃度有一定程度的降低,并趨于穩(wěn)定。

回流污泥(returnedsludge):由二次沉淀(或沉淀區(qū))分離出來,回流到曝氣池的活性污泥。

剩余污泥(excessactivatedsludge):活性污泥系統(tǒng)中從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出系統(tǒng)外的活性污泥。

污泥氣(sludgegas):在污泥厭氧消化時,有物分解所產(chǎn)生的氣體,主要成分為甲烷和二氧化碳,并有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。

2、污泥處理類型

污泥消化 (sludge digestion): 在氧或無氧的條件下,利用微生物的作用,使污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定物質(zhì)的過程。

好氧消化 aerobic sigestion): 污泥經(jīng)過較長時間的曝氣,其中一部分有機(jī)物由好氧微生物進(jìn)行降解和穩(wěn)定的過程。

厭氧消化anaerobic digestion): 在無氧條件下,污泥中的有機(jī)物由厭氧微生物進(jìn)行降解和穩(wěn)定的過程。

中溫消化mesophilic digestion):污泥在溫度為33-53℃時進(jìn)行的厭氧消化工藝。

高溫消化thermophilic digestion):污泥在溫度為53-330℃進(jìn)行的厭氧消化工藝。

污泥濃縮sludge thickening): 采用重力或氣浮法降低污泥含水量,使污泥稠化的過程。

污泥淘洗elutriation of sludge): 改善污泥脫水性能的一種污泥預(yù)處理方法。用清水或廢水淘洗污泥,降低消化污泥堿度,節(jié)省污泥處理投藥量,提高污泥過濾脫水效率。

污泥脫水sludge dewatering): 對濃縮污泥進(jìn)一步去除一部分含水量的過程,一般指機(jī)械脫水。

污泥真空過濾sludge vacuum filtration): 利用真空使過濾介質(zhì)一側(cè)減壓,造成介質(zhì)兩側(cè)壓差,將污泥水強(qiáng)制濾過介質(zhì)的污泥脫水方法。

污泥壓濾sludge pressure filtration): 采用正壓過濾,使污泥水強(qiáng)制濾過介質(zhì)的污泥脫水方法。

污泥干化sludge drying): 通過滲濾或蒸發(fā)等作用,從污泥中去除大部分含水量的過程,一般指采用污泥干化場(床)等自蒸發(fā)設(shè)施或采用蒸汽、煙氣、熱油等熱源的干化設(shè)施。

污泥焚燒sludge incineration):污泥處置的一種工藝。它利用焚燒爐將脫水污泥加溫干燥,再用高溫氧化污泥中的有機(jī)物,使污泥成為少量灰燼。


二、污泥分類

污泥來源污泥特性
自來水廠沉淀池或濃縮池排出的物化污泥處理屬中細(xì)粒度有機(jī)與無機(jī)混合污泥,可壓縮性能和脫水性能一般。
生活污水廠二沉池排出的剩余活性污泥處理屬親水性、微細(xì)粒度有機(jī)污泥,可壓縮性能差,脫水性能差。
工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的經(jīng)濃縮池排出的物化和生化混合污泥處理屬中細(xì)粒度混合污泥,含纖維體的脫水性能較好,其余可壓縮性能和脫水性能一般。
工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的經(jīng)濃縮池排出的物理法和化學(xué)法產(chǎn)生的物化細(xì)粒度污泥處理屬細(xì)粒度無機(jī)污泥,可壓縮性能和脫水性能一般。
工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的物化沉淀粗粒度污泥處理

屬粗粒度疏水性無機(jī)污泥,可壓縮性能和脫水性能很好。


三、污泥處理新技術(shù)

1、沉淀污泥生物處理系統(tǒng)

該技術(shù)創(chuàng)新采用污泥洗滌工藝,首先洗出污泥中有機(jī)物質(zhì),分離無機(jī)物質(zhì)污泥土,再將有機(jī)污泥濃縮進(jìn)行高溫厭氧消化處理。

優(yōu)點:

  • 沉淀污泥經(jīng)過洗滌洗出污泥中一半固體無機(jī)污泥土,減少了一半生物處理量,節(jié)省工程投資和處理費用;

  • 單獨處理有機(jī)污泥,去除了無機(jī)污泥土在反應(yīng)器中的沉淀,減少了設(shè)備磨損和反應(yīng)器的維護(hù);

  • 沉淀污泥經(jīng)過洗滌洗出污泥中大部分容易沉淀的重金屬和無機(jī)污泥土,提高了有機(jī)肥的品質(zhì);

  • 洗滌出的污泥土還可生產(chǎn)路面彩磚、透水磚。

其他創(chuàng)新工藝:超高溫厭氧消化、多級厭氧消化、沼渣漂浮等,污泥生物處理速度提高了幾倍和沼氣產(chǎn)量提高20%以上。

目前國內(nèi)外現(xiàn)有污泥處理技術(shù)還沒有能夠達(dá)到免費處理、處置污泥的水平。

2、石灰投加技術(shù)

脫水后的污泥進(jìn)入料斗,料斗中加入石灰和氨基璜酸,石灰投量為濕泥量的10%一15%,氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由于氨基璜酸在反應(yīng)過程中產(chǎn)生氨氣,增強(qiáng)了整個工藝的殺菌效果,降低了反應(yīng)溫度。

污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中攪拌后,由雙螺旋進(jìn)料機(jī)推入柱塞泵進(jìn)料口,通過柱塞泵送入反應(yīng)器,在70℃下停留30 min,輸出的產(chǎn)品可達(dá)到美國EPA PART503 CLASS A標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)后的污泥泵送至料倉,密封容器中產(chǎn)生的氣體經(jīng)洗滌塔處理后排放。

該工藝的特點:

  • pH>12,延續(xù)時間長,殺菌徹底;高pH使大部分金屬離子沉淀,降低了其可溶性和活躍程度;

  • 污泥的含固率可提高至30%;去除了污泥中的臭氣,系統(tǒng)全密封,無環(huán)境污染;

  • 系統(tǒng)全自動,操作維護(hù)簡單:加入少量氨基璜酸,減少了石灰用量和反應(yīng)時間,降低了運行成本。

3、污泥碳化技術(shù)

所謂污泥碳化,就是通過一定的手段,使污泥中的水分釋放出來,同時又最大限度地保留污泥中的碳值,使最終產(chǎn)物中的碳含量大幅提高的過程(Sludge Carbonization o在世界范圍內(nèi),污泥碳化主要分為3種。

(1)高溫碳化

碳化時不加壓,溫度為649—982℃。先將污泥干化至含水率約30%,然后進(jìn)入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆??梢宰鳛榈图壢剂鲜褂茫錈嶂导s為8 360—12 540 kJ/kg(日本或美國)。

技術(shù)上較為成熟的公司包括日本的荏原、三菱重工、巴工業(yè)以及美國的IES等。該技術(shù)可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化,但由于其技術(shù)復(fù)雜,運行成本高,產(chǎn)品中的熱值含量低,目前尚未有大規(guī)模地應(yīng)用,最大規(guī)模的為30刪濕污泥。

(2)中溫碳化

碳化時不加壓,溫度為426—537℃。先將污泥干化至含水率約90%,然后進(jìn)入碳化爐分解。工藝中產(chǎn)生油、反應(yīng)水(蒸汽冷凝水)、沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。該技術(shù)的代表為澳大利亞ESI公司。該公司在澳洲建設(shè)了1座100t/d的處理廠。

該技術(shù)可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化,但由于污泥最終的產(chǎn)物過于多樣化,利用十分困難。另外,該技術(shù)是在干化后對污泥實行碳化,其經(jīng)濟(jì)效益不明顯,除澳洲一家處理廠外,目前尚無其他潛在的用戶。

(3)低溫碳化

碳化前無需干化,碳化時加壓至6~8 MPa,碳化溫度為315℃,碳化后的污泥成液態(tài),脫水后的含水率50%以下,經(jīng)干化造粒后可作為低級燃料使用,其熱值約為15 048~20 482 kJ/kg(美國)。

該技術(shù)通過加溫加壓使得污泥中的生物質(zhì)全部裂解,僅通過機(jī)械方法即可將污泥中75%的水分脫除,極大地節(jié)省了運行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的徹底穩(wěn)定。污泥碳化過程中保留了絕大部分污泥中熱值,為裂解后的能源再利用創(chuàng)造了條件14t。

污泥水解熱干化技術(shù)污泥水熱干化技術(shù)通過將污泥加熱,在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機(jī)物水解,破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu),可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。

隨水熱反應(yīng)溫度和壓力的增加,顆粒碰撞增大,顆粒間的碰撞導(dǎo)致了膠體結(jié)構(gòu)的破壞,使束縛水和固體顆粒分離。

經(jīng)過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下機(jī)械脫水的含水率大幅度降低。污泥的水解宏觀上表現(xiàn)為揮發(fā)性懸浮固體濃度減少和COD、BOD以及氨氮等濃度增加。

水熱干化技術(shù)采用漿化反應(yīng)器,通過閃蒸乏汽返混預(yù)熱漿化、蒸汽與機(jī)械協(xié)同攪拌,提高了系統(tǒng)的處理效率;在水熱反應(yīng)器中,采用蒸汽逆向流直接混合加熱的方式,強(qiáng)化了傳質(zhì)傳熱過程,可以避免局部過熱結(jié)焦碳化:在連續(xù)閃蒸反應(yīng)器中,實現(xiàn)了系統(tǒng)能量的有效回收。

4、微生物水解干化蛋白提取

污泥微生物通過水解破壁處理后,其胞內(nèi)蛋白質(zhì)和水分得以釋放,再經(jīng)過固液分離后,可到含水率35-45%(減量70%以上)、有機(jī)物消減40-50%的污泥殘渣和可資源化利用的含蛋白液體。目前天津裕川環(huán)境在該方面已取得一定成績。

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