特種壓濾機(jī)系統(tǒng)污泥干化技術(shù)
1、本技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
目前污水處理廠各類污泥經(jīng)普通脫水機(jī)脫水后的含水率大致為75%～85%。我國(guó)對(duì)污泥處理處置的總方針是減容、無(wú)害、資源化。欲達(dá)到這個(gè)要求，降低污泥的水份是關(guān)鍵。只有把污泥水分降至40～60%以下，諸多的資源化利用才有可能。但我國(guó)當(dāng)前污泥干化市場(chǎng)要逾越含水40～60%這條“坎”困難重重。降低污泥水份目前的常規(guī)方法是：
（1） 機(jī)械脫水：目前市上常見(jiàn)的機(jī)械脫水有板框壓濾機(jī)；離心脫水；帶式壓濾脫水；螺旋壓榨脫水等。凡此幾種類型，脫水后的污泥終端水份均在75%~85%左右的范圍內(nèi)，所以減容不徹底,對(duì)后道的資源化利用未具可能終端資源化利用未達(dá)要求。
（2）熱力干化：市上所見(jiàn)方式諸多，例如回轉(zhuǎn)套筒干化；立式回流干化；低溫流化床；槳葉干化機(jī)；余熱煙氣干化等。但不管用何種形式，均是以熱能去除水份而又不能破壞污泥中原賦熱值，因此是以能量置換，是“以熱換熱”但其結(jié)果是“以大置小”，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中投資大，運(yùn)行成本高。目前市上雖有應(yīng)用，但只是無(wú)奈之舉。
在污泥處理處置領(lǐng)域，美欣達(dá)集團(tuán)不斷開(kāi)發(fā)和研究適合中國(guó)國(guó)情和節(jié)能減排環(huán)保政策的污泥處理新技術(shù)、新設(shè)備。
其中2006年引進(jìn)了日本“槳葉式污泥干化技術(shù)”，在此基礎(chǔ)上，2007年成功制造了第一代利用蒸汽為熱源、日處理能力15噸的“轉(zhuǎn)盤式高速離心薄層污泥干燥機(jī)”，應(yīng)用于我公司印染污泥的干化處置，開(kāi)始了我公司污泥干燥技術(shù)研發(fā)的起點(diǎn)，該設(shè)備主要是用于工業(yè)污水廠的污泥干化系統(tǒng)。
在此基礎(chǔ)上，2007年美欣達(dá)集團(tuán)又引進(jìn)了歐洲污泥珍珠工藝干化技術(shù)原理，研制開(kāi)發(fā)了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代利用導(dǎo)熱油間接加熱的立式多盤污泥干燥機(jī)，并在我公司內(nèi)建立立了日處理能力25噸的污泥干化系統(tǒng)。
第一代的利用蒸汽為熱源
“轉(zhuǎn)盤式高速離心薄層污泥干燥機(jī)”和第二代的利用導(dǎo)熱油為熱源的“立式多盤污泥干燥機(jī)”都需要外部熱源和尾氣處理系統(tǒng)，因此處理成本較高，難以企業(yè)化運(yùn)行。
為尋求一種低成本、高效率的符合國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的污泥處理處置技術(shù)方案，盡快解決污泥所帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題，2008年，美欣達(dá)集團(tuán)浙江旺能環(huán)保股份有限公司環(huán)境產(chǎn)業(yè)研究所在多年污泥干化處置研究的基礎(chǔ)上，自主開(kāi)發(fā)了適合中國(guó)國(guó)情和節(jié)能減排環(huán)保政策的第三代污泥處置新技術(shù)——污泥化學(xué)改性加特種壓濾系統(tǒng)集成常溫干化技術(shù)，污泥通過(guò)加藥改性和機(jī)械壓濾方式把污泥含水率從80%左右降低至50%以下，再經(jīng)24～48小時(shí)自然風(fēng)干后含水率已降低至20%左右甚至10%以下，干化后將此送至燃煤電廠或垃圾電廠與燃煤或生活垃圾混合焚燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化、無(wú)害化和資源化，現(xiàn)已在美欣達(dá)工業(yè)園內(nèi)建立了日處理30噸污泥干化處置生產(chǎn)線的示范工程，經(jīng)過(guò)一年多的調(diào)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)效果，于2009年9月份已正式投入正常運(yùn)行。
2009年9月份投入正常運(yùn)行以來(lái)，每天正常處理25～30噸含水率80%左右的我公司印染污泥，干化后的污泥送至我公司燃煤電廠與燃煤混合焚燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化，并最終實(shí)現(xiàn)能源和資源化。
為了保證該國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平技術(shù)能向浙江省乃至全國(guó)推廣運(yùn)用，利用我公司現(xiàn)有條件在美欣達(dá)工業(yè)園內(nèi)建立一套大型污泥處置示范工程項(xiàng)目，2009年12月在美欣達(dá)工業(yè)園興建了日處理200噸污泥處置示范項(xiàng)目，負(fù)責(zé)處理湖州市城區(qū)范圍內(nèi)的污泥處置項(xiàng)目，2010年二月初，又承接了河南省許昌市的日處理150噸的污泥處置項(xiàng)目。
自建立了日處理30噸污泥干化處置生產(chǎn)線的示范工程正常運(yùn)行以來(lái)，我公司接待了多批前來(lái)考察洽談污泥處置項(xiàng)目的省內(nèi)外客戶，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求。
1）污泥化學(xué)改性特種壓濾常溫干化集成新技術(shù)的產(chǎn)生及技術(shù)特征：
該技術(shù)的主要特征是：從藥劑、機(jī)械匹配等方面進(jìn)行了深入研究，從污泥中水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)入手，通過(guò)化學(xué)改性改變污泥中水的性質(zhì)加特種壓濾系統(tǒng)集成常溫干化技術(shù)，即不依賴任何外界熱能等條件，僅通過(guò)加藥改性和機(jī)械壓濾方式把污泥含水率從80～93%左右一次性降低至50%以下，再經(jīng)24～72小時(shí)自然風(fēng)干后含水率可降低至20～30%左右。
污泥化學(xué)改性特種壓濾常溫干化集成技術(shù)是一項(xiàng)化學(xué)和物理兩種學(xué)科的交錯(cuò)；是工藝技術(shù)和機(jī)械匹配的結(jié)合；是不同污泥物性和藥劑對(duì)應(yīng)的集成。我公司是在以前處理處置污泥的工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，深究源頭從機(jī)理、藥劑、機(jī)械進(jìn)行匹配，并對(duì)工程實(shí)施進(jìn)行了組合集成，構(gòu)成了一套可操作性的工程技術(shù)模式。我們認(rèn)為此條技術(shù)路線有可能會(huì)成為今后我國(guó)污泥處理處置的市場(chǎng)主流。對(duì)此，我公司祈誠(chéng)地向市場(chǎng)作出推薦。
2、本技術(shù)和工藝特點(diǎn)及主要工藝設(shè)備：
污泥化學(xué)改性特種壓濾常溫干化集成技術(shù)工藝及設(shè)備與通常的熱干化法相比，在投資和運(yùn)行成本上更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景廣闊，將廣泛地應(yīng)用于污水廠現(xiàn)有污泥脫水設(shè)施的改建、擴(kuò)建及新建污水廠的污泥脫水，無(wú)疑將改變現(xiàn)有的常規(guī)脫水工藝及設(shè)備、熱干化處理等污泥處理處置市場(chǎng)格局，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)污泥脫水處理行業(yè)發(fā)展。
污泥化學(xué)改性特種壓濾常溫干化集成技術(shù)從污泥含水分的賦存狀況入手，根據(jù)物化特性分段對(duì)應(yīng)，按其物性技術(shù)進(jìn)行嫁接的創(chuàng)新特點(diǎn)，而且工藝簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低廉、成果有效，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用性：
1）通過(guò)加藥改性和機(jī)械壓濾方式，使污泥含水率從80%左右降低至50%以下，再經(jīng)24～48小時(shí)自然風(fēng)干后含水率已降低至20～30%左右；
2）加藥藥劑不改變污泥的有機(jī)質(zhì)，干化后的污泥熱值在600～1500Kcal，可作為低熱值燃料；
3）對(duì)污泥中的蛔蟲(chóng)卵、糞大腸菌群、重金屬有去除作用，蛔蟲(chóng)卵、糞大腸菌群等病原體去除率達(dá)90%以，重金屬的去除率達(dá)60%以上，部分重金屬的去除率達(dá)90%以上；
4）干化后的污泥泥質(zhì)達(dá)到污泥土地利用（農(nóng)用、園林綠化、土地改良）標(biāo)準(zhǔn)、填埋標(biāo)準(zhǔn)中的泥質(zhì)要求；
5）干化后的污泥抗壓強(qiáng)度好，透氣性優(yōu)良，雨水浸泡難溶蝕，確保不會(huì)產(chǎn)生二次污泥化，遇水溶解率小于5%；
因此，該污泥處置新技術(shù)——污泥化學(xué)改性加特種壓濾系統(tǒng)集成常溫干化技術(shù)，有著顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益：一是在解決了污泥所帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題的同時(shí)通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，節(jié)約了土地資源；二是改善了周邊的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了本地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是印染行業(yè)的發(fā)展，該技術(shù)順應(yīng)了政策需求，具有很強(qiáng)的可操作性。
污泥化學(xué)改性特種壓濾常溫干化集成技術(shù)工藝流程框圖如下：
含水80%左右污泥
污泥改性系統(tǒng)
機(jī)械脫水系統(tǒng)
含水40%以下泥餅
資源化利用
改性劑制備室
壓濾水進(jìn)污水處理廠管網(wǎng)
熱電廠混燒
垃圾填埋場(chǎng)作覆蓋土
制磚
單獨(dú)焚燒
深加工利用
污泥改性、干化工藝流程圖
主要技術(shù)關(guān)鍵：
（1）污泥化學(xué)改性
污泥中所含水分大致分為四類：顆粒間的空隙水，約占污泥水分的70%；毛細(xì)水，污泥顆粒間的毛細(xì)管水，約占20%；顆粒的吸附水及顆粒內(nèi)部水約占10%，污泥脫水的對(duì)象是顆粒間的間隙水，如圖：
污泥脫水的難易除與水分在污泥中的存在形式有關(guān)外，還與污泥顆粒的大小，污泥比阻和有機(jī)物含量有關(guān)，污泥顆粒越細(xì)、有機(jī)物含量越高、污泥比阻越大，其脫水的難度就越大。
污泥之所以含有大量的水份除了間隙水外，另有很大一部分是由于其顆粒表面特性和污泥團(tuán)的結(jié)構(gòu)所決定的。污泥顆粒表面吸附有各種荷電離子以及由微生物在其代謝過(guò)程中分泌于細(xì)胞體外的胞外聚合物等組成。這些荷電離子和胞外聚合物具有很強(qiáng)的持水率。這些污泥顆粒組成了污泥團(tuán)，形成許許多多的毛細(xì)孔道，污泥顆粒表面所持的水和毛細(xì)孔道中的水都為結(jié)合水，這種束縛水是不能用單純的機(jī)械法除掉。所以本技術(shù)的關(guān)鍵就是采用化學(xué)和物理的綜合方法對(duì)污泥進(jìn)行改性，使其顆粒表面的水和毛細(xì)孔道中的束縛水使其成為自由水，只有這樣才有可能通過(guò)特種機(jī)械壓濾排出。
藥劑使污泥改性要有一定條件，否則難以達(dá)到改性的效果，同時(shí)自由水的壓濾也決不是常規(guī)意義上的壓濾，對(duì)這種特定條件下的自由水排出，也需要一個(gè)特定的脫水機(jī)構(gòu)。
（2）機(jī)械脫水
改性后的污泥再以高壓泵送至本污泥脫水機(jī)，本污泥脫水機(jī)外形類似普通的板框壓濾機(jī)，高壓泵以0.6～1.0MPa的輸送壓力將改性后的污泥送入本污泥脫水機(jī)的多塊濾板之間的空隙內(nèi)，因有0.6～1.0MPa的輸送壓力，在高壓泵污泥輸送至濾板之間的空隙內(nèi)過(guò)程中，即有部分水分被濾出，當(dāng)高壓泵的輸送壓力逐步升高至最高壓力1.0MPa時(shí)，表明本污泥脫水機(jī)的多塊濾板之間的空隙內(nèi)都充滿了污泥，即高壓泵已不能再將污泥輸送至濾板之間的空隙內(nèi)，此時(shí)，停止高壓泵的運(yùn)行，并關(guān)閉本污泥脫水機(jī)的進(jìn)泥閥門，啟動(dòng)本污泥脫水機(jī)的高壓油泵，由高壓油泵提供25～30MPa的壓力通過(guò)壓縮彈簧推動(dòng)濾板移動(dòng)壓縮濾板之間空隙內(nèi)的污泥，使濾板之間空隙內(nèi)的污泥再次壓濾，得到含水率為45%以下的半干泥餅。
主要工藝設(shè)備：
污泥化學(xué)改性特種壓濾常溫干化集成技術(shù)主要由：濕污泥儲(chǔ)倉(cāng)、濕污泥輸送系統(tǒng)、污泥改性系統(tǒng)、污泥機(jī)械脫水系統(tǒng)、半干污泥儲(chǔ)倉(cāng)、半干污泥輸送系統(tǒng)、廢水處理排放系統(tǒng)等組成,一般分為主機(jī)系統(tǒng)、輔機(jī)系統(tǒng)、)配套工程、廠房土建等四大部分。
(1)主機(jī)系統(tǒng)：
污泥改性機(jī)、特種鋼制板框壓濾機(jī)、藥劑儲(chǔ)備罐、自動(dòng)加藥裝置、改性后污泥儲(chǔ)存罐等
(2)輔機(jī)系統(tǒng)：
原污泥儲(chǔ)存罐、原污泥螺旋輸送機(jī)、半干污泥皮帶輸送機(jī)、空壓機(jī)及儲(chǔ)氣罐、各類污泥輸送泵等
(3)配套工程：
配電系統(tǒng)（動(dòng)力柜、電纜）、管道、閥門、自動(dòng)控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等
3.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)或設(shè)計(jì)參數(shù)；
1）通過(guò)加藥改性和機(jī)械壓濾方式，使污泥含水率從80%左右降低至50%以下；
2）加藥藥劑不改變污泥的有機(jī)質(zhì)，干化后的污泥熱值在600～1500Kcal，可作為低熱值燃料；
3）對(duì)污泥中的蛔蟲(chóng)卵、糞大腸菌群、重金屬有去除作用，蛔蟲(chóng)卵、糞大腸菌群等病原體去除率達(dá)90%以，重金屬的去除率達(dá)40～60%以上，部分重金屬的去除率達(dá)90%以上；
4）干化后的污泥泥質(zhì)達(dá)到污泥土地利用（農(nóng)用、園林綠化、土地改良）標(biāo)準(zhǔn)、填埋標(biāo)準(zhǔn)中的泥質(zhì)要求；
5）干化后的污泥抗壓強(qiáng)度好，透氣性優(yōu)良，雨水浸泡難溶蝕，確保不會(huì)產(chǎn)生二次污泥化，遇水溶解率小于5%；
4.技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性分析；
污泥中含有大量病原菌、寄生蟲(chóng)（卵），銅、鋅、鎘、汞等重金屬鹽類以及多氯聯(lián)苯等難降解有毒有害物。同時(shí)，由于污泥中含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪及其它碳水化合物等高濃度有機(jī)物，導(dǎo)致污泥的粘度較大、含水率較高、固液分離性能差，進(jìn)而影響到污泥堆肥、焚燒或填埋等后續(xù)處理處置。我們認(rèn)為目前污泥處理的主要目標(biāo)是達(dá)到穩(wěn)定化和無(wú)害化。一般污泥處理技術(shù)無(wú)論是脫水還是進(jìn)行消化抑或直接處理都面臨效率低、能耗高的難題。因此，如何改變污泥的膠體結(jié)構(gòu)是污泥處理處置技術(shù)的關(guān)鍵。
1）泥中的膠體結(jié)構(gòu)因加藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在膠核上形成結(jié)晶和長(zhǎng)大，吸附水轉(zhuǎn)化為結(jié)晶結(jié)構(gòu)水。
2）粒的排列呈近程有序，遠(yuǎn)程有序，形成規(guī)則的周期性的原子或分子排布，水在結(jié)構(gòu)中將以O(shè)H-或H+形成結(jié)構(gòu)排布，膠核即成為結(jié)晶體的晶核。
3）結(jié)晶結(jié)構(gòu)形成后即實(shí)現(xiàn)了生活污水污泥的固態(tài)化。這種固態(tài)化的過(guò)程是不可逆的過(guò)程從而保證了改性后污泥不致二次污泥化。
4）污泥形成晶體結(jié)構(gòu)后，其所含水分可被迅速分離蒸發(fā)。
本技術(shù)中的改性劑與污泥進(jìn)行反應(yīng)后對(duì)有機(jī)物的降解和減少臭氣濃度有顯著的效果：
1）改變了污泥的顯微結(jié)構(gòu)，使泥質(zhì)具有呼吸性。從而改變了污泥的降解過(guò)程，污泥的降解由厭氧過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚踹^(guò)程。
2）污泥中的臭氣源如硫化氫、硫醇類、有機(jī)硫及含氮物質(zhì)與改性劑反應(yīng)，大大減輕了臭氣的產(chǎn)生。
3）污泥中的病菌、寄生蟲(chóng)卵、病毒等也因污泥呼吸性、PH值及泥質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變和無(wú)機(jī)質(zhì)的包覆而失活。
本技術(shù)中的改性劑對(duì)污泥中部分重金屬有穩(wěn)定化的作用：
1）該改性劑的活性成份與污泥中的某些重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的不溶于水的化合物。
2）污泥中的部分重金屬離子在結(jié)晶化過(guò)程中，形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)的一部分，從而減少了重金屬離子游離出來(lái)造成二次污染。
改性的污泥抗壓強(qiáng)度好，透氣性優(yōu)良，雨水浸泡難溶蝕。改性污泥熟化后，實(shí)現(xiàn)土壤化，穩(wěn)定化，無(wú)害化，確保不會(huì)產(chǎn)生二次污泥化。改性后的污泥可用于填埋土、填埋覆蓋土、路基土、填海土等，最終實(shí)現(xiàn)資源化的目標(biāo)。
5、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析；
本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)均為我公司課題組成員單位自主研發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)均進(jìn)行過(guò)小試的可行性驗(yàn)證，尤其是基于微絮體界面改性的污泥深度脫水技術(shù)已在湖州地區(qū)進(jìn)行了
200t/d 的工程示范，近期在河南省許昌市承建了150t/d
的項(xiàng)目工程，而且項(xiàng)目前期在污泥處理與處置、固廢處理與資源化、環(huán)保脫水設(shè)備的研制和應(yīng)用、水污染控制工程的設(shè)計(jì)與工程實(shí)施等方面都有很好的研究和工程實(shí)施基礎(chǔ)，因而具備經(jīng)濟(jì)可行性。本項(xiàng)目技術(shù)及設(shè)備研發(fā)過(guò)程中，在材料應(yīng)用、設(shè)備維修運(yùn)行、耗能等方面充分考慮經(jīng)濟(jì)合理性。
采用本項(xiàng)技術(shù)處理污泥，與國(guó)際通用干化焚燒技術(shù)相比投資可減少70%，運(yùn)行成本減少60%，每噸污泥可節(jié)煤200Kg，同時(shí)可減排300KgCO2。
社會(huì)效益：
本項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)的技術(shù)投資少，僅為目前國(guó)內(nèi)外投資的五分之一到三分之一，運(yùn)行成本低，可降低污泥的處置費(fèi)，使污水處理單位減少運(yùn)行費(fèi)用；污泥脫水干化可實(shí)現(xiàn)污泥大幅度減量化，降低污泥總量，從而減少后續(xù)處置過(guò)程的占地、運(yùn)費(fèi)等；污泥含水率降低可增加干泥的凈熱值，焚燒時(shí)的熱值有富余，不但不需額外補(bǔ)加燃料，而且焚燒時(shí)能量可凈輸出，每噸干泥焚燒熱值相當(dāng)于200～300kg電煤，使污泥變廢為寶。
（通祥集團(tuán) 四川壓濾機(jī) 成都?jí)簽V機(jī) 壓濾機(jī) 板框壓濾機(jī) 隔膜壓濾機(jī) 云南壓濾機(jī) 昆明壓濾機(jī) 過(guò)濾機(jī)）（ 通祥集團(tuán)壓濾機(jī) 四川壓濾機(jī) 成都?jí)簽V機(jī) 壓濾機(jī) 板框壓濾機(jī) 隔膜壓濾機(jī)云南壓濾機(jī) 昆明壓濾機(jī) 過(guò)濾機(jī)）（通祥集團(tuán)壓濾機(jī) 四川壓濾機(jī) 成都?jí)簽V機(jī) 壓濾機(jī) 板框壓濾機(jī) 隔膜壓濾機(jī) 云南壓濾機(jī) 昆明壓濾機(jī) 過(guò)濾機(jī)）（通祥集團(tuán)壓濾機(jī) 四川壓濾機(jī) 成都?jí)簽V機(jī) 壓濾機(jī) 板框壓濾機(jī) 隔膜壓濾機(jī) 云南壓濾機(jī) 昆明壓濾機(jī) 過(guò)濾機(jī)）
