1)灭菌和抑制腐化。温度的提高和 pH的升高可以起到灭菌和抑制污泥腐化的作用,尤其在pH≥12 的情况下效果更为明显,从而可以保证在利用或处置过程中的卫生安全性; 2)脱水。根据石灰投加比例(占湿污泥的比例)的不同(5%~30%),可使含水率80%的污泥在设备出口的含水率达到74.0%~48.2%。通过后续反应和一定时间的堆置,含水率可进一步降低;
3)钝化重金属离子。投加一定量的氧化钙使污泥成碱性,可以结合污泥中的部分金属离子,钝化重金属;
4)改性、颗粒化。可改善储存和运输条件,避免二次飞灰、渗滤液泄漏。
2 应用原则
污泥的石灰稳定技术可以做为建材利用、水泥厂协同焚烧、土地利用、卫生填埋等污泥处置方式的处理措施。
采用石灰稳定技术应考虑当地石灰来源的稳定性、经济性和质量方面的可靠性。
3 石灰稳定工艺与系统组成
3.1工艺流程
3.2系统组成
1)输送系统(包括湿泥及成品污泥输送)
一般可选择螺旋输送机或带式输送机,应采用全封闭结构,以防止污泥散发的臭气排放到大气中,影响操作环境,危害操作人员的健康。 2)石灰仓储与计量给料系统
石灰料仓用来暂时储存罐车运送来的石灰粉料。设有破拱装置、仓顶布袋除尘器、料位器等。
34
计量给料系统应确保在混合反应器开启后,石灰能持续、定量输送至混合反应器内。主要由进料斗、进料料位监测和出料装置、计量投加装置等组成。 3)干化混合反应系统
作为石灰干化稳定工艺的核心设备,其运行表现直接影响整个项目效果。目前一般选择传统卧式混合搅拌反应器,主要由混合圆筒、工作轴、搅拌元件、在线监测装置等组成。 4)废气收集及处理系统
污泥石灰稳定工艺中,废气主要特点是高温、高湿、高粉尘浓度、低有毒气体浓度。它的主要成分为水蒸气、石灰粉尘、氨气,温度约为 30℃~50℃。针对该类废气,一般选择湿式喷淋塔或增加净化单元可满足处理需求。
4 设计与运行控制
1)石灰掺混比例
根据污泥含水率、石灰活性及最终处置方式差异,石灰掺混比例可在 30%以内调整。不同加钙量的脱水效果,见表 4-5。
2)混合物料的后续反应
石灰—污泥在快速混合后反应仍将不同程度地持续数小时至数天,设计中应优化工艺条件有利于污泥的后续反应及水蒸汽的蒸发,可以通过设计混合物料堆置设施(一般为 5~10d混合物料的堆置空间)为其进一步的反应提供有利条件,但要考虑粉尘及有毒有害气体的控制。
5 投资及运行成本的评价与分析
相对污泥热干化、焚烧等处置方式,污泥石灰稳定工艺基建投资较低,根据规模及混合设备选型不同,固定资产投资约为2~4万元/t 污泥(含水率80%)。
目前国内工程实例较少,工艺直接运行费用主要由石灰、电、人工、设备维护等费用组成。根据石灰掺混比例不同,单吨运行成本约为50~150元,其中,石灰消耗可占到总运行费用的70%~90%。
35
第六节 其他技术 1 污泥热解处理技术
污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解,转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。根据污泥热解温度和产物的不同,污泥热解处理技术可以分为污泥气化技术、污泥油化技术和污泥炭化技术三大类。
污泥热解技术具有污泥中能量有效回收利用、温室气体排放减少、重金属得以固化、避免二噁英的产生、占地少、运行成本低等特点。
2 污泥水热处理技术
水热处理技术是将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,改善脱水性能和厌氧消化性能的技术,也称热调质。
水热处理技术按照处理过程是否通入氧化剂,把水热处理分成热处理(也称为热水解)和湿式氧化两种。热处理没有氧化剂通入,而湿式氧化需要向反应器内通入氧化剂。水热处理按照反应温度和压力的不同,又分为低压、中压、高压氧化以及超临界氧化。按照添加催化剂与否,分为催化氧化和非催化氧化。
水热处理技术可与多种污泥处理、处置技术直接对接、联合使用。经过水热处理后的污泥脱水性能大幅度提高,经机械脱水可获得低含水率的泥饼,为污泥的处理和处置提供了基础;水热处理后污泥可进行高效率的厌氧消化,将污泥中的有机质充分转化为沼气;同时,针对水热处理上清液可引入水处理的高效厌氧工艺中,整体提高污泥处理系统效率;污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭。
第四章 污泥处置方式及相关技术
第一节 污泥土地利用 1 原理与作用
经无害化和稳定化处理后的污泥及污泥产品,以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式可用于农业、林业、园林绿化和土壤改良等方面,使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用,同时污泥也可得以有效处置。
2 应用原则
污泥必须经过厌氧消化、好氧发酵等稳定化及无害化处理后,才能进行土地利用。 未经稳定化处理的污泥进行农用时,可造成烧苗现象。污泥经稳定化及无害化处理后,有机污染物得到部分降解,重金属活性得到钝化,通过无害化过程产生的热量将污泥中大肠
36
杆菌、病原菌和虫卵等灭杀,杂草种子灭活,降低了污泥在进行土地利用时的卫生和环境风险,并提高了植保安全性。
3 泥质要求
1)养分与有机质
以有机肥料形式用于农业用途(包括农田、果园和牧草地等)的污泥,其氮磷钾(N+P2O5+K2O)含量应不低于20 g/kg,有机质含量不低于 200 g/kg。以基质形式用于农业用途(包括草坪基质、容器育苗基质、苗木基质等)的污泥,其氮磷钾总量不低于40 g/kg,有机质含量不低于240 g/kg。用于园林绿化和林地用途的污泥,其氮磷钾总量不低于 30 g/kg,有机质含量不低于 200 g/kg。用于土壤改良和植被恢复途径的污泥,其养分与有机质含量,原则上不做要求。 2)重金属
用于农业用途的污泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》CJ/T309标准的要求,可分为 A级和 B 级污泥。A级污泥要求较为严格,可用于蔬菜和粮食作物等食物链作物和纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物;B 级污泥对重金属限量适度放宽,但只能用于纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物。用于园林绿化和林地的污 泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》GB/T 23486标准的要求。
用于沙荒地、盐碱地和矿山废弃地土壤改良的污泥重金属含量应符合《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》CJ/T 291标准的要求。 3)物理性质
用于农业用途的污泥,粒径不应高于 10 mm,无粒径大于 5 mm的杂物。用于育苗基质的污泥其容重应低于0.8 g/cm3,总孔隙度和持水孔隙度分别不低于 60%和 40%,电导率小于3 ms/cm,pH应在 6.0~8.0 之间。 4)腐熟度
以种子发芽指数作为污泥腐熟度的量化指标。用于农业用途的污泥种子发芽指数不低于60%。园林绿化和林地用途的污泥种子发芽指数不低于 50%。用于基质途径的污泥其种子发芽指数不低于 75%。 5)卫生指标
进行土地利用处置的污泥蛔虫卵死亡率应不低于95%,粪大肠菌群值不低于0.01。
37