污泥深度脱水技术简介

,污泥深度脱水技术简介以,厦门污泥深度脱水情况为例,1.概述,目前我国工业废水和城镇生活污水排放总量超过了620亿吨，如果全部得到处理，则将产生污泥量(干重)为840万吨，占我国总固体废弃物的3.2%。福州市日供水能力为134万吨，产生污水量约110万吨；现仅拥有祥坂、马尾、快安、洋里、金山、大学城污水处理厂6个污水处理厂，日处理污水能力约为54万吨，污泥量(,干重,)约为60吨，湿污泥量达到6000吨，目前在建的新店和连坂污水处理厂合计20万吨，已经规划设计的洋里污水处理厂30万吨，如果污水全部处理则湿污泥量达到1.1万吨/日。如此巨大的污泥量，在贮存、处理、运输过程中，会耗费大量的人力、物力，因此污泥处理问题将越来越突出。,1.概述,污泥中含量最多的是水，可达总质量的95%99.5%，将其中的水分去除，就会大大缩小污泥的体积，但研究表明城市污水处理厂污泥中固体物质主要是腐殖质，它由亲水性的带负电的胶体微粒组成，与水亲和力很强，比阻值大，脱水性能差，给处理和处置带来很多问题。为此在污泥进行机械脱水前，通常需要调理剂进行调理，以改变污泥颗粒表面性质和组分，破坏污泥的胶体结构，减小与水的亲和力，从而改善脱水性能。污泥调理方法有化学调理法、淘洗加药法、冷冻法和加热调理法，而化学调理法被长期而广泛使用。,1.概述,化学调理法常用的调理剂分为无机和有机调理剂两大类。无机调理剂主要是一些铁盐、铝盐和石灰等。有机调理剂可分为表面活性剂、天然高分子物质和有机合成高分子物质。表面活性剂按结构可分为阴离子型（羧酸盐）和阳离子型（胺盐）。天然高分子物质多属于蛋白质或者多糖类化合物，工业上应用较多的是羧甲基淀粉（LMS）、羧甲基纤维素（CMC）和阳离子淀粉等；其相对分子质量较低,加之易发生生物降解失去活性，故其应用受到局限。有机合成高分子调理剂主要有聚丙烯酰胺及其同系物、衍生物等线型高分子物质；按离子型分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型。,2、污泥的分类 、性质及主要指标,来源,处理目的,栅渣,沉砂池沉渣,初沉池污泥,二沉池生物污泥,富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置,降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量,稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。,城市污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1,%,左右（0.5%1.5%）,含水率99.2%左右。,污泥性质表征参数,含水率与含固率,挥发性固体,污泥中的有毒有害物质,污泥的脱水性能,含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数,含水率在85以上呈流态,65 85时呈塑态，低于60呈固态,挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在600,C的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污泥的稳定化程度,用比阻(,r,)或毛细吸水时间(CST)评价,重金属约50%转移到污泥中，污泥作为肥料，重金属离子含量应不超过“农用污泥标准”GB4284-84,3、污泥中的水分及其对污泥处理的影响,1. 污泥中的水分,(1) 游离水:,存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的70左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。,(2) 毛细水:,存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20左右。也有可能用物理方法分离出来。,(3) 内部水:,黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10左右。有干化才能分离，但也不完全。,3. 污泥中的水分对污泥处理的影响,污泥处理的方法取决于污泥含水率和最终的处置方式。,污泥的含水率与污泥状态,污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。,污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。,方法,重力浓缩,气浮法,离心法,4. 污泥的浓缩,重力浓缩,重力浓缩主要用于浓缩剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。,4. 污泥的浓缩,气浮浓缩法,气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。,4. 污泥的浓缩,重力浓缩与气浮浓缩的比较,优 点,缺 点,重力浓缩,运行费用低，系统简单，管理简单,停留时间长、池容大，污泥可能腐化发臭和脱N上浮,气浮浓缩,停留时间短，池容小，污泥不会腐化发臭和脱N上浮,运行费用高，系统复杂，管理麻烦,离心浓缩法,原 理,利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的,效果指标,出泥含固率，3min停留时间，含固率可达到4,固体回收率,浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值,4. 污泥的浓缩,剩余污泥机械浓缩,5.1、概述,消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。,调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。,方法,加药调理法,淘洗加药调理法,加热调理法,冷冻调理法,加骨粒调理法,5、污泥的调理,5.2、污泥脱水性能的评价指标,比阻抗值,r,比阻抗值的物理意义是单位干重滤饼的阻力，比阻抗值越大的污泥，越难过滤，其脱水性能也差。,毛细吸水时间(CST),其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。,加药调理法,原理,用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗 (或CST)降低,1. 调理剂种类,无机调理剂,有机调理剂,2. 调理剂投加量的确定,作比阻抗,r,及CST与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。,3. 影响污泥调理效果的因素,污泥性质,调理剂品种,污泥调理条件,温度,pH,调理剂配制浓度,混合条件,污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。,污泥的自然干化,围堤和隔墙,输泥槽,滤水层,排水系统,不透水底层,支柱和透明顶盖,轻便铁轨,污泥干化床脱水效果的影响因素,气候条件,污泥性质,污泥调理,6、污泥的脱水,污泥的机械脱水及其设备,脱水机械,转筒离心机,板框压滤机,带式压滤机,真空过滤机,带式压滤机,带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。,6、污泥的脱水,(2) 带式压滤机的选用:,通常根据带式压滤机生产能力、污泥量来确定所需滤机宽度和台数(一般不少于2台)，并需绘制脱水车间设备布置图。,污泥离心脱水和转筒式离心机,污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离。,6、污泥的脱水,转筒式离心机构造图,脱水用高分子絮凝剂,卧螺离心脱水机,(2) 转筒离心机的选择:,根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方米数，或每台机每小时处理干污泥千克数来决定的。,板框压滤机,(1)板框压滤机的构造,(2) 板框压滤机的选用,根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需过滤面积和压滤机台数及设备布置。,箱式板框压滤机,6、污泥的脱水,污泥的脱水瓶颈：,含水率在75%85%之间，按照垃圾填埋场进场标准是不允许的，福州在2010年第四季度将拒绝含水率高于60%的污泥进场，污水处理厂面临大量污泥无处可去的处境。,概述,污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。,污泥的干燥与焚化设备,转筒式干燥器和焚化炉,7、污泥的干燥与焚化,Sevar干燥器,各种污泥干燥器和焚化炉的选择,各种污泥干燥器的比较,各种污泥焚化炉的比较,7、污泥的干燥与焚化,污泥的干燥与焚化瓶颈：费用非常昂贵，每吨污泥（含水率在80%计）约300500元，污水处理厂无法承受如此高的费用。,污泥的脱水含水率高，无法达到填埋场进场要求。污泥干燥与焚化费用昂贵，企业无法承受。在此基础上提出了污泥深度脱水的解决方案。,厦门市污泥处理处置现状,厦门市污泥处理处置现状一览表,污水处理厂,日均产泥量,（吨/日）,污 泥 处 置 方 式,筼筜污水厂,65,深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋或绿化使用；,90,传统脱水，采用生物制肥或运往腾龙热电厂焚烧。,石渭头污水厂,74,深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋。,海沧污水厂,39,传统脱水，运往腾龙热电厂焚烧。,杏林污水厂,33,深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋。,集美污水厂,25,深度脱水，运往白云飞垃圾填埋场填埋。,同安污水厂,25,传统脱水，运往腾龙热电厂焚烧或美格农艺苗圃。,翔安污水厂,1,传统脱水，运往翔安市头垃圾填埋场填埋,合计,197+155,注：,表中数据为2009年10月12月份生产统计数据，其中深度脱水后污泥总产量为197吨/日,（含水率约为57%），传统脱水后污泥总产量为155吨/日（含水率为77%）。,污泥深度脱水,是指对污泥进行调理，破坏细胞壁，释放结合水、吸附水和细胞内水，改善污泥的脱水性能，使脱水处理后的污泥含水率达到60%以下的脱水方式。较常用的污泥调理剂有,FeCl,3,、CaO,等。,污泥深度脱水技术,填 埋,污泥,原污水,与出水混合后排放,污泥,上清液,滤液,泥饼,格栅,沉砂池,初沉池,浓缩池,调理池,隔膜厢式压滤,泥饼处置,土地利用,污水处理系统,焚烧,除磷池,污泥深度工艺流程图,污泥深度脱水处理，一般包括,污泥浓缩、污泥调理、压滤脱水和污泥最终处置,等四个步骤。工艺流程如下图。,污泥调理,污泥通过调理，,破坏,以蛋白质为基础的,细胞壁,，,释放,污泥中的,结合水和吸附水,，,细胞内水,，,克服,污泥,比阻,，大幅度,降低,污泥,粘性,，,提高,污泥,脱水效果,。,FeCl,3,加CaO的调理方式，可显著,提高,污泥的,脱水效果。,同时，加入的FeCl,3,和CaO和还有,钝化重金属和杀菌除臭的作用,。,在调理池中完成污泥调理，先后采用浓度为38%的FeCl,3,溶液和级配大于100目的CaO进行调理。由加药泵投加FeCl,3,溶液，使用电磁流量计来计量；由电子称计量后自动投加CaO。按质量百分比来计算，,FeCl,3,的加入量约为污泥量（重量比）的0.5%0.7%，CaO的加入量约为污泥量的1.0%1.5%。,调理后的污泥放置时间不宜过长，否则会导致过滤性能变差。,调理后,的污泥的,含水率,一般为9496%,。,调理池一般不少于2座，一用一备。池型一般为,立式圆形,，,避免,出现,搅拌死角,。池子底部应,考虑排泥放空装置,，定期进行排泥。调理池需配套搅拌设备，实现污泥和调理剂的充分混合。宜采用立式混合搅拌设备，以减少对设备的腐蚀。,由于CaO粒径小，因此CaO投加设备应,考虑防尘设施,。尽管调理后的污泥基本没有臭味，但调理前的污泥易产生臭味，,需注意除臭措施。,石灰投加系统,三氯化铁投加系统,污泥压滤脱水,污泥压滤脱水的,核心设备采用,杭州兴源,过滤科技股份有限公司研制生产的第四代,高压隔膜厢式压滤机,，,压滤脱水系统包括,进泥系统、隔膜压滤系统、吹脱系统和卸料系统。,采用该系统对污泥进行脱水，,泥饼含水率可低于60，,固相回收率可达99.9以上。,污泥压滤脱水,调理后的污泥通过隔膜泵（或螺杆泵）,注入,高压隔膜厢式压滤机中，,停止进泥后，通过多级离心泵,加压,厢式压滤机中的,隔膜,对污泥进行,强力挤压脱水,，,之后利用高压空气,吹脱,压滤机中心进泥管中的,污泥,及空腔内的,水份,；,缓慢松开压滤机，,分离,机内的剩余,水与泥饼,，,最后,卸除,压滤机内的,泥饼。,进泥系统主要设备为,隔膜泵（或螺杆泵、,转子泵,），,其中螺杆泵工作压力一般为，隔膜泵工作压力一般为；,隔膜压滤系统主要设备为,高压隔膜厢式压滤机、多级离心泵。,多级离心泵的工作压力一般为1.6-1.8MPa, 高压厢式隔膜压滤机膜材料一般采用进口增强聚丙烯(PP)。,吹脱系统包括,空气压缩机、储气罐,等。空气压缩机工作压力一般为1.0MPa。,卸泥系统包括,卸料斗、皮带输送机（或螺旋输送机）。,皮带输送机（或螺旋输送机）的转速应尽量缓慢，一般控制在0.5-1m/s。,由于滤液和泥饼的碱度高，,脱水车间应注意通风。,污泥,滤液,泥饼,石渭头污水厂污泥脱水运行成本分析,项目,传统脱水,深度脱水,时间,2009年1月,2009年10月,污水处理量(万m,3,/d ）,8.73,9.53,COD消减量（吨/d）,23,.,96,27.16,污泥脱水工艺,离心脱水,高压厢式压滤,脱水后污泥含水率（%）,79.7,55.5,脱水后污泥量 (吨/d),102.6,70.4,药剂种类,PAM,CaO、FeCl,3,泥脱水处理电单耗（,kwh/吨水,）,0.016,0.018,泥运输费用（元/吨水）,0.106,0.056,泥脱水处理药剂费用（元/吨水）,0.025,0.077,小计：泥脱水处理付现成本（元/吨水）,0.141,0.145,备注：1、电单价按0.65元/度测算；,2、 PAM按3.468万元/吨测算，CaO按280元/吨测算，FeCl,3,按1229元/吨测算；,3、运输费用按实际发生数测算。,污泥脱水滤液循环利用,污泥,脱水,过程,产生,的滤液体积大约是,污水量的,0.3-1.0%,，由于滤液中,COD,Cr,、,BOD,5,和,pH,比较高，循环利用能为污水处理系统的生物脱氮过程,提供碱度和碳源,。,滤液也可与污水厂的尾水混合后排放。,滤液水质特征值见下表。,项目,BOD,5,COD,Cr,氨氮,TP,污泥脱水滤液,400-1800,1000-4000,30-300,10-20,污泥滤液水质特征表 （单位：mg/L,）,深度脱水污泥处置方式,土地利用,工程制砖,焚烧,填埋,污泥深度脱水相关研究工作,降低深度脱水泥饼的pH,：通过辅料掺混堆肥发酵，发酵约4天后，pH可以降低到8左右。,自动卸料,：采用新型滤布材料，克服污泥阻力，泥饼可自动下料，减少人工手动操作。,破碎,：选用立式破碎机，破碎深度脱水污泥（含水率约为52%），使得污泥颗粒细小、均匀，适用于园林绿化利用。,深度脱水污泥含水率在,52%,左右破碎效果最好，,污泥含水率高于52%，污泥易发生胶黏并结团；,深度脱水污泥在52%以下，破碎时易产生粉尘。,深度脱水核心设备使用情况,兴源公司,研发的高压厢式隔膜压滤机已在厦门,4,座城市污水处理厂应用，至今已运行快,1,年。,配备隔膜泵，压力不够；后增配螺杆泵，进泥量加大，产出泥饼厚度变大。目前在试用转子泵。,泥卸料无法全部完成自动化，部分泥饼仍需依靠人工操作；目前在对滤网材料进行优化，采用较光滑单纤滤网，表面比较光滑，能实现泥饼的自动脱落,。,8、污泥深度脱水技术比较,项目,厦门,杭州国泰,杭州鸿跃,备注,处理规模（吨）,200,300,200,污泥含水率以80%,建设周期,1-2个月,4-6个月,/,均不含项目前期审批时间,投资（万元）,1700,1000-1500,1600-2000万,占地（m,2,）,/,2000-5000,600,厦门为分散建设，没有具体占地数据,运行方式,污水处理厂自行运行管理,BOT模式,污水处理厂自行运行管理,运行成本（元）,污泥含水率以80%计,130,120,70,国泰含污泥处置成本，厦门、杭州鸿跃不含,投药比（吨/干泥）,66.7%,17.5%,10%,减容量,30%,60%,60%,与80%湿泥体积比,泥饼含水率,60%,45%,45%,主要业绩,厦门集美、筼筜、杏林、石渭头污水处理厂,杭州萧山300吨/日，杭州七格400吨/日，天津咸阳路，,杭州周边污水处理厂,投产时间,09年9月,08年4月,目前正在调试运行，预计6月中旬投产。,福州污水厂污泥深度脱水面临的问题,目前深度脱水的调理剂为少数几家集团掌握，污水厂在交涉中没有话语权，几家集团拒绝出售调理剂，只要求,BOT,形式处理污泥。污水厂无法长期接受高昂的处理费。如果采用厦门的方法添加大量的石灰等药剂，渣量非常大，费用也较高。如果采用干燥方法，用地紧张、建设周期长，处理费用更加昂贵。,福州污水厂污泥深度脱水解决问题的关键,找到合适的调理剂的配方。,