污泥板框車間藥劑優(yōu)化及相關(guān)研究

1 污泥脫水車間概況

某污水處理廠一廠設(shè)計(jì)水量10×104m3/d，二廠設(shè)計(jì)水量15×104m3/d，兩廠共用一座污泥脫水車間。兩廠收水范圍主要為主城區(qū)生活污水。污泥采用“預(yù)機(jī)械濃縮+深度板框壓濾脫水”，壓濾后污泥含水率為約60%。日處理污泥規(guī)模240t（含水率60%）。工藝流程如1。

1.1 污泥脫水系統(tǒng)組成

該污泥脫水車間主要設(shè)備：3 臺(tái)污泥提升泵 (Q=120m3/h，H=13.5m，N=10kW) 將污泥提升至8臺(tái)帶式預(yù)濃縮機(jī)(Q=60m3/h，N=2.2kW)，同時(shí)配置3 套陽離子聚丙烯酰胺自動(dòng)投藥裝置，配置濃度為千分之一。每天大約用180kg。預(yù)濃縮后污泥進(jìn)入污泥濃縮池，通過3 臺(tái)污泥泵注入調(diào)理池。污泥泵參數(shù)（Q=125m3/h）。6 座調(diào)理池配置6 臺(tái)攪拌機(jī)（D=1500mm，P=15kW）。3 座30m3生石灰儲(chǔ)罐，2 個(gè)15m3氯化鐵加藥罐。兩套加藥磁力泵加藥（Q=1～5m3/h）。調(diào)理后污泥通過6 臺(tái)污泥投料泵（Q=70m3/h，H=30～80m，N=37kW）輸送至6 臺(tái)板框壓榨機(jī)壓榨。壓榨機(jī)參數(shù)：Q=50t/d，T=16h，N=14.1kW。壓榨機(jī)配置三臺(tái)清洗泵（Q=12m3/h，H=400m，N=30kW），6 臺(tái)壓榨泵（Q=25m3/h，H=160m，N=18.5kW），兩臺(tái)空壓機(jī)（Q=1～5m3/min）。壓榨后泥餅通過皮帶傳送進(jìn)入污泥堆棚，然后再運(yùn)送至垃圾填埋場。

1.2 污泥深度脫水原理

首先將99%的含水率剩余污泥經(jīng)過投加高分子有機(jī)絮凝劑陽離子PAM，在預(yù)濃縮皮帶機(jī)上進(jìn)行預(yù)濃縮，含水率降為95.5%，儲(chǔ)存于污泥濃縮池內(nèi)。預(yù)濃縮污泥送至綜合調(diào)理池。該廠共6 座污泥調(diào)理池，每座70m3。結(jié)合我廠污泥特性，每座70m3的調(diào)理池投加三氯化鐵0.2t 進(jìn)行無機(jī)絮凝，在調(diào)理池內(nèi)混合攪拌反應(yīng)20min，然后再向每座調(diào)理池投加0.7t 生石灰，反應(yīng)時(shí)間1.5h 左右，pH 值約為13。利用生石灰強(qiáng)堿、發(fā)熱溫升使微生物細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)合水游離出來，并調(diào)整pH，降低污染物的活性，固化穩(wěn)定重金屬，便于板框壓榨脫水。

2 使用生石灰作調(diào)理劑給生產(chǎn)帶來的負(fù)面影響

2.1 藥劑成本偏高

2.1.1 生石灰藥耗

每座調(diào)理池體積70m3，含水率為95%預(yù)濃縮污泥。冬天調(diào)理池每座每次需投加生石灰800kg，夏季需投加生石灰600kg。根據(jù)污泥濃度及生產(chǎn)需要調(diào)整污泥產(chǎn)量。平均每月生產(chǎn)60%含水率泥餅3600t，平均每月需投加生石灰約330t。每噸生石灰單價(jià)為750 元。每月生石灰費(fèi)用24.75 萬元。

2.1.2 三氯化鐵藥耗

每座調(diào)理池體積70 m3，含水率為95%預(yù)濃縮污泥，冬天調(diào)理池每座每次需投加三氯化鐵440kg，夏季需投加三氯化鐵290kg。平均每月需投加三氯化鐵175t。每噸三氯化鐵單價(jià)為250 元。每月三氯化鐵費(fèi)用4.38 萬元。

2.1.3 預(yù)濃縮陽離子聚丙烯酰胺藥耗

預(yù)濃縮每月使用陽離子聚丙烯酰胺約4t，單價(jià)21000 元/t，合計(jì)8.4 萬元/月。

以上三項(xiàng)藥劑合計(jì)每月費(fèi)用為37.53 萬元。

2.2 維修費(fèi)用偏高

調(diào)理后污泥易堵塞污泥投料泵、腐蝕設(shè)備。平均每月維修、保養(yǎng)、更換濾布費(fèi)用約4 萬元。

2.3 疏通費(fèi)用偏高

壓榨濾液和預(yù)濃縮污水流入污水排水管道后，容易在管道內(nèi)壁結(jié)垢，1 年以后管徑變細(xì)，流速不暢甚至堵塞管道，且結(jié)垢硬度較高，必須進(jìn)行高壓疏通。每個(gè)臺(tái)班2.5 萬元，疏通一次費(fèi)用約3 萬元。

2.4 污泥運(yùn)費(fèi)偏高

由于泥餅含有生石灰，無法做有機(jī)肥，只能運(yùn)至垃圾填埋場填埋。每噸60%含水率污泥運(yùn)至垃圾填埋場運(yùn)費(fèi)及填埋費(fèi)用為50 元/t，每月產(chǎn)泥量為3600t，合計(jì)污泥運(yùn)費(fèi)為18 萬元/t。

2.5 污泥車間直接生產(chǎn)成本

每月藥劑費(fèi)37.53 萬元，電費(fèi)8 萬元，污泥外運(yùn)費(fèi)18 萬元，維修費(fèi)4 萬元，人工費(fèi)6 萬元（共16人）。每月處理污水750 萬t，折合噸水成本0.098 元。

3 尋找替代生石灰藥劑

鑒于以上幾種負(fù)面影響，著手尋找替代生石灰、三氯化鐵的藥劑，經(jīng)過多次試驗(yàn)，對比分析生石灰+三氯化鐵、粉煤灰+硫酸亞、粉煤灰+雙氧水、復(fù)合藥劑四種方案，運(yùn)行一個(gè)月總結(jié)污泥含水率和每臺(tái)板框機(jī)進(jìn)泥量，結(jié)果表明：①藥劑選用每座調(diào)理池投加600kg 粉煤灰+150kg 硫酸亞鐵。壓榨第一周，泥餅剝離效果滿足要求，含水率在58%左右。但隨著時(shí)間的延長，含水率逐漸升高，泥餅剝離效果逐漸變差，一個(gè)月后泥餅無法剝離。拆卸一塊濾布發(fā)現(xiàn)硫酸亞鐵在濾板空隙處結(jié)晶堵塞濾板，致使濾板和濾布之間空隙變小，透水性變差，泥餅粘連濾布，導(dǎo)致無法剝離，因此該組藥劑方案不適合。②每座調(diào)理池投加600kg 粉煤灰+150kg 雙氧水，每臺(tái)板框機(jī)進(jìn)泥量是其它方案的1/2，泥餅厚度減少1/2，即產(chǎn)量較少1/2，同樣不能滿足生產(chǎn)需要。③每座體積70m3調(diào)理池投加復(fù)合藥劑（成分主要為聚鋁、聚丙烯酰胺絮凝劑等高分子聚合物）240kg，污泥含水率59%，板框進(jìn)泥量58m3，運(yùn)行效果最為理想。

4 藥劑改進(jìn)的效果

4.1 污泥進(jìn)一步減量

調(diào)理池投加生石灰，平均每月使用330t，折合60%含水率污泥，每月除正常產(chǎn)生的污泥外多產(chǎn)生固體廢物825t，用復(fù)合藥劑替代生石灰后，污泥可以進(jìn)一步減容約20%。

4.2 節(jié)省污泥外運(yùn)費(fèi)

復(fù)合藥劑替代生石灰后，壓榨泥餅經(jīng)過粉碎可以直接用皮帶輸送機(jī)輸送至污泥腐熟車間，堆肥發(fā)酵，做成成品后售出，節(jié)省了污泥外運(yùn)費(fèi)。即每月可以節(jié)省18 萬元運(yùn)費(fèi)。

5 制作生態(tài)有機(jī)肥

藥劑改良后，在污泥堆棚一側(cè)建立一座污泥翻拋車間，用于污泥堆肥發(fā)酵。發(fā)酵車間工藝流程如下：智能翻拋車間設(shè)計(jì)日處理總規(guī)模為240t（含水率≤60%）污泥，用于處理第一、第二污水處理廠板框車間運(yùn)行過程中產(chǎn)生的泥餅。

污泥好氧發(fā)酵是一種無害化、減容化、穩(wěn)定化的污泥綜合處理技術(shù)，亦稱好氧堆肥技術(shù)。該發(fā)酵系統(tǒng)由多個(gè)工序組成：自動(dòng)布料系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、自動(dòng)出料等，工藝流程如圖2。

自動(dòng)布料系統(tǒng)：從專用粉碎機(jī)處理過的泥塊與輔料（秸稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、稻殼等）、菌劑（放線菌、酵母菌、絲狀真菌、和芽孢桿菌等）直接倒入料斗里，輸送設(shè)備能自動(dòng)將物料輸送到發(fā)酵車間，將污泥平鋪到發(fā)酵車間布料區(qū)，物料堆放2m 高，無需裝載機(jī)人工堆砌，人不用進(jìn)入發(fā)酵車間。

曝氣系統(tǒng)：曝氣裝置，是為了好氧發(fā)酵污泥，給污泥提供氧氣，加之翻拋機(jī)對物料的破碎攪拌功能，使物料更充分的與氧氣接觸，污泥發(fā)酵腐熟更均勻、有機(jī)肥的質(zhì)量更穩(wěn)定。

出料系統(tǒng)：發(fā)酵處理后含水率低于40%的污泥，由智能布料排料系統(tǒng)出料裝車。

在發(fā)酵車間里，按照每噸60%污泥添加0.5t 糠醛渣（單價(jià)185 元/t），再添加7～10kg 菌劑（單價(jià)4.5 萬元/t），在腐熟車間用翻拋機(jī)翻拋發(fā)酵。最后做成生態(tài)有機(jī)肥，成品出廠價(jià)以1200 元/t 售出，市場零售價(jià)約1900 元/t。很好地利用了生活污泥中的N、P、K 資源，實(shí)現(xiàn)了污泥的商業(yè)價(jià)值。

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及結(jié)論

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況合理調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行工藝，并進(jìn)行調(diào)理劑優(yōu)化改良，用復(fù)合藥劑替代生石灰，充分利用生活污泥中N、P、K 含量，添加菌劑腐熟發(fā)酵做有機(jī)肥，利用其商業(yè)價(jià)值的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥的無害化、資源化。通過合理調(diào)整工藝及改良藥劑，污泥車間直接生產(chǎn)成本從噸水0.098 元降至噸水0.056 元。因此，污泥車間是污水處理廠一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)車間。