污泥中水分的研究说明

在城市污水处理厂处理过程中,产生大量含水量很高的污泥是必然的,而且这些污泥具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭的特点,若不加处理,任意排放,将引起严重的二次污染。目前,从国外到国内,污泥处理的方法主要从四个方面去考虑。一是稳定化,消除恶臭;二是无害化,杀死虫卵及病菌;三是减容化,便于运输处置;四是资源化,实现污泥的**终利用[1]。本文就减容化中污泥的水分及脱除作进一步的探讨。 
1、污泥的产生 
城市污水厂的污泥是指处理污水时所产生的固态、半固态及液态的废弃物,含有大量的有机物、重金属以及致病菌和病原菌等,如果不加处理任意排放,会对环境造成严重的污染。对污泥处理总的要求是稳定化、无害化和减量化。 
2000年我国工业和城市生活废水排放总量为415亿吨,其中工业废水排放量为194亿吨,城市生活污水排放量为221亿吨。化学需氧量(COD)排放量1445万吨,其中工业废水中COD排放量705万吨,生活污水中COD排放量为740万吨。由此可见工业废水和生活污水平均COD浓度大致相同。如果万吨废水污泥产生量的平均值为2.7吨(干重),415亿吨废水65%用生物处理,则将产生污泥728万吨(干重)。2000年全国工业废水处理率为94.7%,生活污水25%,按此计算我国每年产生的污泥量约420万吨。这些数量巨大的污泥将成为未来急需处理的难题[2]。2、污泥中的水分 
污泥中含有大量的水分,这可以用含水率来表示。污泥的含水率是指污泥中所含水分的质量百分比,它直接与污泥的收集、储存、输送、处理处置相关,对于有机性污泥的含水率还与污泥稳定性有关。含水率也是衡量脱水设备的工作性能和污泥回收产品质量的重要指标。通常污泥含水率随有机物含量的增加而升高。污泥的体积V、质量W、含水率p和固体浓度C之间存在如下数量关系: 
V1/V2=W1/W2=(100-p2)/(100-p1)=C2/C1[3] 
式中,各项参数指污泥脱水前后的污泥体积(L或m3)、质量(kg或T)、含水率(%)、固体浓度(mg/L或g/L)。 
含水率很高几乎是一切污泥的共性,城市污水厂的初沉污泥含水率一般为95%~97%,而二沉污泥含水率则高达99%以上。污泥含水率很高,导致体积庞大,不但给输送、处理与处置带来很大的负担,而且对回收利用也不利。另外,含有大量微生物的有机性污泥在高含水率条件下特别容易腐败变质。总而言之,降低含水率是污泥处理处置的**道工序,是所有污泥处理中的重中之重[3]。经过脱水处理后的污泥其体积大大减少,易于开展综合利用。
污泥中的水分大致分为四类(见图1):颗粒间的空隙水,约占污泥水分的70%,一般用浓缩法分离;在污泥颗粒间形成一些小的毛细管,其中充满的水称毛细水,约占20%,可采用高速离心机脱水、负压或正压过滤机脱水;颗粒的吸附水被吸附在颗粒表面,约占7%左右,可用加热法脱除;存在于污泥颗粒内部或微生物细胞内的水称为内部水,约占污泥的3%,可采用生物法破坏细胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除。污泥中水分与污泥颗粒结合的程度由大到小的顺序为:内部水>吸附水>毛细水>空隙水,结合程度越高,越难脱除。3、污泥中水分的脱除 
污泥处理与处置的主要目的是减少水分,为后续处理、利用和运输创造条件;消除污染环境的有毒有害物质;回收能源和资源。污泥的处理处置工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等方法以及**终处理。在这些方法中,减容是**重要的过程,其投资约占污水厂总投资的12%~30%,而污泥脱水是其中费用较高,机理**不清楚的过程之一。高效脱出占污泥含量95%以上的水分,成为经济、高效处理污水污泥的关键环节。我国城镇建设行业标准之城市污水处理厂污水泥排放标准第4.3条指出:在厂内经稳定处理后城市污水处理厂污泥宜进行脱水处理,其含水率宜小余80%。国内现有的污泥处理处置基本是浓缩和脱水,污泥经浓缩和脱水后,一般含水率也只能降低到80%左右,而发达国家正逐步要求污泥的含水率降低到20%~30%。另外,我国不具有污泥脱水处理的污水厂约占48.65%。因此,摆在我们面前的是一个严峻的问题。 3.1 污泥脱水的指标要求[9] 
污泥脱水指标主要包括脱水效果和经济性两方面。 
脱水效果主要反映设备的污泥脱水分离性能是否符合要求,主要指标有:滤清液含固率、泥饼含固率、污泥回收率等。 
经济性指标主要指设备运行成本,主要指标有:絮凝剂投加量、污泥处理量、电耗等。 
絮凝剂投加量:指每吨干污泥(不含水分)与干粉絮凝剂投加量之比,单位:kg/T或0/00,絮凝剂一般占到运行成本的3/4左右,是一个重要的经济指标。 
污泥处理量:是设备的污泥处理能力,反应劳动生产率。 电耗:反应设备能耗。 
表1是城市污泥脱水对这些指标具体要求。
 
 
 

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