城市污水處理廠污泥濃縮工藝的應(yīng)用與發(fā)展趨勢
行業(yè)動(dòng)態(tài)
城市污水處理廠污泥具有含水率高，體積大，易腐敗，有惡臭的特點(diǎn)，污泥處理處置的目的是以減容化、穩(wěn)定化、無害化、資源化為原則。城市污水處理廠污泥處理處置費(fèi)用高，污泥處理處置越來越引起人們的重視。
城市污水處理廠污泥濃縮工藝是污泥處理的重要環(huán)節(jié)之一，污泥濃縮的目的是減少污泥的體積，減輕后續(xù)構(gòu)筑物或處理單元的壓力。污泥濃縮工藝的選擇主要取決于產(chǎn)生污泥的污水處理工藝、污泥的性質(zhì)、污泥量和需達(dá)到的含固率要求。
1 污泥濃縮工藝的分類
城市污水處理廠剩余活性污泥濃縮的工藝通常有重力濃縮、機(jī)械濃縮、氣浮濃縮三種。
重力濃縮本質(zhì)上是一種沉淀工藝，是污泥中的固體顆粒在重力作用下沉淀和進(jìn)一步濃縮的過程。
機(jī)械濃縮有離心濃縮機(jī)濃縮、帶式濃縮機(jī)濃縮、轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)濃縮和螺壓濃縮機(jī)濃縮。離心濃縮工藝的動(dòng)力是離心力，離心力是重力的500～3000倍。帶式濃縮機(jī)主要由框架、進(jìn)泥配料裝置、脫水濾布、可調(diào)泥耙和泥壩組成，污泥進(jìn)入濃縮段時(shí)被均勻攤鋪在濾布上，在重力作用下泥層中污泥的表面水大量分離并通過濾布空隙迅速排走，污泥固體顆粒則被截留在濾布上。轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)是一外殼繃有濾網(wǎng)的圓柱形的轉(zhuǎn)鼓，濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑約0.5mm，轉(zhuǎn)鼓以水平或者以較小的傾角安裝，工作時(shí)轉(zhuǎn)鼓緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)設(shè)有螺旋線，經(jīng)調(diào)理好的污泥進(jìn)入緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓后，污泥沿著螺旋線從轉(zhuǎn)鼓的一端進(jìn)到另一端。在轉(zhuǎn)鼓的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，污泥絮體及顆粒間互相剪切、揉搓、引起轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的污泥結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使污泥中的空隙水釋放。轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)是污泥含水率降低的一種簡便高效的機(jī)械設(shè)備。螺壓濃縮機(jī)的工作原理與轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)類似，所不同的是其繃有濾網(wǎng)的圓柱體外殼是固定不動(dòng)的，其內(nèi)部設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋推進(jìn)器，螺壓式濃縮機(jī)以傾斜30°安裝。
根據(jù)氣泡形成的方式，氣浮可以分為：壓力溶氣氣浮、生物溶氣氣浮、渦凹?xì)飧 ⒄婵諝飧?、化學(xué)氣浮、電解氣浮等，應(yīng)用于污水處理廠中污泥氣浮濃縮主要有壓力溶氣氣浮、生物溶氣氣浮兩種，壓力溶氣氣浮工藝已廣泛應(yīng)用于剩余活性污泥濃縮中，生物溶氣氣浮工藝濃縮活性污泥也有應(yīng)用，其它幾種氣浮工藝在污泥濃縮中的應(yīng)用尚未見報(bào)道。
2 污泥濃縮工藝的應(yīng)用
重力濃縮應(yīng)用較為廣泛，在我國北京酒仙橋污水廠、上海曲陽污水處理廠等都是采用重力濃縮工藝。在實(shí)際應(yīng)用中，污水處理廠一般將初沉池污泥和剩余活性污泥混合后進(jìn)行重力濃縮，這樣可以提高重力濃縮池的濃縮效果，重力濃縮池固體表面負(fù)荷取決于2種污泥的比例，一般50～90kg/m2·d。但也有資料認(rèn)為初沉池污泥和活性污泥不宜混合濃縮。
機(jī)械濃縮機(jī)一般用于污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段，污泥濃縮脫水一體化設(shè)備具有工藝流程簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行連續(xù)、控制操作簡單和過程可調(diào)節(jié)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，正得到越來越多的設(shè)計(jì)單位和用戶特別是中小型污水處理廠的關(guān)注，一體化污泥脫水設(shè)備在國內(nèi)應(yīng)用有推廣之勢。離心濃縮工藝始于本世紀(jì)20年代初，當(dāng)時(shí)采用的是原始的筐式離心機(jī)，后經(jīng)過盤嘴式等幾代更換，現(xiàn)在普遍采用的是臥螺式離心機(jī)，如在我國鄭州污水處理廠。
19世紀(jì)末，溶氣氣浮（DAF）工藝起初應(yīng)用于采礦工業(yè)，20世紀(jì)20年代，溶氣氣?。―AF）技術(shù)開始應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，自1957年 個(gè)溶氣氣?。―AF）裝置在紐約的Bay Park污水處理廠成功地濃縮污泥以來，溶氣氣浮(DAF)技術(shù)在許多 城市污水處理廠得到了廣泛應(yīng)用。壓力溶氣氣浮在國外已廣泛應(yīng)用于城市污水處理廠的剩余污泥濃縮，M.Sugahara等對溶氣氣浮濃縮剩余活性污泥的主要影響因素進(jìn)行了研究，Tai Hak Chung等研究了壓力溶氣氣浮濃縮剩余活性污泥時(shí)壓力和回流比的影響，Harish Arona等對壓力溶氣氣浮濃縮污泥的性能進(jìn)行了評價(jià)。L.R.J. van Vuuren等也報(bào)道了壓力溶氣氣浮濃縮污泥的應(yīng)用。我國20世紀(jì)80年代開始對溶氣氣?。―AF）濃縮城市污水處理廠剩余活性污泥進(jìn)行了研究，高廷耀等研究了高溫酸化，中溫兩相甲烷化和中溫單相厭氧工藝處理氣浮濃縮污泥的性能。姚毅等通過對上海東區(qū)污水處理廠和彭浦新村污水處理廠的剩余活性污泥進(jìn)行濃縮試驗(yàn)，分析討論了污泥性質(zhì)、氣固比、固體負(fù)荷、氣浮池高度、混凝劑及刮泥等因素對氣浮濃縮效果的影響。何群彪等采用壓力溶氣氣?。―AF）對上海北郊污水處理廠剩余活性污泥進(jìn)行了小試和中試研究，得出了壓力溶氣氣浮技術(shù)濃縮剩余活性污泥工藝的主要設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)。我國成都市三瓦窯污水處理廠也采用了壓力溶氣氣?。―AF）濃縮剩余活性污泥。生物氣浮濃縮工藝是1983年瑞典Simoma Cizinska開發(fā)的一種新型污泥濃縮工藝，它利用污泥的自身反硝化能力，加入硝酸鹽，污泥進(jìn)行反硝化作用產(chǎn)生氣體使污泥上浮而進(jìn)行濃縮。生物氣浮濃縮工藝已應(yīng)用在捷克的Pisek污水廠、Milevske污水廠和瑞典的BjOmlunda污水廠，我國同濟(jì)大學(xué)劉軍對生物氣浮法濃縮剩余活性污泥的工藝也進(jìn)行了研究，但在我國沒有污水處理廠應(yīng)用此種濃縮工藝的報(bào)道。
3 污泥濃縮工藝的發(fā)展趨勢
3.1 濃縮剩余活性污泥的重力濃縮工藝逐步被其它工藝取代
隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，歐洲以單一去除COD為目的的污水處理工藝已不多見，代之以除磷脫氮為主要對象的生物營養(yǎng)物去除工藝，在我國以后的污水處理工藝亦將如此。重力濃縮法，維修管理及動(dòng)力費(fèi)用低，但占地面積大，衛(wèi)生條件差，濃縮效果較差，不能有效地去除污泥中的水分，由于污泥在重力濃縮池停留時(shí)間長，濃縮剩余活性污泥時(shí)濃縮池中形成厭氧環(huán)境，富磷污泥在濃縮中釋磷現(xiàn)象嚴(yán)重，使整個(gè)系統(tǒng)的除磷效果變差，使用受到了限制，在污水處理廠中會逐步被取代。
3.2 進(jìn)一步完善濃縮脫水一體化設(shè)備
濃縮脫水一體化設(shè)備具有工藝流程簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行連續(xù)、控制操作簡單和過程可調(diào)節(jié)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，正得到越來越多的設(shè)計(jì)單位和用戶特別是中小污水處理廠用戶的關(guān)注。
在采用污泥濃縮脫水一體化機(jī)的工程中，各污水處理廠的污泥進(jìn)入污泥濃縮脫水一體化設(shè)備前，均有污泥貯泥池或污泥均質(zhì)池（實(shí)際上相當(dāng)于濃縮池），其停留時(shí)間甚至比重力濃縮池停留時(shí)間還長，如天津經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用德國ROEDIGER公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)鼓預(yù)濃縮與帶式一體化污泥脫水機(jī)，SBR反應(yīng)池剩余污泥排入貯泥池，經(jīng)48h沉淀后排入污泥脫水機(jī)房進(jìn)行污泥脫水，進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓預(yù)濃縮前的污泥含水率大多數(shù)情況在94%～96%。昆明市第三污水處理廠將含固率0.7%～0.85%的剩余污泥從ICEAS池泵入貯泥池（HRT=7hr），在池中間歇曝氣間歇濃縮交替進(jìn)行以防止磷的析出，并使污泥濃縮到含固率為1.5%，然后進(jìn)入帶式濃縮機(jī)和帶式脫水機(jī)。
污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的目標(biāo)與實(shí)際應(yīng)用存在一定的差距，如果把長HRT的貯泥池或污泥均質(zhì)池看成是重力濃縮池的話，甚至可以認(rèn)為在實(shí)際應(yīng)用中污泥濃縮脫水一體化設(shè)備比傳統(tǒng)污泥處理工藝在工藝流程上更加復(fù)雜，多了一體化設(shè)備的濃縮段，污泥濃縮脫水一體化設(shè)備需進(jìn)一步完善。
3.3 研究開發(fā)低濃度污泥濃縮工藝
典型城市污水處理廠初沉污泥含水率為95%～97%，二沉污泥含水率為99.2%～99.6%，在實(shí)際工程中有些變革工藝（如重慶大學(xué)自行開發(fā)研究的一體化氧化溝工藝）排放的剩余污泥含水率更高，還有些直接從曝氣池排放的剩余污泥濃度更低。
污泥濃縮脫水一體化機(jī)一般適用于進(jìn)泥的含水率在99.5%以下，含水率高于99.5%的污泥不宜直接進(jìn)入一體化污泥濃縮脫水機(jī)，需要先經(jīng)過其它濃縮方法濃縮。實(shí)際應(yīng)用上一體化設(shè)備對進(jìn)泥含固率的要求更高，故需進(jìn)一步研究開發(fā)對低濃度污泥濃縮技術(shù)。
4 結(jié)語
城市污水處理廠污泥處理處置問題日益引起重視，污泥濃縮是污泥處理處置的主要工藝之一。目前污泥濃縮仍以重力濃縮為主，從可持續(xù)發(fā)展的角度看，污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的應(yīng)用是污泥濃縮脫水的發(fā)展趨勢，但需進(jìn)一步完善污泥濃縮段設(shè)備，同時(shí)急需開發(fā)研究低濃度剩余污泥（如一體化氧化溝工藝從固液分離器排放的剩余污泥和直接從曝氣池排放的剩余污泥等）濃縮技術(shù)。
