PFS与草木灰协同调理污泥的工程试验研究

何涛+郑杰+刘帮樑

摘要：指出了在市政污水厂污泥深度处理中，以“PFS+草木灰”作为调理剂，通过高压板框机压滤脱水，可将污泥含水率降低至55%以下，泥饼的营养成分、热值等较“FeCl3+生石灰”调理法有了明显改善，脱水泥饼更适合堆肥、土地利用和焚烧等资源化处置。

关键词：草木灰；污泥；含水率；调理

中图分类号：X705

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0070-03

1 引言

污泥深度脱水作为污泥处置的关键环节，其重要性已逐步得到业内认可。污泥经机械脱水后剩余水分主要是吸附水和内部水，需经过化学或物理方式改变污泥脱水性能[1]。国内外对于污泥深度脱水调理剂也进行了大量的研究，多以“FeCl3+生石灰”联合调理为主，此法生产的泥饼在堆肥、焚烧和土地利用等最终处置上存在局限性，泥饼最终去向主要为填埋[2～3]，不符合污泥的资源化处置方向，因此选择既能改善污泥脱水性能又有助于污泥后期资源化处置的调理剂是当下深度脱水主要研究趋势。

本文是通过污泥深度脱水工艺，以草木灰作为主要调理剂，通过工程试验运行数据和泥饼指标检测数据进行分析，得出结论。

2 试验准备与试验过程

2.1 污泥来源

此次试验污泥来源于安徽省阜阳市颍南污水处理厂生化单元排放的剩余污泥，污泥含水率约99%。

2.2 试验场地及设施

本次工程试验场地为该厂的污泥深度脱水车间，利用该厂现有的高压压滤脱水设备。

2.3 试验药剂

本次试验使用的药剂为：草木灰、PFS（铁盐）、絮凝剂、石灰、FeCl3。

草木灰为植物（草本和木本植物）燃烧后的残余物，具备了植物所含的所有矿质元素，其中含量最多的是钾元素 [4]。本次试验所用草木灰为阜阳市秸秆发电厂焚烧后剩余的炉灰，经预处理后的产品，粒度为200目，相关数据见表1。

2.4 试验工艺及过程

（1）污泥浓缩系统：污水处理厂贮泥池剩余污泥经管道泵抽入污泥转鼓浓缩机，添加絮凝剂，经过浓缩后的污泥（含水率约95%）进入暂储槽备用。

（2）污泥调理系统：浓缩后的污泥通过污泥泵送至污泥调理池中，向污泥调理池自动投加调理药剂（铁盐和草木灰/铁盐+石灰），进行混合搅拌对污泥进行调理改性处理。

（3）污泥深度脱水：高压污泥泵将调理后的污泥通过一定的控制流程，按照设计的压力及时间，完成污泥的压滤脱水。

（4）污泥卸泥及堆放：完成压滤后，系统将进入自动卸泥流程，将压滤后的污泥通过螺旋输送机输送至泥饼储存斗堆放，其含水率在60%以下。

其中“FeCl3+生石灰”为该污水厂长期使用的药剂，本次直接采用厂区运行数据（图1）。

3 试验结果与讨论

3.1 泥饼特征

脱水污泥泥饼特征见表2。

3.2 泥饼检测结果及分析

以阜阳颍南污水处理厂的脱水污泥作为检测对象，污泥检测结果如表3。

从表3可以看出，用草木灰作为调理剂，泥饼2的热值比泥饼1增加了317 kCal/kg，且泥饼2的调理剂未使用三氯化铁，减少了泥饼中的氯含量，泥饼2比泥饼1更适合于焚烧处置，焚烧过程中有效减少了二噁英的产生；对比泥饼1，泥饼2中的有机物含量增加了10.4%，总钾含量增加了5%，总氮和总磷的含量相差很小，pH值接近中性，当泥饼用于堆肥时，泥饼2显示出了优势，特别是其含有的钾元素，很大程度上提高了堆肥产品的肥性，增加堆肥产品的市场竞争力，堆肥作为污泥处置与利用最资源化的方法非常适合泥饼2的最终化处置；泥饼2的含水率比泥饼1增加了4.2%，在减少污泥含水率方面，生石灰对于污泥的调理效果明显要强于草木灰。

以“PFS+草木灰”作为调理剂生产出的高干脱水污泥不仅在污泥的焚烧和堆肥处置上具有可行性，而且在污泥的土地利用上也具有很好的利用价值。从表3中可以看出，泥饼2中的pH值、总养分、有机物含量以及重金属含量等主要指标都符合园林绿化用泥质及土地改良用泥质国家规范中的要求[5～6]，刚生产出的泥饼2经过二次晾干后，含水率完全可以达到50%以下，能满足污泥各种处置方式中对于泥饼的含水率要求。

3.3 工艺运行数据及成本分析

试验数据来自阜阳颍南污水处理厂污泥深度脱水工程试验运行数据记录，该厂压滤机过滤面积100 m2，进料压力1.2 MPa，最大压榨压力5.0 MPa，表4为投加比例为绝干污泥比例的工程试验数据。

从表4中的相关数据可以看出以下结论：

①PFS投加量在4.5%～6.5%之间，草木灰投加量在25%～35%之间，经过高压板框压滤机压滤后，含水率可以达到50%～61%，压滤周期为89～105 min。

②PFS投加量一定，污泥含水率随着草木灰投加量增加相应降低，压滤机运行周期变化不大，随着草木灰添加量的增加，压滤机处理能力将降低。

③草木灰投加量一定，泥饼含水率随着PFS投加量增加而降低，但超过5.5%时已不够明显。

④PFS投加量5%，草木灰投加量30%，可满足含水率降低到55%以下。

试验中采用的草木灰均来自于当地秸秆发电厂，草木灰的成本费用主要来自于运输费和 人工装卸费用，与石灰比较，具体运行数据见表5。

4 結论

（1）“PFS+草木灰”作为污泥高干脱水调理剂比传统方式“FeCl3+生石灰”的联合调质生产出的泥饼在有机物含量、热值和酸碱度方面都有了改善，泥饼的热值达到2224.6 kCal/kg，有机物含量38.4%，pH值为6.9，钾含量为11.3 g/kg。泥饼混合焚烧时，可减少二噁英生成所需原料；用于堆肥时，污泥中钾等营养成分提高了有机肥产品的肥效。

（2）采用“PFS+草木灰”调理剂，泥饼的含水率、有机物、总养分和重金属等指标符合污泥园林绿化和土地改良用泥质标准要求。

（3）以“PFS+草木灰”作为调理剂在距离草木灰原产地较近的地区，其运行成本大幅低于“FeCl3+生石灰”调理剂。

参考文献：

[1]吴学伟.基于两级液态调质理论的污泥处理处置技术[M]. 北京：科学出版社，2009.

[2]谢小青，黄珍艺，戴兰华，等.厦门城市污泥深度脱水处理及资源化利用研究[J].中国给水排水， 2010，26（5）：138～140.

[3]何文远，杨海真，顾国维.酸处理对活性污泥脱水性能的影响及其作用机理 [J].环境污染与治理，2006，28（9）：680～682.

[4]高颉，张岩峰，张传磊等.提高草木灰中各元素的有效性研究[J].东北师大学报（自然科学版），2011，43（4）：154～156.

[5]国家质量监督检验检疫总局.GB/T24600.城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质[S].北京：中国标准出版社，2009.

[6]国家质量监督检验检疫总局.GB/T23468.城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质[S].北京：中国标准出版社，2009.