
随着城市生活污水处理量和处理率的增加,剩余污泥产生量急速增加。按我国城市污水处理厂的建设规划以及建设的实际进度,2010年末,我国城市污水的处理量1.6亿吨/日,含水率80%的污泥年产量也将达到8万吨/日。
以广州市为例,目前全市生活污水处理能力达到465.18万吨/日(截至2010年12月末),按每万吨污水产生污泥5吨计算(含水率80%),则广州市仅城市生活污水处理所产生的剩余污泥量就达到2326吨/日(带式压滤机或离心脱水机出泥按含水率80%计)。
城镇污水厂市政污泥的大量产生,已引起越来越多的二次污染,并成为城市污水处理行业瓶颈。参照国家住房和城乡建设部09年2月、国家环保部10年2月、10年12月的三份文件,污水处理厂产生的剩余污泥的处理要求越来越严格(出厂污泥含水率<50%;2年内完成污泥处理设施)。由此可见,国家的污泥处理的重视程度越来越高。从另一方面来看,也看到中国污泥产生量的与日俱增和处理能力严重不足、处理手段严重落后形成尖锐的矛盾。大量的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放,致使许多城市“污泥围城”。污泥处理市场需求是相当大的。
有鉴于此,在09年开始了污泥处理的相关研究工作。污泥自然干燥影响因素试验历时50日(10年9月1日至10年10月20日),合共5次试验。
1 试验设计
1.1 试验对象
广东A污水厂污泥,B污水厂污泥。堆垛高度H约为6cm、10cm,重量:3kg、9kg两种。
1.2 试验目的
为A公司污泥干化处理项目累积第一手数据、资料。观察记录污泥所含水分在不同温度、湿度、通风强度情况下,蒸发(干燥)状况变化以及是否存在有机质发酵情况。
1.3 试验装置设计
模拟多工艺组合污泥干燥方案中棚屋的性状,利用太阳能提高温度,降低湿度,增加通风强度等方面着手;并在试验过程中逐步改进和完善。
2 试验测试指标及方法
2.1 测量仪器
磅秤、电子温度湿度测定仪、温度计、刻度直尺等。
2.2 测试内容
污泥重量、污泥内部温度、空气湿度、空气相对湿度、污泥体积、起始水率。
2.3 测试方法
(1)起始污泥含水率测定。
在所取污泥中提取少量污泥,天平称重后(约5g)用坩埚装样品放入烘箱,105℃下烘24h取出。在干燥器中冷却后称重,计算含水率。
(2)污泥重量。
每日称量污泥重量,计算其重量增减量,并以此为依据计算含水率变化。
(3)空气温度、湿度。
每日记录温度、湿度及平均温度、湿度;同时测量试验装置内的温度湿度,记录。
(4)污泥重量。
每日测量污泥堆垛堆高以及污泥体积,记录。
(5)污泥含水率测定。
在污泥自然干燥结束后,天平称重后(约5克)用坩埚装样品放入烘箱,105℃下烘24小时取出。在干燥器中冷却后称重,计算含水率。
3 取样及试验方法
3.1 取样
到污水厂取污泥,并进行密封。并在当天运输至试验场地起堆,进行试验。
3.2 试验准备
在8月下旬开始筹备试验,收集资料,设计实验方案,制作、安装实验仪器等。
3.3 试验过程
2010年9月1日开始至10月20日,历时50日。可分为3个阶段。
第一阶段:基础性试验——准备性初始观察。
第二阶段:进行称量及计算含水率变化。
第三阶段:增加通风等条件,并取不同性质污泥进行比较。
3.4 试验结果
由于试验遵循循序渐进的方式,在第三次的试验中所测数据相对来说是较为准确和齐全的。就第三次(A厂污泥、B厂污泥)对比性试验数据,并就此数据作出记录。
3.5 实验情况推断
本次试验通过一些记录、现象,发现以下因素与污泥干燥过程是有关的:
序号 | 状况变化 | 推断影响因素 |
1 | 温度越高,污泥水分蒸发越快 | 温度 |
2 | 空气相对湿度越低,水分蒸发越快 | 相对湿度 |
3 | 相同条件下,通风量越大,则蒸发越快 | 通风条件 |
4 | 结构合理,只要有阳光,实验装置内温升明显,比室外空气温度高8~10℃。夜间和气温较低时,需良好的保温,才可节省能源消耗 | 试验装置结构 |
5 | B厂污泥在含水率<66%后开始出现发酵现象,泥心温度较周围气温高2~3℃ 但四次试验皆未发现佛山某污泥翻堆前后存在温升现象,每次测量,泥心温度比周围气温低2~3℃ | 有机质好氧发酵 |
经过约32小时后,B厂污泥含水率也从66%降低至57%,发酵温升不太明显,泥心温度比堆垛周围污泥颗粒高。 |
4 讨论
(1)有机质含量高,污泥干燥相对缓慢;有机质低,干燥相对迅速。
(2)可见,有机质含量高的污泥,污泥本体对水分子的牵制越厉害,污泥分子表面的活化能比较小,如果不进行改性,提高表面活化能,污泥所含水分的干燥不容乐观。
(3)温度、湿度、通风量,是本阶段“污泥小试的前期试验”中起较大作用的三个影响因素,但随着堆垛的增大和增高(比表面积越来越小),好氧发酵的影响程度将会随着比表面积减少而比重越来越大。
(4)就本次试验中污泥好氧发酵升温现象,有以下几点讨论:
①好氧发酵的发生条件除了有机质含量要高之外,装置内气温是重要影响因素。
②好氧发酵出现明显温升时,因为堆体较小,散热面积大,故温度并不十分高(约34℃),若随着堆垛体积增加,温度会发生相应变化。
(5)干燥过程中,污泥体积减量化非常明显。
干燥后含水率20%左右体积:10mm(摊铺面积大致相同的情况下)。
干燥前含水率80%左右体积:50mm。
体积约减少80%。
(6)带式机污泥干燥较快(片状),离心机污泥干燥较慢(团状)。
可以判断,片状的污泥表面积大,团状污泥表面积小。
5 结语
气温(阳光)、通风(鼓风)、比表面积、有机质含量高低都是影响污泥自然干燥的重要因素。
其中,气温、通风、比表面积是较重要的因素;而有机质含量多少会影响发酵温度的高低。