市政污泥干化设计方案

2t/d市政生活污泥干化设计方案

第一绪论

1.1市政污泥处理工艺的发展和现状

早在20世纪40年代，日本和欧美等国家开始将干化技术用于对污泥的处理，经过几十年的发展，污泥干化技术的优点正逐渐显现出来。干化后的污泥显著减少容积；形成颗粒或粉状稳定产品，污泥性状大大改善；使干化后的污泥更易被后续处理；而其产品具有多种用途，如作肥料、土壤改良剂、替代能源等。所以无论填埋、焚烧、农业利用还是热能利用，污泥干化处理都是重要的一步。

污泥的干化分为全干化和半干化两种方式，其中全干化是将含水率大约80％脱水污泥干燥到含水率10%左右，而半干化是将含水率大约80％脱水污泥干燥到含水率40%左右。同全干化处理方式相比较，半干化方式投资和运行费用相对较低，系统运行安全可靠，干化过程中产品的含水率可以根据需要进行调整，干化后的产品用途较广。

根据调研资料，市政生活污泥含水率一般在75%～80%，污泥呈半固态，需干化脱水后再进行下一步处理。污泥干化常规方法主要有自然干化、热力干化、高干脱水等。第二章污泥干化工艺介绍及选择

2.1自然干化

自然干化是指将污泥摊铺晾晒于具有自然滤层或人工滤层的干化场中，借助自然力和介质（如太阳能、风能和空气），使得污泥中的水分因周边空气的蒸汽压的不同而形成从内向外的迁移（蒸发）。该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。由于气候条件（降雨量、蒸发量、相对密度、风速、年冰冻期）起着至关重要的作用，我国南方大多数具有多雨潮湿季节的地区难以适用。此外随着工业化、城市化的高速发展，很多北方的大中型发达城市也已难找到适当的土地。

自然干化的周期长（根据气候条件差异极大），可以采用频繁机械搅拌和翻到工艺的强化自然干化来缩短周期；但占地面积大，臭气污染严重等问题的存在，仍以处理小规模经过厌氧消化的脱水污泥为佳。

2.2热干化

污泥的大规模、工业化处理工艺中最常见的是热干化工艺。事实上，通常人们所讨论的“干化”多数是指热干化。热干化是指利用燃烧化石燃料所产生的热量或工业余热、废热，通过专门的工艺和设备，使污泥失去

部分或大部分水分的过程。这一过程具有处理时间短、占用场地小、处理能力大、减量率高、卫生化程度高、外部因素影响小（如气候、污泥性质等）、最终处臵适用性好和灵活性高等优点。

污泥热力干化工艺通常有半干化（含水率不高于40%）和全干化（含水率低于20%）两种，热干化工艺一般仅用脱水污泥，主要技术性能指标（以单机升水蒸发量计）为：热能消耗2940～4200KJ/kgH2O，电能消耗0.04～0.90KW kgH2O。污泥含水率55%～65%时，热值为4.8～6.5MJ/kg，可自持燃烧，这样不会受电厂热负荷的影响，真正达到无害化处理效果。

但热力干化的缺点在于初建投资大，具有一定的运行风险，采用化石燃料提供热能的成本因燃料价格而相对较高。因此，对于人口密集、土地资源紧张的大中型城市污水厂来说，热力干化成为一种首先的减量化工具。

2.3高干脱水

高干脱水一般是指采用化学和物理的综合方法对污泥颗粒进行表面化学改性，使其颗粒表面的水和毛细孔道中的束搏水使其成为自由水，然后通过高强度机械压滤析出达到高干的目的。一般污泥是通过加药改性和机械压滤方式把含水率从80%左右降低至50%以下，干化后的污泥或填埋或送至燃煤电厂或垃圾电厂与燃煤或生活垃圾混合焚烧发电。该技术是从机理、药剂、机械进行匹配。其中所加药剂不仅可以通过螯合作用除去水中的金属离子，还可以通过电中和作用、氢键作用和架桥作用将水中的微粒凝聚成较大的絮体而聚沉下来。因此，药剂中主要起吸附作用的改性固体无机药剂与主要起架桥作用的有机高分子药剂相互协同互补。药剂中的无机成分对污泥微粒进行吸附聚沉，其成分中存在着可交换的水合阳离子(如Ca2+、Na+、K+)和层间水等,这种结构特点就决定了它在垂直层面方向上有可膨胀性和较大的内、外表面积,使其具有较强的吸附性能和阳离子交换性能, 因而对水中微粒和金属阳离子均有一定的吸附性，而其纳米级的粒径使其外表面积变大、吸附性能得到很大提高,药剂中还加入微量交联剂后使其层间域进一步开放、撑大,使其吸附范围进一步扩大。

污泥加药后，泥中的胶体结构因加药发生化学反应，在胶核上形成结晶和长大，吸附水转化为结晶结构水，结晶结构形成后即实现了生活污水污泥的固态化。这种固态化的过程是不可逆的过程从而保证了改性后污泥不致二次污泥化并且污泥形成晶体结构后，其所含水分可被迅速分离蒸发。

改性后的污泥以0.6～1.0MPa的输送压力送入本污泥脱水机的多块滤板之间的空隙内，

在污泥输送至滤板之间的空隙内过程中，即有部分水分被滤出，输送结束后，关闭本污泥脱水机的进泥阀门，启动本污泥脱水机的高压油泵，由高压油泵提供25～30MPa的压力使滤板之间空隙内的污泥再次压滤，得到含水率为50%以下的半干泥饼。高压油泵提供的压力传递到滤板上，使滤板的压力从1.0～5.0MPa逐步升高，使滤板之间的污泥再次压滤脱水。

高干脱水技术从污泥含水分的赋存状态入手，根据物化性分段对应，按其物性，各得其所。具有学科交叉，技术嫁接的创新特点，但新增设备多、工艺复杂、工程投资大，且改性药剂会提高污泥重金属含量，虽然生活污水重金属含量比较低，但也会增加环境风险。

2.4工艺选择

2.41干化工艺选择

以下将从技术可靠性、工程投资、工程成本等方面对上述三种工艺进行比较。

（如表1）

（表1）

根据上述三种干化工艺比较，本项目污泥处理量有限（2t/d），采用自然干化工艺的话，虽然场地不需要太大，投资小但处理时间过长，容易对周边环境产生不利影响，可采用热力干化对污泥进行干燥处理，一次性投资较小，干化效果好，且成本较低，厂内封闭管理，不易对环境产生不利影响；而采用高干脱水，由于投加药剂处理污泥，有可能增加环境风险，同时成本较高，实施难度大。因此，本方案推荐热力干化工艺。