污水处理厂污泥加钙干化工艺

　　污泥是污水处理厂的副产物，是由有机物、细菌、病原体、无机颗粒、胶体、重金属等组成的非均质体，若不经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康。

　　一、国内外污泥处理现状

　　污泥处理处置大体上可分为处理与处置两个阶段。污泥处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程，包括浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、干化、焚烧、加钙干化等处理方法。污泥处置是指对处理后污泥进行消纳的过程，污泥在处置过程中最终得以稳定，包括土地利用、投海、填埋、焚烧以及建材利用等不同方式。焚烧是最彻底的污泥处置技术，焚烧后的灰渣可填埋，处理费用一般超过400～500元/t。

　　我国的污水处理事业经历了不同的发展阶段，20世纪初，我国污水处理厂数量和处理水量均较小，产生的污泥经简单处理后用作农肥。20世纪80年代至90年代，污水处理事业发展速度明显增加，但受认识、资金、技术等条件的制约，污泥以农田利用和露天堆放为主。进入21世纪，我国城镇污水处理厂的污泥也只有10%左右通过堆肥等技术处理处置后回用到土地，20%以上采用填埋、少量采用焚烧和建材利用等，其余大部分随意外运、简单填埋或堆放。

　　二、污泥加钙稳定干化工艺应用案例

　　邢台某县城区有三座污水处理厂，为一座市政污水处理厂和两座工业园区污水处理厂，日产脱水污泥约77t。为节省一次性建设费用，便于县域污泥统筹管理，政府投资建设了污泥集中干化处理厂，设计处理能力为100t/d，实际处理泥量40t/d，处理成本180元/t。

　　2.1 基本原理

　　在污泥加钙干化工艺中主要是CaO和H2O反应生成Ca(OH)2，同时产生热量1177kJ/kgCaO。同时，污泥中含有大量的有机物，主要为蛋白质、糖类和脂类。加钙干化会使污泥温度和pH升高，污泥中蛋白质会发生变性、水解生成氨基酸。氨基酸及脂类水解产物在80℃左右能与系统中存在的钙发生一系列的螯合、络合反应生成有机螯合物、有机络合物等，谷氨酸与Ca(OH)2反应生成谷氨酸钙。

　　2.2 工艺流程

　　污水处理厂产生的脱水污泥由污泥运输车运送至污泥集中干化处理厂的污泥料仓，再由下料螺旋输送机输送入双轴混料器，污泥于双轴混料器内混合完成后，由进泥刮板机输送进入进泥料仓，再由干式污泥螺杆泵提升进入快速混合反应器。同时，存储在石灰料仓中的生石灰，通过石灰输送螺旋输送至精密投加装置，经精密投加装置定量投加石灰到犁铧式快速混合反应器中。

　　生石灰与污泥于快速混合反应器中进行充分混合后进入旋转式干燥器干化脱水，成品污泥通过出泥链板输送机输出后堆置在熟化堆棚进行堆置进一步降低含水率或直接装车外运填埋和作建材利用。污泥干化和污泥输送过程中产生的臭气，收集送入喷淋塔进行处理，达标后排放。

　　2.3 污泥干化效果及影响因素

　　邢台市某县城区污泥干化集中处理厂于2018年6月投入运行，日处理污泥40吨，使用石灰有效钙含量80%，脱水污泥含水率78%～86%，干化后污泥含水率小于60%，干化后污泥用于垃圾填埋场覆盖土、路基土。

　　2.3.1 脱水污泥含水率对干化污泥的影响

　　根据试生产数据，脱水污泥含水率为78%～86%，石灰投加比为20%～30%，干化污泥含水率可降至60%。为摸索不同含水率污泥与石灰投加比的关系，生产模拟了以下三种工况。图1为不同含水率污泥的干化处理结果，结果显示，污泥含水率降至60%以下所需石灰投加比大不相同，含水率78%的污泥需投加20%的石灰，含水率82%的污泥需25%，含水率86%的污泥需30%。可见，污泥加钙干化处理工艺中脱水污泥含水率对石灰投加量影响较大，为降低污泥干化处理成本，应提高污水处理厂污泥机械脱水率。

　　2.3.2 熟化时间对干化污泥含水率的影响

　　脱水污泥经干化处理后堆放至污泥熟化棚5～7天，每日定期用铲车对干化污泥进行翻堆作业2次，因CaO与污泥的反应不同于与水的反应，污泥、石灰在干化处理后还有一部分后续反应。经监测，含水率82%的脱水污泥经污泥加钙干化处理堆置3天后，污泥含水率由60%降至47%;继续堆置5天后，污泥含水率降至44%。可知干化污泥通过堆置熟化后，污泥含水率有所降低，最佳熟化时间为3～5天。

　　2.3.3 干化污泥重金属检测及不同用途分析

　　污泥集中干化处理厂主要承接县城生活污水处理厂和工业园区污水处理产生的污泥，污泥成分比较简单，污泥中重金属含量较低，对干化后污泥重金属含量进行检测，满足要求。

　　2.3.4 杀菌效果

　　污泥加钙干化反应器的反应温度可达到70～90℃，pH可升高至8～9，温度和pH的升高可以起到杀菌的作用，从而保证污泥在利用或处置过程中的卫生安全性。

　　三、结语

　　污泥加钙干化是一种新型污泥干化处理技术，是无害化、稳定化的处理工艺，处理后的污泥可实现资源化利用。通过试生产运行结果表明，污水处理厂脱水污泥含水率78%～86%，石灰投加比20%～30%;污泥含水率对污泥干化成本影响极大;干化污泥通过熟化可以继续降低含水率，熟化时间最优为3～5天。

　　在邢台市某县污泥干化工程生产中，所用石灰氧化钙含量较高，而邢台太行山脉符合此标准的石灰岩矿较少，石灰价格偏高。如果按照当地石灰品质，进一步优化污泥加钙干化工艺条件，将显著降低运行成本。（来源：宁晋县中持环境发展有限公司）