城镇剩余污泥深度脱水技术方案研究综述

城镇剩余污泥深度脱水技术方案研究综述

冼慧明

广州市净水有限公司 广东省广州市 510000

摘要：目前我国每年产生4000多万吨剩余污泥，经常规机械脱水处理后，大部分城镇剩余污泥含水率可降至约80%。污泥处理处置，减量化是前提，主要途径就是降低污泥含水率。目前，污泥深度脱水的技术日趋完善，能够更好地实施污泥脱水，降低污泥含水率。

关键词：城镇剩余污泥；深度脱水；技术方案

引言

解决剩余污泥问题的关键是将污泥原位减量技术（过程处理）与剩余污泥处理处置技术（末端处理）相结合，对污泥实施联合处理。本文首先论述了影响污泥脱水的主要因素，其次分析了城镇剩余污泥深度脱水技术方案。

1影响污泥脱水的主要因素

剩余污泥颗粒具有高亲水性，与水结合力很强，如不进行预处理，则污泥脱水效果差。影响污泥脱水的主要因素有：胞外聚合物(EPS)、粒径分布、Zeta电位和黏度。

1.1胞外聚合物(EPS)

胞外聚合物(EPS)在污泥中占有很大比重，EPS具有空间分布的特征，包括紧缚EPS(TB-EPS)、松散EPS(LB-EPS、Slime层和溶解态EPS(S-EPS)，其中污泥的Slime层和溶解态EPS(S-EPS)具有高持水性。研究发现，NaCl的投加降低EPS各层疏水能力，使污泥生物絮凝能力变差，利于污泥脱水，降低污泥的体积。然而众多学者的研究并没有达成一致，]研究认为污泥的脱水性能与紧缚EPS和松散EPS中的PN存在显著相关性，与溶解态EPS中PN的无显著相关性。最优的松散EPS含量仅为15~18mg/L，过高的松散EPS反而会导致污泥脱水困难。

1.2粒径分布

污泥中细小颗粒比例越大，污泥脱水效果越差。高比例的超微小胶体颗粒会使污泥颗粒表面积/体积比提高，故导致污泥颗粒的水合作用增强，降低其脱水性能。污泥粒径增大，能提高污泥颗粒的聚沉效果，从而提高污泥脱水性能。研究结果表明：同时加入制革污泥焚烧灰和阳离子聚丙烯酰胺可以提高污泥颗粒的聚集沉淀效果，脱水性能明显改善。

1.3黏度

污泥黏度的相关研究数据能为污泥深度脱水技术的优化提供参考。研究结果发现，污泥黏度与污泥脱水性能呈线性正相关，污泥黏度数值变大，则污泥脱水性能恶化。

2城镇剩余污泥深度脱水技术方案

2.1污泥减量工艺

自2011年《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》颁布后，污泥处置方式发生明显变化，土地利用、焚烧、填埋等不再是污泥处置的主要方案。农业利用、厌氧消化、燃烧、共燃烧、湿式氧化、热解及气化等成为污泥处置领域的新热点，因此，污泥减量工艺的选择应能较好地映射后续污泥处理处置工艺。如污泥中含有大量有机物及氮、磷等营养盐，通过厌氧消化产甲烷可以将一部分有机物能量以甲烷的形式进行再利用，而氮、磷等营养盐可以通过鸟粪石的形式回收，这就要求减量工艺应尽量减少对产甲烷菌有影响的化学药品的使用量，并提高生物除磷效果，更好地配合后续污泥处理处置工艺。污泥土地利用对污泥的质量要求较高，应尽量避免具有生物富集性的元素通过食物链进入人体。现存污泥原位减量技术种类繁多，特点各异，性能、成本及环境生态效果也有所不同，但其技术选择取决于它们的优缺点。从可持续发展角度来看，现有污泥原位减量技术尚有较多不足，如何能在保证当前污水处理效果的基础上，尽量多地降低剩余污泥产量，并彻底明晰污泥原位减量工艺中内部驱动机制，依然是污泥减量工艺须进行长期探讨并进行研究的重要问题。

2.2化学调理法

2.2.1无机絮凝剂

无机絮凝剂用得比较多的有聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硅酸铝等。研究了分别用聚合氯化铝(PAC)和三氯化铁(FeCl3)对污泥调理脱水的试验。研究表明，两者对污泥脱水性能改善效果都比较明显。但从经济成本考虑，PAC比FeCl3更为经济合适。研究Fenton氧化联合氧化钙对污泥脱水的影响，结果表明，污泥含水率明显降低。两者联合作用改变污泥絮体的大小，且能去除部分胞外聚合物，进而改善了污泥脱水效果。

2.2.2有机絮凝剂

有机絮凝剂调理能力好，受污泥pH值影响小，但存在毒性强、难溶解和费用高等缺点。对比研究五种有机絮凝剂对污泥脱水性能的影响，研究发现在有机絮凝剂调理下，污泥比阻与毛细吸水时间比值呈明显线性相关，相关研究能为污泥调理提供相关的研究数据探讨三种絮凝剂分别投加时对污泥脱水效果的影响，研究对比得出，阳离子PAM对污泥脱水效果比其他两种絮凝剂更好。

2.2.3助凝剂

助凝剂改善污泥脱水性能的机理是助凝剂与污泥混合后，使污泥内部结构变硬，形成更多的空隙结构，以利于脱水过程中自由水的渗出。助凝剂实际应用较多的有石灰和粉煤灰。分别研究六种助凝剂对污泥脱水性能的影响，研究表明，单一助凝剂使用时，石灰对污泥脱水效果最好；复合投加时，粉煤灰加石灰两者联合作用对污泥脱水效果最好。粉煤灰与生石灰联合投加对污泥调理，试验表明，污泥含水率可降低至60%以下。

2.3微生物调理法

微生物絮凝剂无二次污染和对污泥自身条件具有良好的适应性，但制备成本高，故目前还是和传统絮凝剂联合使用调理污泥。微生物调理法以生物沥浸为代表，目前在实际工程中推广应用最多。生物沥浸法既能明显提高污泥脱水性能，处理后水质相对较好等优点，又具有泥饼有机质和氮磷养分高，重金属含量低的优点。

2.4复合调理法

污泥复合调理法是国内外研究的热点，多种调理法联用可以改善污泥脱水性能。采用电渗透与过硫酸盐耦合对剩余污泥进行二次脱水，相比单一电渗透脱水技术，两者耦合工艺在能耗方面增加，但污泥脱水时间减少了44%；同时电渗透与过硫酸盐耦合脱水对于细胞结构的破坏程度优于传统电渗透，得到的脱水污泥具有更好的干燥特性。聚丙烯酰胺和溶菌酶复合投加对城镇剩余污泥的脱水影响，研究结果表明，聚丙烯酰胺和溶菌酶2种药剂共同作用时，能明显提高污泥脱水性能和脱水速度，且污泥脱水率比单一药剂处理时提升很多。研究臭氧、超声波和微生物絮凝剂三种方式对污泥脱水效果的影响，研究表明：臭氧、超声波和微生物絮凝剂组合联用，对破坏污泥菌体结构有较好的效果，对提高污泥脱水性能有显著效果。

3优化污泥脱水机械工艺

污泥先调理，同时优化污泥脱水机械工艺，形成高效低成本的污泥深度脱水技术是现在很多污泥研究学者的研究方向。广东省机械研究所研发的新型高压压滤脱水设备保留传统压滤脱水机的优点，并做了大量改进优化和设计创新。经过试验，新型高压压滤脱水设备可将调理改性后的市政污泥实现深度脱水，污泥含水率可降低到40%。相比其他污泥脱水设备，使用经过优化的新型高压板框式污泥脱水机，污泥的脱水率可提高5%以上。

结语

城镇剩余污泥脱水性能的提升有利于污泥后续的减量化、无害化处理，而污泥调理配合污泥机械脱水核心工艺成为了污泥深度脱水目前应用最为广泛的技术方案之一。本文对此进行了深入全面的分析总结，并着重指出：根据污泥的性质选择合适的污泥调理方法以及合适的脱水设备，研究开发新型的绿色高效的污泥调理絮凝剂，仍旧是今后污泥脱水研究的主要方向。

参考文献

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