
随着我国城市建设事业和工业的迅速发展,生活污水和工业废水日益增多,年排放量已达到数百亿吨。为减少污染,保护人类赖以生存的环境,必须对污水进行处理。然而在污水处理厂对污水进行无害化处理过程中又产生了含水率很高的污泥,经浓缩后污泥量约占污水量的千分之四到六,即一个日处理25000m³污水的中心型污水厂浓缩后污泥量每日仍有130m³左右。这种稀污泥量大,如何妥善解决一直是个难题,否则会引起二次污染问题。
国外污泥最终处置方法,有填埋、用作农肥、焚烧或堆肥等,沿海国家也有将它大量投海。其中主要出路仍是填埋或用作农肥。如1986年联邦德国每年污水处理产生5000万m³污泥,其中填埋量为2950万m³(占总量的59%),用作农肥1450万m³(占29%),焚烧污泥量为450万m³(占9%),堆肥150万m³(占3%)。由于污泥的堆肥处理和焚烧的投资及运行费用均相当高,因此未能得到普及。也由于近年来对污泥的重金属毒性和卫生指标的要求提高,对污泥用作堆肥或直接农用,也有一些限制规定。
污泥用作这些最终处置方法,均要求含水量大的液态污泥必须脱水成固态,并压缩其容量。这种有机污泥所含水份以游离水、毛细水和细胞质水的状态存在。游离水可用重力去除,而毛细水是由化学结合和机械联结作用在污泥颗粒周围所保持的水份,必须通过投加化学混凝剂来破坏其联结而去除。
1 几种污泥脱水机械性能和比较
欧美和日本等国家应用污泥脱水机械一般有带式压滤机、离心机和板框压滤机,而过去常用的真空转鼓式过滤机,由于不再能符合现行技术标准而被逐步淘汰。如同济大学曾应邀在1986年10月至1987年3月对联邦德国的黑森、莱茵兰-法耳茨、萨尔三州及下萨克森、石勒苏益格-荷尔斯泰因及汉堡三州203个具有污泥机械脱水工艺的城市污水处理厂的污泥处理、处置情况进行了调查,其中有98家采用带式压滤机(占总数的48%)、47家采用自动板框压滤机(占23%)、58家采用离心机(占29%)进行污泥脱水。
带式压滤机和离心机脱水,一般采用弱阳离子型的高分子有机混凝剂(聚丙烯酰胺),投药量一般为0.2公斤/m³湿污泥(浓缩后的含固率为4%的污泥),按绝干固体计为投药量5公斤/1000公斤干污泥。而自动板框压滤机脱水则采用无机混凝剂FeCl3和Ca(OH)2,投药量分别为7~8公斤/m³及16~18公斤/m³湿污泥,按绝干固体计投药量分别为175~200公斤/1000公斤及400~450公斤/1000公斤干污泥,比通常设计时所取的经验数据高。
2 三种污泥脱水机械的性能
2.1 带式压滤机
该机由二个环状的聚酯单丝网带构成主体。两个网带沿一组滚轮系统作匀速移动,并通过调节无级调速电动机改变速度。在装置进口前用特制混合阀,将混凝剂投入进料口,使之充分混合和反应,然后再经性能不同的重力脱水区、楔形挤压区、剪切压力区等三个脱水区,予以脱水。经重力脱水后的污泥经过由大到小直径的滚筒压滤,压力和剪切力由小到大,经多次交替弯曲逐渐加压达到污泥尽可能的脱水,以取得最佳脱水效率。
全套设备由折带式压滤机、混凝剂配料储存缸、投配泵、污泥和混凝剂混合阀、无级调速计量泵、冲洗水泵、控制操作屏和皮带输送机等组成。
带式压滤机具有结构布局合理,连续操作方便,耗能低,脱水费用低、投资省、脱水效率高,每米带宽处理能力大等特点,已被国外广泛采用。
2.2 离心式脱水机
目前这种离心机是采用顺流设计,其特点是机内固体和液体的输送方向相同,可以减少涡流;物料输入口设计较为合理,使淀沉过程不受妨碍;由于转速较低,减少了机械受压部分的磨损;因利用较低的差速,固体停留在机械内的时间可以延长,噪音可降低。
该机主要结构是由一段圆柱体和一段4~8°的圆锥体组成的转子(筒体转速为1600~2000转/分,可调),在转子内部有螺旋推进器(筒体与螺旋推进器转速差为2~8转/分,可调)。泥水分离在圆柱体内发生,在圆锥体内加以浓缩,将离心分出的污泥由螺旋推进器经转子圆锥体的排泥区从出口排出,离心液经出流管排放。
全套设备由离心机、混凝剂输送器、无级调速进料泵、混凝剂配料储存缸、溶解装置及投配泵、污泥螺旋输送器、控制盘等组成。
离心机设备体积小,可连续使用,运转性能可靠。由于系统是密封的,又无冲洗水,因此车间内无污水、少臭气,很清洁卫生。采用自动化操作,管理简便,检修周期较长。该机生产能力大,是带式压滤机的两到三倍。
2.3 板框压滤机
该机为整体式钢结构,有压紧各块板框和压滤污泥的压力系统及自动松开移动各块板块脱卸泥饼放卸系统等二个机构组成,容积庞大。进泥压滤用泵需提供15巴压力进行持续脱水,在中心进泥入板框空腔均匀受压,压滤后的滤液经出液孔流出,然后由出口管排出。停止进泥后,才能松开板框卸泥饼,并进行滤布冲洗。每台压滤机需用板框块数与使用台数需根据污泥每天处理量来决定。板框式压滤机可使用无机絮凝剂,因而脱水后泥饼较干,才能卸泥,含干固体量可达30~40%。污泥含碱质,焚烧时燃料消耗较大,产生大量的废气增加环境污染。