污泥的處理方案
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污泥的處理方案范文第1篇
1 污泥處理方法
隨著海洋投棄被禁止，污泥棄置的比例正逐漸減少，同時土地填埋也受到越來越嚴格的限制，因為填埋需占用大量土地、耗費可觀的填埋費用且不能根治污染。在今后數(shù)年里美國的大部分污泥填埋場將關(guān)閉，歐盟也將規(guī)定填埋必須和焚燒相結(jié)合，只有焚燒灰才可以被填埋。人們已認識到污泥處理的優(yōu)先順序是減容、利用、廢棄［1］，污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化處理后作為資源回用已經(jīng)成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，具體方法包括堆肥、堿性穩(wěn)定化、熱干化、焚燒等。
1.1 堆肥
堆肥是利用污泥中的微生物進行發(fā)酵的過程。在污泥中加入一定比例的膨松劑和調(diào)理劑(如秸桿、稻草、木屑或生活垃圾等)，利用微生物群落在潮濕環(huán)境下對多種有機物進行氧化分解并轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)。研究表明，經(jīng)過堆肥的污泥質(zhì)地疏松，陽離子交換量(CEC)顯著增加、容重減小、可被植物利用的營養(yǎng)成分增加、病原菌和寄生蟲卵幾乎全被殺滅［4］。
目前采用的方法有靜態(tài)和動態(tài)堆肥兩種。有些地方仍沿用傳統(tǒng)的條形靜態(tài)通風垛，一些發(fā)達國家則多采用現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)酵倉工藝，如日本至20世紀90年代末已建了35座污泥堆肥廠，其中最大的堆肥廠在北海道的札幌市，其發(fā)酵倉和生產(chǎn)線很具規(guī)模且機械化自動化程度高［2］。國內(nèi)的唐山、常州等地也采用發(fā)酵倉處理污泥。
1.2 堿性穩(wěn)定化
堿性穩(wěn)定化是在污泥中加入石灰或水泥窯灰等堿性物質(zhì)，使污泥pH＞12并保持一段時間，利用強堿性和石灰放出的大量熱能殺滅病原體、降低惡臭和鈍化重金屬，處理后污泥可直接施用于農(nóng)田。
堿性穩(wěn)定化的兩個主要處理方法是N-ViroSoil和Agri-Soil方法。前者是在堿性穩(wěn)定后通過機械翻堆或其他方法使污泥快速干燥，后者則是在混合堿性物料后進行堆肥。美國愛森技術(shù)公司開發(fā)了成套N-Viro設備并在美國、澳大利亞等地使用，其自動化程度高，處理濕污泥量可達50～240t/d。
1.3 熱干化
熱干化是利用熱能將污泥烘干。干化后的污泥呈顆粒或粉末狀，體積僅為原來的1/5～1/4，而且由于含水率在10%以下微生物活性完全受到抑制而避免了產(chǎn)品發(fā)霉發(fā)臭 ，利于儲藏和運輸。熱干化過程的高溫滅菌作用很徹底，產(chǎn)品可完全達到衛(wèi)生指標并使污泥 性能全面改善，產(chǎn)品可作替代能源也可土地利用。20世紀90年代熱干化技術(shù)得到迅速發(fā)展，2000年世界干污泥產(chǎn)量已是1990年的10倍［5］。目前在設備市場技術(shù)領(lǐng)先的有奧 地利的Andritz公司、比利時的Seghers公司和美國的Bio-Gro等，其設備可蒸發(fā)水量為0.5～ 10t/h(相當于處理含水率為20%的濕污泥15～300t/d)，而且設備自動化程度高、安全性能好。
熱干化按加熱方式可分為直接加熱和間接加熱，其中有代表性的是歐洲最大的直接加熱污泥干化廠——英國的Bransands(可蒸發(fā)水量為7×5000kg/h)以及世界最大的間接加熱干化廠——西班牙的巴塞羅那(可蒸發(fā)水量為4×5000kg/h)。國內(nèi)的大連、秦皇島和徐州等地也開展了污泥熱干化生產(chǎn)的研究，都采用直接加熱方式。
1.4 焚燒
通過焚燒可利用污泥中豐富的生物能來發(fā)電并使污泥達到最大程度的減容。焚燒過程中所有的病菌、病原體均被徹底殺滅、有毒有害的有機殘余物被氧化分解。焚燒灰可用作生產(chǎn)水泥的原料，使重金屬被固定在混凝土中而避免其重新進入環(huán)境，不足之處在于焚燒過程中會產(chǎn)生二英等空氣污染物。目前應用最廣的焚燒設備是流化床焚燒爐，當污泥的含水率達到38%以上時就可不需要輔助燃料直接燃燒［6］，污泥焚燒在日本和歐美較為普遍，日本有61%的污泥采用焚燒處理。
另外目前正在發(fā)展一種新的熱能利用技術(shù)——低溫熱解，即在400～500℃、常壓和缺氧條件下，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬(尤其是銅)的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳氫化合物，最終產(chǎn)物為油、碳、非冷凝氣體和反應水。熱解前的污泥干燥就可利用這些低級燃料(碳、氣和水)的燃燒來提供能量，實現(xiàn)能量循環(huán)；熱解生成的油(質(zhì)量上類似于中號燃料油)還可用來發(fā)電。第一座工業(yè)規(guī)模的污泥煉油廠在澳大利亞柏斯，處理干污泥量可達25t/d［6］。
2 污泥利用方案的選擇
面對眾多的污泥利用方案，Bridle等提出用生命周期評價法即從“環(huán)境衛(wèi)生安全、資源回收、資源投入產(chǎn)出比和收益影響比 ”四個方面評估污泥利用方案的可持續(xù)性［7］。因各地區(qū)的發(fā)展狀況有差別，所得出的結(jié)論也不同，所以應根據(jù)本地實際情況選擇適合的污泥利用方案。
2.1 污泥利用的潛在風險
污泥利用需滿足嚴格的環(huán)境衛(wèi)生標準，不能造成新的環(huán)境危害。污泥利用的環(huán)境問題是重金屬和氮對土壤、作物、水體的影響以及病原物污染，所以具有潛在風險。污泥的熱能利用無疑是風險最小的，而土地利用則需嚴格管理，只有重金屬含量低于農(nóng)用污泥標準才可用于農(nóng)作物，而且污泥肥的施用也需嚴格定量以控制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對水體的污染。至于病原物污染，熱干化的安全性較佳，因其高溫滅菌作用很徹底，產(chǎn)品可完全抑制微生物的活性；堿性穩(wěn)定化基本上也能達到安全標準；堆肥則不足以保證安全性［8、9］，因病原物仍有少量存活且產(chǎn)品的高含水率(一般為30%～40%)可使病原物復活，故采用堆肥方案時需加強對堆肥質(zhì)量、場所和施用場地的管理。
2.2 利用方法的比較
污泥土地利用可回收植物生長所需養(yǎng)分并且改善土壤的物理性質(zhì)(降低容重、提高滲透性和保濕性)，其收益是顯著的，但前提是污泥必須安全。焚燒既可回收熱能又可通過干餾提取油、氣等，不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工產(chǎn)品，具有工業(yè)化利用前景，因此當污泥不能農(nóng)用或者污泥量大于農(nóng)用需求量時，焚燒也是一種選擇。歐洲將來有30%的污泥土地利用、70%熱能利用。而在所有方案中，無疑熱干化最具靈活性，對可農(nóng)用的污泥進行熱干化處理后可形成高質(zhì)量的顆粒肥，易撒播且適宜包裝上市銷售，對不可農(nóng)用的污泥無論直接焚燒或者干餾制油都需先熱干化處理，因此，熱干化適用于所有污泥，其產(chǎn)品用途也最廣泛。
2.3 其他因素
運行成本及經(jīng)濟承受能力是方案選擇的重要因素之一?？傮w來說焚燒的成本最高(是其他工藝的2～4倍［2］)，而其他方案的綜合成本差異不顯著。堆肥化若采用靜態(tài)條垛工藝 則成本最低，但其生產(chǎn)周期長、占用土地多且對周圍環(huán)境的影響比較嚴重；若采用發(fā)酵倉則設備投資和運行費用將增加，而且若要制成復合肥還需烘干造粒設備，這樣其成本優(yōu)勢就大大削弱了。因此，考察污泥利用的成本時應在統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量標準和環(huán)境影響標準的基礎上，從設備投資、運行費用、地價、人力價格等多方面進行綜合評估。
污泥處理設施的選址是方案選擇的決定因素之一。一般而言，污泥宜就近處理以節(jié)省運輸費用和減少濕污泥運輸對沿途造成的污染。由于污泥處理過程中可能會帶來臭味、有毒有害氣體及病原體等環(huán)境問題，所以選址會對方案選擇產(chǎn)生決定性影響。如果污水處理廠遠離城區(qū)并有閑置土地，則堆肥不失為一種合理選擇。在生產(chǎn)用地緊張的情況下，熱干化顯得較有優(yōu)勢，它不僅占地面積很小，而且可以滿足嚴格的環(huán)保標準(其尾氣經(jīng)嚴格除塵除臭后才排放，廠房內(nèi)的氣體也進行除臭處理)，即使在德國、瑞士等地也有污泥熱干化廠建在市區(qū)或旅游區(qū)內(nèi)的情形。
各地區(qū)的實際情況決定了污泥產(chǎn)品的使用目的和要求不同，從而也導致了污泥處理利用方法的迥異。例如歐洲僅有1%的污泥用于堆肥，美國也只有4%～5%，但在澳大利亞堆肥卻很受歡迎(尤其是堿性穩(wěn)定后堆肥［8］)，如悉尼水處理集團污泥的25%用于堆肥、54%用于堿性穩(wěn)定化［10］，原因是澳大利亞許多土壤呈酸性。在美國東海岸污泥熱干化處理發(fā)展迅速，這是因為那里的污泥無法直接就近農(nóng)用，必須將其制成易于儲存和運輸?shù)念w粒肥上市銷售或運往西部佛羅里達州的柑橘農(nóng)場［11］?？梢娢勰嗵幚砗蟮男誀詈陀猛緯萍s污泥利用方案的選擇，所以應先作詳盡的市場調(diào)查，根據(jù)污泥利用的市場及容量確定了污泥的最終出路之后才能選出最佳的污泥處理方案。
3 結(jié)論
污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無害化處理后，可以作為資源加以綜合利用。目前的利用方向是土地利用和熱能利用。面對各地區(qū)千差萬別的污泥利用經(jīng)驗，應立足于本地區(qū)的實際情況，在兼顧環(huán)境生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益平衡的前提下，審慎地、全面地論證各種方案實施的可行性，從中選出最佳方案。
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污泥的處理方案范文第2篇
關(guān)鍵詞：污泥綜合利用 填埋 投海
Abstract: The Sludge is not only contaminant but also useful resources in Municipal sewage Treatment Plant. It is the best way that combines handling， disposal with utilization of sewage sludge. Through analyzing of several major sewage sludge disposal such as Synthesize utilization， bury， sea dumping and so on， this paper points out that resource utilization of sewage sludge should stand reality， select the best way of disposal and utilization， considering environmental ecological results， social and economic benefits.
Keyword: Sludge in Municipal Sewage Treatment Plant; Synthesize use; bury; sea dumping
城市污水廠的污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物，含有大量的有機物、豐富的氮磷等營養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等，如果不加處理的任意排放和投棄會對環(huán)境造成嚴重的污染。隨著污水處理設施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污泥的產(chǎn)生量必將有較大的增長。如何妥善地處置污水廠污泥，并將其作為一種新的資源加以有效利用，變廢為寶，已成為城市污水廠和相關(guān)部門提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素，也是全球共同關(guān)注的課題。
1、污泥最終處置的主要方式
目前，國內(nèi)外污泥最終處置方式主要有：綜合利用、填埋、投海。
（1）綜合利用
①農(nóng)田林地利用
污泥脫水后堆肥農(nóng)用是目前國內(nèi)一些污水處理廠正在進行研究和開發(fā)的課題，污泥中含有大量植物生長所必需的肥分（N、P、K）、微量元素及土壤改良劑（有機腐殖質(zhì)）。我國城市污水處理廠的各種污泥所含肥分見表1，故污泥農(nóng)田林地利用是最佳的最終處置方法，但污泥中也含有對植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機物、重金屬離子以及N、P的流失對地表水和地下水的污染，甚至可能含有一些致癌物質(zhì)，目前對重金屬污染研究較多。因此，在作農(nóng)田林地利用前，應進行堆肥處理以殺死病菌及寄生蟲卵，同時還應去除這些有害物質(zhì)。目前普遍的問題是檢測手段跟不上要求，處理成本無法和經(jīng)濟效益相平衡，化肥的普遍應用造成銷售市場難以開發(fā)等，這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。我國有大量工業(yè)廢水進入污水處理廠，污水中重金屬離子約有50％以上轉(zhuǎn)移到污泥中，污泥中的重金屬離子含量一般都較高，見表2。
初沉污泥活性污泥消化污泥
2～33.3～7.71.6～3.4
1～30.78～4.3 0.6～0.8
0.1～0.5 0.22～0.44
50～6060～7025～30
為提高污泥的農(nóng)用量可以采取一些措施：一是把污泥制成有機—無機復合肥料，適當添加鉀肥以補充污泥肥料中鉀的不足，這樣可以提高肥效降低有害物的含量；二是在經(jīng)濟政策上優(yōu)惠使用污泥復合肥料的單位或個人，如免費提供試用肥料樣品，免費為施用污泥復合肥料的區(qū)域或地塊作土壤營養(yǎng)狀況分析等。
②污泥焚燒產(chǎn)物利用
污泥中合有一定量的有機成分，經(jīng)脫水干燥的污泥可用焚燒處理。在日本，該方法巳占污泥處理總量的60％以上、歐盟也在10％以上。為防止焚燒過程中產(chǎn)生二噁英等有毒氣體，焚燒溫度應高于850℃。污泥焚燒所產(chǎn)生的焚燒灰具有吸水性、凝固性，因而可用于改良土壤、筑路等，也可作為磚瓦和陶瓷等的原料，另外，污泥灰也可以作為混凝土混料的細填料。將污泥轉(zhuǎn)變成一種顆粒狀燃料，可以很好燃燒，其熱值和褐煤相當，燃燒釋放的有害氣體遠低于焚燒過程，其殘余物可用于建筑工業(yè)。
污泥焚燒可以從廢氣中獲得剩余能量，用來發(fā)電。在脫水污泥中加入引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加劑制成合成燃料，該合成燃料可用于工業(yè)和生活鍋妒，燃燒穩(wěn)定，熱工測試和環(huán)保測試良好，是污泥有效利用的一種理想途徑。
③低溫熱解制取可燃物
污泥熱化學處理因其無害化和減量化徹底，地位已逐漸增強。污泥低溫熱解是一種發(fā)展中的能量回收型污泥熱化學處理技術(shù)。它通過在催化劑作用下無氧加熱干燥污泥至一定溫度（
④建筑材料利用
污泥可用于制磚和制纖維板材。
污泥制磚的方法有兩種。一種是用干化污泥直接制磚，另一種是用污泥灰渣制磚。用干化污泥直接制磚時，應對污泥的成分作適當調(diào)整，使其成分與制磚粘土的化學成分相當。當污泥與粘土按重量比1:10配料時，污泥磚可達普通紅磚的強度。利用污泥焚燒灰渣制磚時，灰渣的化學成分與制磚粘土的化學成分是比較接近的，制坯時只需添加適量粘土與硅砂。比較適宜的配料重量比為灰渣：粘土：硅砂＝100:50:（15～20）。
污泥制生化纖維板，主要是利用活性污泥中所含粗蛋白（有機物）與球蛋白（酶）能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液這一性質(zhì)，在堿性條件下加熱、干燥、加壓后，發(fā)生蛋白質(zhì)的變性作用，從而制成活性污泥樹脂（又稱蛋白膠），使之與漂白、脫脂處理的廢纖維壓制成板材。其品質(zhì)優(yōu)于國家三級硬質(zhì)纖維板的標準。
(2)填理
污泥填埋有填地與填海造地兩種。
污泥消化后經(jīng)脫水再進行填埋是目前國內(nèi)許多大型污水處理廠中常采取的方式，經(jīng)過消化后的污泥有機物含量減少，性能穩(wěn)定，總體積減少，脫水后作填埋處置是一種比較經(jīng)濟的處理方式。由于消化裝置工藝復雜、一次性投資大、運行操作難度大，實際運行經(jīng)驗表明往往難以達到預期的效果。況且脫水污泥含水率大大高于普通生活垃圾衛(wèi)生填埋場所要求的30％含水率，因此需再經(jīng)處理才能送生活垃圾填埋場填埋；或者設置專用的污泥填埋場，根據(jù)污泥的含水率及力學特性等因素進行專門填埋，但此法有占地較大、選址受阻及存在二次污染隱患等缺點。
污泥填埋的操作要求與垃圾填埋相似。污泥填埋場的滲濾液屬高濃度有機污水，必須集中加以處理；污泥填埋場四周應設圍欄，并采取相應的防蚊蠅、防鼠措施，未經(jīng)干燥焚燒處理的污泥，宜小規(guī)模分層填埋，生污泥泥層厚度應
污泥填海造地，應遵守下列要求：①必須設護堤，滲水也必須集中進行處理，以防污泥和污水污染海水；②污泥或灰渣中的重金屬含量應符合填海造地標準。
(3)投海
沿海地區(qū)，尤其是有大江、大河入?？诟浇煽紤]把生污泥、消化污泥、脫水泥餅或焚燒灰渣投海。投海污泥最好是經(jīng)過消化處理的污泥。投海方式可用管道輸送或船運，其中管道輸送較為經(jīng)濟。在污泥投海工程實施前，必須搞好投海區(qū)的選擇（離海岸10km以外，水深25m左右），以保證海水的稀釋與自凈作用。
總之，綜合利用將是今后污泥處置的主要方式。填理由于占地多，潛在生物可利用率低，滲濾液可污染地下水，后續(xù)處理管理費用高等問題，應用受到限制。海洋投棄將逐漸被禁止。隨著科技的發(fā)展，污泥的有效利用的方式和有效利用率將會進一步增加。
2、污泥利用方案的選擇
(1)污泥利用的潛在風險
污泥利用需滿足嚴格的環(huán)境衛(wèi)生標準，不能造成新的環(huán)境危害。污泥利用的環(huán)境問題是重金屬和氮對土壤、作物、水體的影響以及病原物污染，所以具有潛在風險。污泥的熱能利用無疑是風險最小的，而土地利用則需嚴格管理，只有重金屬含量低于農(nóng)用污泥標準才可用于農(nóng)作物，而且污泥肥的施用也需嚴格定量以控制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對水體的污染。至于病原物污染，熱干化的安全性較佳，因其高溫滅菌作用很徹底，產(chǎn)品可完全抑制微生物的活性；堿性穩(wěn)定化基本上也能達到安全標準；堆肥則不足以保證安全性，因病原物仍有少量存活且產(chǎn)品的高含水率（一般為30％～40％）可使病原物復活，故采用堆肥方案時需加強對堆肥質(zhì)量、場所和施用場地的管理。
(2)利用方案的比較
①農(nóng)田林地利用
用污泥對農(nóng)田、林地、草坪施肥或進行土壤改良以及用于市政綠化、育苗等，不僅可改善土壤的理化性質(zhì)，增加土壤肥力，促進樹木、花卉及草坪等的生長，而且可避免污泥中的重金屬、有毒有機物因食物鏈的生物富集效應對人畜產(chǎn)生的危害，除此之外土壤的自凈能力還可使污泥進一步無害化。因此土地利用是一種積極的、生產(chǎn)性的污泥處置方法。污泥利用前需堆肥化處理，堆肥化若采用靜態(tài)條垛工藝，成本最低，但其生產(chǎn)周期長、占用土地多且對周圍環(huán)境的影響比較嚴重；若采用發(fā)酵倉，其設備投資和運行費用將增加，而且若要制成復合肥還需烘干造粒設備，這樣其成本優(yōu)勢就大大削弱了。
②污泥焚燒產(chǎn)物利用
污泥焚燒效果好，焚燒產(chǎn)物既可用作新的產(chǎn)品原料，又可回收熱能。國外已有較成熟經(jīng)驗和工藝，可以直接借鑒使用。但總體來說焚燒的成本最高（是其他工藝的2～4倍）。今后應從降低成本，減少二次污染角度著手，生產(chǎn)新設備。
③低溫熱解制取可燃物
污泥低溫熱解效果亦好，污泥可通過干餾提取油、氣等，不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工產(chǎn)品，具有工業(yè)化利用前景，且能量回收率高，經(jīng)濟性優(yōu)于焚燒處理，是大有前途的處理方法。在熱解機理和動力學研究方面，還有很多工作需進一步探討。在工藝和設備的改進方面有待新的突破。
④建筑材料利用
建筑材料利用，不僅可以減少污泥填埋所占用的土地，減少自然資源消耗，而且可以使資源得到循環(huán)利用，變廢為寶。
(3)其他因素
污泥處理設施的選址是方案選擇的決定因素之一。一般而言，污泥宜就近處理以節(jié)省運輸費用和減少濕污泥運輸對沿途造成的污染。由于污泥處理過程中可能會帶來臭味、有毒有害氣體及病原體等環(huán)境問題，所以選址會對方案選擇產(chǎn)生決定性影響。
3、結(jié)語
污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無害化處理后，可以作為資源加以綜合利用。污泥的處理處置及其無害化，作為再生資源有效利用是世界各國共同重視的問題。面對各地區(qū)千差萬別的污泥利用經(jīng)驗，應立足于本地區(qū)的實際情況，在兼顧環(huán)境生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益平衡的前提下，審慎地、全面地論證各種方案實施的可行性，從中選出最佳方案。目前的利用方向是土地利用和熱能利用。從長遠看，對于我們這樣一個農(nóng)業(yè)大國，應將污泥制成污泥復合肥料或污泥生物復合肥料，將農(nóng)田林地利用作為主要的有效利用途徑。同時，也要發(fā)展研究其它的資源化途徑，如直接或間接作為燃料、熱分解制油等。污泥焚燒作為最徹底的處理方式，在國外，特別是西歐和日本已得到了廣泛的應用，歐洲將來有30％的污泥土地利用、70％熱能利用。在國內(nèi)，由于其一次性投資和處理成本大、焚燒煙氣需進一步處理等問題而一直未得到應用。隨著國內(nèi)大型城市污水處理廠建設的進一步加快，污泥處置已成為突出的問題。
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污泥的處理方案范文第3篇
關(guān)鍵詞：高碑店污水處理廠 曝氣池 倒置型A2/O工藝 污泥
1 前言
為配合北京市關(guān)于污水處理后作為水資源再利用戰(zhàn)略方針的實施，高碑店污水處理廠一期工程進一步實施工藝技術(shù)改造，控制氮、磷的排放指標，使之適應于目前高碑店湖及第一熱電廠冷卻水使用要求。其工藝技術(shù)改造工程可分兩步。第一步滿足或優(yōu)于高碑店湖目前湖水水質(zhì)。第二步是隨著北京市工農(nóng)業(yè)的發(fā)展及沿河污水排放控制的實施，高碑店湖水質(zhì)將逐年好轉(zhuǎn)，直至達到國家四類水體水質(zhì)標準，屆時高碑店污水處理廠實行第二步改造，使之滿足排入高碑店湖水四類水質(zhì)的要求。
2 高碑店污水處理廠現(xiàn)況
高碑店污水處理廠是目前我國最大的污水處理廠，一期工程已于1993年10月24日竣工投產(chǎn)，一期工程處理能力50萬噸/日。二期工程投產(chǎn)運轉(zhuǎn)后，處理能力達100萬噸/日。高碑店污水處理廠污水系統(tǒng)流域面積96平方公里，服務人口240萬人，匯集北京市城區(qū)的大部分生活污水、東郊工業(yè)區(qū)、使館區(qū)和化工路的全部污水。
該污水處理廠采用前置缺氧段活性污泥法工藝，即在推流式曝氣池前端設置缺氧段，其目的是改善污泥性質(zhì)，防止污泥膨脹。污水處理工藝流程如下圖所示：
目前高碑店污水處理廠一、二期工程的二級出水直接排入通惠河下游，除約5500萬噸/年用于農(nóng)業(yè)灌溉外，剩余的每年超過2億噸處理出水還沒有得到利用。但隨著污水資源化工程的實施，一期工程47萬噸/日的處理出水將通過"水資源化再利用工程"的泵站輸送至高碑店湖及再利用管網(wǎng)，作為北京第一熱電廠、東郊工業(yè)區(qū)的循環(huán)冷卻水水源及其它市政雜用水，因此對高碑店污水處理廠的二級出水水質(zhì)提出了更高的要求(二期工程的出水部分已作為華能熱電廠冷卻水補充水的水源)。
3 改造規(guī)模及處理程度
3.1改造規(guī)模
改造規(guī)模為50萬噸/日，即對高碑店污水處理廠一期工程(50萬噸/日)進行改造。
3.2處理程度
本改造工程的出水水質(zhì)目標分兩步進行。
第一步：改造后，使高碑店污水處理廠二級處理出水水質(zhì)優(yōu)于目前第一熱電廠冷卻水取水水源－高碑店湖湖水水質(zhì)。根據(jù)排水公司提供數(shù)據(jù)，其水質(zhì)對比如下表。
第二步：隨著北京市污水管網(wǎng)的完善及沿河污水排放控制的實施，高碑店湖湖水水質(zhì)將逐年好轉(zhuǎn)，直至達到國家四類水體的水質(zhì)標準。屆時，將對高碑店污水處理廠出水進行進一步工藝改造，使50萬噸/日的出水滿足高碑店湖四類水體的水質(zhì)標準。
本改造工程只進行第一步改造。
地點 項目 BOD(mg/l) COD(mg/l) 總磷(mg/l) 氨氮(mg/l) 高碑店湖 12.1 46.6 1.3 11.7 現(xiàn)況高碑店污水廠總進水 129 319 6.5 30.7 現(xiàn)況高碑店污水廠二級處理出水 11 47.2 4.5 27.2 改造后高碑店污水廠二級出水要求 10 40 1.5～1.0* 10 四類水體水質(zhì) 6 30 0.2 TKN 2 注：* 如果進水磷濃度在5毫克/升左右，出水亦可達到1毫克/升左右
從上面水質(zhì)對比表可以看出，現(xiàn)況高碑店污水處理廠二級出水水質(zhì)與高碑店湖水質(zhì)的主要差別是總磷，氨氮不是主要問題 (上表中二級出水氨氮27.2毫克/升，因運行鼓風量不夠，溶解氧較低，未達到硝化程度所致)，只要加大曝氣量，現(xiàn)有曝氣池的處理能力可達到70%左右硝化程度，出水氨氮滿足要求。
4 工藝方案
在確定本工藝方案過程中，吸取了國內(nèi)外先進的除磷技術(shù)，并咨詢了美國加州大學伯克立分校的David Jenkins教授，最后確定了如下工藝改造方案。
4.1污水處理系統(tǒng)生物法除磷改造方案
一般來說，生物除磷只能去除60%～80%，對于高碑店污水處理廠只靠生物法使磷降至1毫克/升比較困難。要保證較高的穩(wěn)定的除磷效果，又盡量降低運行成本，只有采用生物除磷與化學除磷相結(jié)合的方法。化學除磷是起輔助和把關(guān)作用。全部污水量化學法除磷，運行費較高，所以本工程暫只考慮生物法除磷。
4.1.1 將曝氣池改造為倒置型A2/O工藝
污水生物除磷技術(shù)的發(fā)展起源于生物超量除磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。污水生物除磷就是利用活性污泥中聚磷菌的超量磷吸收現(xiàn)象，即微生物吸收的磷量超過微生物正常生長所需要的磷量，通過污水生物處理系統(tǒng)的設計改進或運行方式的改變，使細胞含磷量相當高的細菌群體能在處理系統(tǒng)的基質(zhì)競爭中取得優(yōu)勢。在污水生物除磷工藝流程中都包含厭氧段和好氧段，使進入剩余污泥的含磷量增大，處理出水的磷濃度明顯降低。
最基本的生物除磷工藝為厭氧－好氧活性污泥法(A/O法)，這種工藝是使污水和活性污泥混合后依次經(jīng)過厭氧和好氧區(qū)。其原理是在厭氧區(qū)中，污泥中的細菌將儲藏在細胞內(nèi)的聚磷酸鹽進行水解，釋放出正磷酸鹽和能量，這時厭氧區(qū)內(nèi)污水的BOD5值降低，而磷含量升高。而在好氧區(qū)內(nèi)除磷菌又利用有機物氧化的能量，大量吸收混合液中的磷，以聚磷酸鹽的形式儲藏于體內(nèi)，水中的磷又轉(zhuǎn)移到污泥中，通過排除剩余污泥達到除磷的目的。同時在好氧區(qū)中有足夠的停留時間，使有機物進一步被氧化降解，氨氮在硝化細菌的作用下大部分轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，一部分硝酸鹽氮隨處理后的出水流入水體，另一部分硝酸鹽氮通過污泥回流帶到缺氧區(qū)內(nèi)，在缺氧區(qū)內(nèi)首先將硝酸鹽氮去除后再進入?yún)捬鯀^(qū)進行磷的釋放，同時可提供氧，因此既達到部分脫氮的目的。進而達到排放標準，保護接納水體，節(jié)省能耗。
本改造工程工藝方案的特點是：設置缺氧區(qū)、厭氧區(qū)和好氧區(qū)，濃縮酸化池(利用原濃縮池)上清液進入處理區(qū)，10%來水進入缺氧區(qū)，90%來水進入?yún)捬鯀^(qū)。
由于污水中碳、氮、磷比普遍較低，為了避免厭氧區(qū)中污泥濃度降低、增加營養(yǎng)物質(zhì)，以及避免回流硝酸鹽對生物除磷的不利影響，在厭氧區(qū)之前設缺氧區(qū)，10%原水進入缺氧區(qū)，90%原水進入?yún)捬鯀^(qū)，初沉污泥經(jīng)濃縮酸化池后，上清液排入進水泵房，與原水一同進入曝氣池。活性污泥利用約10%進水中的有機物、由濃縮酸化池而來的易降解的BOD5去除回流污泥中的硝態(tài)氮的氧，消除了硝態(tài)氮對后續(xù)厭氧區(qū)的不利影響，從而保證厭氧區(qū)的穩(wěn)定物除磷效果。
原曝氣池1/12為厭氧區(qū)，其余為好氧。改造后將原池2/9改為缺氧區(qū)及厭氧區(qū)。其中缺氧區(qū)為30分鐘(按100%污泥回流量的實際停留時間計)，長度為17米。厭氧區(qū)為45分鐘(按100%污泥回流量的實際停留時間計。不計污泥回流的名義停留時間為1.5小時)，長度為47米。其中在厭氧區(qū)進水端分出一實際停留時間為15分鐘(按100%污泥回流計)的強化吸附區(qū)，長度為15米。其余仍為好氧區(qū)(名義停留時間為7.25小時)。見下圖(單位為毫米)：
4.2 污泥處理系統(tǒng)改造方案
4.2.1 剩余污泥進行機械濃縮
在污水生物除磷工藝中，為防止使吸附在剩余污泥中的磷通過污泥處理上清液重新返回到污水中去，污泥系統(tǒng)要進行改造。原流程為剩余污泥泵將剩余污泥提升至初沉池，與初沉污泥共沉，其混合污泥再進污泥濃縮池，濃縮后，消化、脫水。因濃縮池停留時間過長，處于厭氧狀態(tài)，磷又被釋放出來，回到污水處理系統(tǒng)中，達不到除磷目的。所以，必須對原污泥系統(tǒng)進行改造。
該方案是將剩余污泥與初沉污泥分別處理，初沉污泥仍進現(xiàn)有濃縮池，并將濃縮池改造，使之做為濃縮酸化池，將其產(chǎn)生的易生物降解的BOD投加到曝氣池，增加碳源，有利于磷的去除和反硝化的進行。剩余污泥則單獨進行機械濃縮。由于濃縮時間短，此時磷不會從污泥中釋放出來，而達到除磷目的，這就需要另建一座污泥濃縮機房。
4.2.2 消化池上清液、脫水機濾液處理方案
剩余污泥(含水率約99.5%)采用機械濃縮，污泥體積均約為1000噸/日（含水率約94%）。為充分利用原有消化池，并達到污泥穩(wěn)定和資源化目的，故將機械濃縮后剩余污泥與經(jīng)過濃縮池重力濃縮的初沉污泥一起送入消化池及脫水機房消化和脫水。由于厭氧狀態(tài)下，污泥中的磷還會釋放出來，必須采取相應的處理措施。該污泥經(jīng)過消化、脫水后，大約有800噸/日的污水排出。如果包括初沉池污泥進入消化池消化、脫水后排出的污水約為1800噸/日。再加上脫水機濾帶沖洗水量，總計大約3000噸/日的含磷污液排出。該部分含磷廢水如再返回污水處理系統(tǒng)，將會增加進水中磷的濃度，達不到預期除磷效果。為此決定將消化池上清液、脫水機濾液進行化學法除磷。通過鐵鹽和石灰法比較后，采用石灰法。
石灰法化學除磷所需石灰量與磷的含量關(guān)系不大，而只與污水的堿度有關(guān)，因為羥基磷灰石的溶解度隨PH的增加而迅速降低。所以，隨PH的增加而促進磷酸鹽的去除。PH>9.5時，全部磷酸鹽均能轉(zhuǎn)化為非溶解性磷酸鹽。
初步按投加4000毫克/升的生石灰(Ca(OH)2)計，每天需投加石灰12噸左右。投加石灰的的主要設備有石灰貯存罐、石灰投料器、石灰消解器、石灰漿貯存池及攪拌設備、除塵設備，機械攪拌加速澄清池及攪拌設備，助沉劑貯存及投料設備，中和沉淀池及刮渣設備，石灰、石灰渣的輸送及運輸設備等。由于水中PH值>9.5，所以還必須再碳酸化。本工藝利用已有沼氣發(fā)電機排放的煙道氣中的二氧化碳進行中和。石灰法除磷效果較好，并能有效地同時去除COD及重金屬。但是由于石灰的腐蝕性很強，所以需加強對設備的管理、維修及維護。
除磷后富磷污泥經(jīng)處置后可作為復合肥料，達到污泥再利用及資源化目的，除磷后出水水質(zhì)良好亦可回用。
4.3 改造工程工藝方案
綜上所述，改造生物除磷工藝方案：曝氣池將原池改造為倒置型A2/O工藝。污泥工藝增加剩余污泥機械濃縮；原有濃縮池改為濃縮酸化池；濃縮酸化池上清液做返回曝氣池；消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集后采用石灰法化學除磷。
5 工程設計主要參數(shù)
5.1 曝氣池改造為倒置型A2/O工藝
（1）2/9改為缺氧區(qū)及厭氧區(qū)。缺氧區(qū)及厭氧區(qū)水力停留時間分別為30分鐘和90分鐘，總停留時間2小時。其中厭氧區(qū)進水端設置停留時間為15分鐘的強化吸附區(qū)，后續(xù)好氧區(qū)水力停留時間為7.25小時。
（2）增設水下推流器36臺。
（3）增設中隔墻36道。
（4）更換曝氣頭。
（5）10%原水入缺氧區(qū)，90%原水入?yún)捬鯀^(qū)。
5.2 更換鼓風機
現(xiàn)有8臺鼓風機，只有2臺能正常工作。曝氣池需氧量按碳化、硝化計，需5臺鼓風機，(其中1臺備用)。所以，需增加風量為600立方米/分鐘、風壓為7000毫米水柱的離心鼓風機3臺。
5.3 剩余污泥機械濃縮方案設計
5.3.1 更換剩余污泥泵
（1）剩余污泥量：干泥量為64.8噸/日，污泥濃度5克/升，折合為含水率為99.5%時，污泥量為1.3萬噸/日。
（2）現(xiàn)有6臺剩余污泥泵(在現(xiàn)況回流污泥泵房內(nèi))，因原設計為連續(xù)工作，為配合濃縮機房，改造為14小時工作制，不能滿足要求，須更換：故選用6臺潛水泵(4用2備)。流量為250立方米/小時，揚程為13米。
5.3.2 新建濃縮機房
（1）剩余污泥量：干泥量為64.8噸/日，污泥量為1.3萬噸/日(含水率99.5%)。
（2）帶式污泥濃縮機，處理能力150立方米/小時，帶寬3米，7套(6用1備)，14小時工作制。包括污泥進泥泵、沖洗水泵、投藥裝置、現(xiàn)場控制柜等配套設備。
（3）濃縮機房：平面尺寸為長50米、寬20米，一座。
（4）濃縮機投藥量：按2‰計，每日投藥量約為0.13噸。
（5）污泥貯泥池：長15米、寬8米、池深3.5米，內(nèi)設水下攪拌機，2臺。
（6）濃縮后向消化池污泥投泥泵：流量為15立方米/小時，揚程為40米，6臺(3用3備)。
（7）改造部分剩余污泥管線。
5.3.3 濃縮酸化池設計
利用現(xiàn)有4座濃縮池改造為濃縮酸化池。并相應改造管線與配套設備。將原一一對應的進出泥管線使之互相調(diào)配，增加靈活性，增設互相連通管及閥門，便于運行控制。
5.3.4 石灰法處理污液
（1）石灰處理工藝流程
（2）石灰貯存罐
石灰投加量：12噸/日。
石灰貯存罐：直徑2.5米，高度2.3米，2套。
除塵設備：1套。
石灰處理站：平面尺寸長30米、寬15米，1座。
（3）石灰投料計量器
投加量12噸/日，2套。
（4）石灰消解器
直徑0.7米，高度1.3米，2套。
（5）石灰漿隔膜計量泵
流量500升/小時，揚程0.3兆帕，2臺(1用1備)。
（6）機械攪拌加速澄清池
設計流量60立方米/小時·座，直徑6.2米，池深5.15米，4座，采用攪拌機械。
（7）中和沉淀池
型式：平流式。
設計流量：3000立方米/日。
停留時間：2小時。
平面尺寸：長12.3米、寬5.1米、池深5.5米，一座。
刮泥機：1臺。
利用沼氣發(fā)電機煙道廢氣中二氧化碳中和，選用氣體壓縮機，流量400立方米/小時，壓力0.1兆帕，2臺(1用1備)。
6 建議
（1）根據(jù)實測，除高碑店污水處理廠進水總磷濃度較高外，北京其它污水處理廠進水總磷濃度一般為4～5毫克/升左右，所以應對排入本污水處理廠的排磷大戶進行控制，并加大力度推廣使用無磷洗衣粉。經(jīng)采取有效措施后，污水處理廠進水總磷濃度將會大大降低。如果進水總磷濃度在5毫克/升以下，僅采用生物除磷工藝就基本可達到預期處理效果，節(jié)省化學除磷運行費過高的問題。
（2）高碑店污水處理廠，是全國最大的一座現(xiàn)代化城市污水處理廠，污泥出路尚不落實。污水處理后的的城市污泥具有豐富的有機質(zhì)和氮、磷、鉀及多種植物需要的營養(yǎng)素，在滿足農(nóng)用污泥標準前提下，應重點開發(fā)污泥快速固化、高壓造粒制取顆粒肥料，徹底解決污泥無害化的問題，使其變廢為寶、得到妥善處置。
參考文獻
1.城市污水高級處理 Russell L.Culp Gordon L.Culp 俞浩鳴譯 1975
2.污水除磷脫氮技術(shù) 鄭興燦 李亞新 編著 1998
污泥的處理方案范文第4篇
關(guān)鍵詞：生活污水；處理工藝
Abstract: With the rapid development of China's economy and city construction, city residents increasing quantity and the improvement of people's living standard stimulating the demand for sewage treatment; at the same time, water pollution incidents continue to occur; cause of China's water resources demand gap is widening, attracted great attention of government and society. City sewage treatment is an important problem in city construction and development, this paper summarizes the common treatment technology for domestic sewage.
Key words: domestic sewage; treatment technology
中圖分類號：[TU992.3]
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平的逐漸提高，生活污水的處理工藝也成為了協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的重要手段。目前，我國生活污水的排放量呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢，而生活污水的處理能力的增長速度去相對緩慢，因此，提高我國生活污水處理的處理能力和處理效果，有利于在保持我國經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，減輕人類的生產(chǎn)與生活對環(huán)境造成的不良影響，建立人與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的經(jīng)濟增長模式，實現(xiàn)我國社會的又好又快的發(fā)展。
1.城市生活污水
城市生活污水主要來自家庭、商業(yè)和城市公用設施等，主要由洗滌污水構(gòu)成。生活污水通過下水道管網(wǎng)系統(tǒng)被輸送到污水處理廠，在污水處理廠進行處理后排放。城市生活污水的水量和水質(zhì)具有周期性變化的特點。
有機物是生活污水的主要污染物，例如：淀粉、蛋白質(zhì)、糖類和礦物油等，城市生活污水的化學需氧量、生物需氧量、總氮量和總磷量都相對較高。生活污水經(jīng)過普通污水處理廠的物理處理和生化處理后，大大降低了化學需氧量和生物需氧量，但總氮量和總磷量仍然較高。 當含氮量和含磷量較高的水質(zhì)排入自然界，容易引起水體的富營養(yǎng)化，造成藻類大量生長繁殖，嚴重時會造成赤潮和水華。氮和磷促使藻類植物大量生長和繁殖，但是當藻類大量死亡時，就會造成水體腐敗發(fā)臭，以致水質(zhì)惡化，污染環(huán)境。
2.城市生活污水處理工藝
國內(nèi)外一般都采用生化方法處理生活污水，因為生活污水的BOD5/CODcr≈0.5，可生化性強。接觸氧化法具有容積負荷高，停留時間短，有機物去除效果好，運行簡單和占地面積小等優(yōu)點。
2.1污水處理流程
2.2各主要設施和設備的說明
2.2.1粗、細自動格柵
污水首先通過兩套粗、細自動格柵再進入調(diào)節(jié)池，粗格柵柵距為20mm,主要去除較大雜質(zhì)，細格柵柵距3mm，主要去除較小雜質(zhì)。格柵位于格柵池內(nèi)，格柵池內(nèi)再備有一套人工水力格柵。當自動格柵需要維修時使用人工格柵，人工格柵間距為15mm。
2.2.2格柵池
格柵池是為了安置自動粗細格柵和人工水力格柵。生活污水通過格柵后重力流入調(diào)節(jié)池。
格柵池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2.3調(diào)節(jié)池
為了使生化處理穩(wěn)定運行，針對間隙排放生活污水的特點，我們設立了一個水質(zhì)水量調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)時間為14小時，調(diào)節(jié)池采用鼓風曝氣，即調(diào)節(jié)水量又進行預曝氣。池內(nèi)曝氣量為1m3空氣/分鐘，125m2池面積。池內(nèi)設液位控制系統(tǒng)。
調(diào)節(jié)池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2.4接觸氧化池
調(diào)節(jié)池出水泵入接觸氧化池，接觸氧化池采用雙螺旋鼓風曝氣，內(nèi)置SNP填料，池中的微生物在好氧條件下降解污水中的有機物，從而達到降低BOD5和CODcr的目的。接觸氧化池水力停留時間為7小時。
接觸氧化池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2.5沉淀池
沉淀池是接觸氧化池的配套設施，其作用是使污泥從混合液中分離出來。本方案采用的是四斗平流式沉淀池。選用四斗平流式沉淀池可以降低空間高度，排泥方便。沉淀池的表面負荷為0.8m2/m2.h，沉淀時間為2.5小時。沉積于污泥斗中的污泥由氣動提升裝置抽取，一部分作為回流污泥流入調(diào)節(jié)池，其它的則排到污泥消化濃縮池。沉淀池出水則重力流入消毒池。
沉淀池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2.6消毒池
本方案采用的消毒方法為氯消毒法。氯消毒是一種使用廣泛的、有效的消毒方法。消毒時在水中的加氯量分為需氯量和余氯，需氯量指用于殺死細菌和氧化有機物等所消耗的部分，另外為了抑制水中殘存細菌的再度繁殖，出水中需保持少量剩余氯（本方案為1mg/l）。
本方案選用漂白粉片（次氯酸鈣）為消毒劑，該消毒劑氯有效含量高，消毒劑配備在加藥裝置內(nèi)進行，自動滴加。消毒池內(nèi)混合反應和消毒時間為0.75小時。
消毒池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2.7排放池
出水排放池是為了儲存消毒后的出水，停留時間為0.75小時。該水池設有液位控制系統(tǒng)。液位達到一定高度時，系統(tǒng)自動啟動潛水泵，將排放水打入城市排水系統(tǒng)。液位低于一定高度時，泵自動停止運行。
出水排放池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2.8加藥系統(tǒng)
本系統(tǒng)有兩套裝置，分別為投加氯和凝聚劑（PAC）兩種藥劑。氯是用于排放水的消毒。凝聚劑為污泥脫水所需。整套裝置包括藥劑儲存箱（PVC）、攪拌機和加藥計量泵。氯液的投加則由計量泵來調(diào)節(jié)。
2.2.9污泥好氧消化濃縮池
從沉淀池排出的污泥含水率為99.2%，污泥經(jīng)過好氧消化后體積有所減少。設置污泥濃縮池的目的是降低污泥含水率，在濃縮池內(nèi)利用污泥自身的重力作用得以沉降，沉淀后的污泥含水率下降至97%，達到污泥濃縮的目的。
污泥濃縮池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上加固定蓋板。
2.2.10污泥脫水系統(tǒng)
由污泥濃縮池來的污泥含水率仍較高,為流體狀。為了減小污泥的體積，便于污泥運輸，本方案選用帶式壓濾機進行污泥脫水。與壓濾機配套的有污泥混合器、濾布沖洗泵、空氣壓縮機等。為了使污泥能順利脫水,必須投加凝聚劑。濃縮污泥在污泥混合器前與凝聚劑充分混合，然后流入壓濾機。脫水后的污泥含水濾約為75-80%，為塊狀固體，塊狀污泥外運處理。
2.2.11鼓風機房、控制室
鼓風機房內(nèi)安置3臺低噪聲三葉羅茨鼓風機：2臺用于接觸氧化池的曝氣，1臺用于其它地方，如調(diào)節(jié)池、污泥消化濃縮池、氣提等。風機上裝有消聲器，風機房需內(nèi)襯隔音材料。
控制室內(nèi)安放整個污水處理系統(tǒng)的控制和監(jiān)視系統(tǒng)。
2.2.12通風消臭系統(tǒng)
整個污水處理站為獨立封閉系統(tǒng)，為了達到消臭目的，處理站配有2臺離心通風機。為了保持處理站的空氣含氧量，處理站采取自然進風，將新鮮空氣送入處理站。生化處理系統(tǒng)所用的鼓風機的進氣來源也來自于該新風系統(tǒng)。
2.3 構(gòu)筑物設計參數(shù)
2.4氣水比
本工藝總的氣水比約為22：1
2.5預計處理效果
3.結(jié)語
在生活污水的處理過程當中，積極的引入新工藝與新技術(shù)，并根據(jù)生活污水處理環(huán)境的不同，準確的選擇恰當?shù)奈鬯幚砉に?，能夠有效的提高生活污水的處理效果，并降低污水的能耗，最終全面的提高生活污水的處理能力，促進我國環(huán)境保護工作的開展，并對我國環(huán)境友好型社會的建設起到了良好的推動的作用。
參考文獻
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污泥的處理方案范文第5篇
【關(guān)鍵詞】廢水零排放；濕法脫硫；預澄清器；懸浮物
1 鳳臺電廠脫硫廢水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀
淮浙煤電鳳臺發(fā)電分公司一期脫硫廢水系統(tǒng)目前直排至化學，后期經(jīng)過澄清、加藥處理后達標排放，二期廢水系統(tǒng)一部分經(jīng)過廢水處理系統(tǒng)處理后達標排放。一期廢水設計處理排放量為18m3/h，二期脫硫廢水處理系統(tǒng)設計處理排放量為19m3/h，但目前脫硫廢水處理系統(tǒng)存在出力達不到設計要求、運行成本較高，廢水中的固含量偏高，導致了澄清器澄清效果不佳，處理后清水濁度達不到排放要求。在長周期運行時，整個系統(tǒng)將無法正常運行，近而影響到機組的安全運行。總而言之，脫硫廢水處理系統(tǒng)需要考慮降低廢水總量及廢水的固含量，實現(xiàn)在減少廢水處理系統(tǒng)的運行成本的同時，降低設備運行壓力，保證系統(tǒng)正常運行。
1.1 脫硫廢水系統(tǒng)運行工藝
石膏漿液通過石膏旋流站分離后，底流固含量高的漿液進入脫硫系統(tǒng)脫水形成石膏，溢流固含量較低的漿液大部分進入回用水箱，小部分進預澄清器，澄清器澄清后的清水進入廢水處理系統(tǒng)進行處理，處理后的清水排至清水池。
1.2 脫硫廢水水質(zhì)特點
脫硫廢水其實就是脫硫漿液的一部分，煙氣脫硫廢水的特點：
pH 值較低（ 一般為4～6） ；
懸浮物含量很高（ 石膏顆粒、SiO2、Al 和Fe 的氫氧化物） ， 質(zhì)量濃度可達幾萬mg/L；
氟化物、COD和重金屬超標， 其中包括我國嚴格限制排放的第1類污染物， 如Hg、As、Pb 等；
鹽分極高，含有大量的Cl-、SO42-和SO32-等離子， 其中Cl-的質(zhì)量分數(shù)可達到0.04 左右，遠大于標準海水的Cl-質(zhì)量分數(shù)。
2 廢水處理系統(tǒng)技術(shù)方案研究
目前，廢水零排放是發(fā)展的一個方向，因此如何減少處理廢水排量、降低廢水固含量是脫硫廢水處理的關(guān)鍵，而降低未處理廢水的固含量的關(guān)建又在于如何處理沉淀后的污泥。
2.1 降低廢水固含量的方案研究
一般來講，脫硫廢水的水源是從石膏旋流站旋流分離后，溢流的石膏漿液，一部分進入回用水箱循環(huán)利用，一部分進入廢水旋流站供給箱后由廢水旋流站供給泵合理升壓后進入廢水旋流站二次旋流分離后，進入廢水池，然后進入廢水處理系統(tǒng)進行處理。經(jīng)過廢水旋流站二次旋流分離后的漿液固含量一般降低至8wt%。
方案一：改變廢水水源，降低預處理廢水的固含量
改變廢水的水源，就是不再將石膏旋流站溢流的一部分經(jīng)過廢水旋流站后進入廢水系統(tǒng)進行處理經(jīng)過作為廢水水源，而是將真空皮帶機脫水后的回用水作為廢水水源，經(jīng)取樣化驗化發(fā)現(xiàn)廢水旋流站旋流與真空皮帶機的脫水后的回用水固含量分別為8WT%、5 WT%，真空皮帶機濾液的沉淀固含量略低于廢水旋流站旋流后的廢水中的沉淀固含量。
方案二：采用大容積預澄清器，降低廢水固含量
為了進一步降低廢水的固含量，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，一定流量的廢水，經(jīng)過加大預澄清器容積提高廢水停留時間后，可以降低廢水的固含量。試驗數(shù)據(jù)如下表
廢水在預澄清器停留時間（h） 廢水固含量（1wt%） 預澄清器需要容積（m3）
4 6.5 200
12 4 320
20 3 460
28 2.2 580
36 1.6 750
44 1.2 870
52 1 1000
60 0.97 1150
以上數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)過加大預澄清器容積提高廢水停留時間后，廢水的固含量可以明顯降低。因此，根據(jù)計算預澄清器需要容積與效果對比，決定采用該方案，并選用1000m3大容積預澄清器，將廢水的固含量降低至1 WT%，實現(xiàn)減少廢水處理量的目和。
2.2 預澄清器預澄清后的污泥處理方案研究
方案一：將預澄清器沉淀污泥排至回用水系統(tǒng)
在火力發(fā)電廠煙氣脫（FGD）硫處理系統(tǒng)中，將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，再經(jīng)過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。
石膏漿濃縮過程中產(chǎn)生脫硫廢水，廢水流入脫硫廢水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)設置預澄清器，用于初步沉淀廢水中的污泥，污泥沉淀于預澄清器的底部后，經(jīng)刮泥機“刮集”匯集到預澄清器的底部泥斗中，由底泥輸送泵輸送到回用水箱。也就是目前二期脫硫所用的方法，流程如下：
石膏排出泵石膏旋流站部分溢流至廢水旋流站供給箱廢水旋流站溢流至廢水池廢水泵預澄清清水進入廢水處理系統(tǒng)出力污泥進入回用水箱
該方法的優(yōu)點為：部分污泥進入回用水系統(tǒng)，減少了廢水的濁度，減輕了廢水處理系統(tǒng)的壓力。
缺點為：會導致回用水系統(tǒng)固含量偏高，回用水循環(huán)的過程中造成管道磨損嚴重，同時由于石灰粉制漿系統(tǒng)所用水源為回用水，會影響供漿質(zhì)量。
方案二：將預澄清器沉淀后的污泥排至吸收塔
石膏漿濃縮過程中產(chǎn)生脫硫廢水，廢水流入脫硫廢水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)設置預澄清器，用于初步沉淀廢水中的污泥，污泥沉淀于預澄清器的底部后，經(jīng)刮泥機“刮集”匯集到預澄清器的底部泥斗中，由底泥輸送泵輸送到吸收塔中。流程如下：
石膏排出泵石膏旋流站部分溢流至廢水旋流站供給箱廢水旋流站溢流至廢水池廢水泵預澄清清水進入廢水處理系統(tǒng)出力污泥進入吸收塔
分析污泥排入吸收塔對脫硫系統(tǒng)的影響：石膏晶體結(jié)晶析出是濕法同理系統(tǒng)的最后一步，在通常運行的pH值的環(huán)境下，亞硫酸鈣和硫酸鈣的溶解度都很低，當中和反應后產(chǎn)生的鈣離子、硫酸根離子達到一定的濃度時，就會結(jié)晶析出。
上海工程學院對石膏的結(jié)晶過程中的影響因素進行了分析，其中金屬離子的影響見下表述：
金屬離子對二水硫酸鈣在溶液中的結(jié)晶具有顯著的影響， 因此本實驗采用測量溶液中的電導率變化來研究金屬離子對石膏結(jié)晶誘導時間的影響。在攪拌轉(zhuǎn)速300r/min， 進料速度7.8ml/min ， 溫度50℃ 時， 分別在加人摩爾濃度為0.01 kmol/m3的Mg2+、Fe3+和A13+ 等混合雜質(zhì)離子情況下， 對反應器內(nèi)摩爾濃度分別為為0.5kmol/m3 的氯化鈣溶液硫酸鈉溶液的電導率進行測定，測定過程見下圖。
圖1 添加不同混合雜質(zhì)離子時溶液的電導率隨時間變化曲線比較
圖中可以看出，同時添加不同金屬雜質(zhì)離子使得溶液的電導率突變時間更為延遲， 即混合雜質(zhì)離子對二水硫酸鈣晶核形成時間的抑制作用加強。Fe3+，Al3+ 混合對二水硫酸鈣的抑制作用比Fe3+，Mg2+ 混合的抑制作用強， 說明混合金屬雜質(zhì)離子之間對二水硫酸鈣的結(jié)晶誘導時間影響也會相互起干擾作用。石膏結(jié)晶與溶解是一個動態(tài)平衡的過程，結(jié)晶過程受分子擴散及晶體生長的綜合作用影響，當攪拌轉(zhuǎn)速由較低轉(zhuǎn)速逐漸加快時， 石膏結(jié)晶的誘導時間減小， 成核速率和生長速率加快：然而當轉(zhuǎn)速進一步加快時，誘導時間反而增加，成核速率和生長速率減小。適宜選擇攪拌速度為300 r/min。PH在3.5～6.5 范圍內(nèi)， 隨著PH的增大，二水硫酸鈣結(jié)晶誘導時間略呈滯后趨勢，但總體變化不大。
各因素對石膏結(jié)晶成核誘導時間的影響顯著性排序為： 溫度> 鈣離子濃度> 鋁離子濃度> 攪拌強度> 鐵離子濃度> 鎂離子濃度> PH。其中溫度對結(jié)晶的影響最顯著，鈣離子濃度較顯著，PH對石膏結(jié)晶誘導時間變化不顯著。因此，污泥排入吸收塔后，合理控制金屬離子的濃度，對結(jié)晶的影響不大，故此方案可行。
該方案的優(yōu)點為：管道布置簡單，在吸收塔內(nèi)會再結(jié)晶反應，固體顆粒繼續(xù)增大，相當于加長了漿液的停留時間，之后繼續(xù)脫水，對整個脫硫系統(tǒng)影響最小。
3 脫硫廢水處理關(guān)鍵設備選型及系統(tǒng)設計
3.1 脫硫廢水處理預澄清器選型
脫硫廢水處理系統(tǒng)中的預澄清器，沉淀池是利用水流中懸浮雜質(zhì)顆粒向下沉淀速度大于水流向卜流動速度、或向下沉淀時間小于水流流出沉淀池的時沉淀池的處理效率只與表面負荷有關(guān)，即與沉淀池的表面積有關(guān)，而與沉淀池的深度無關(guān)，池深只與污泥貯存的時間和數(shù)量及防止污泥受到?jīng)_刷等因素有關(guān)。而在實際連續(xù)運行的沉淀池中，由于水流從出水堰頂溢流會帶來水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的顆粒會隨水流走，沉淀速度等于卜-升流速的顆粒會懸浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的顆粒才會在池中沉淀下去。
沉淀池表面積計算公式
A=Qmaxnq?
A-預澄清器表面積
Qmax-最大處理流量
n-預澄清器個數(shù)
q-預澄清器表面積負荷
?-斜管面積利用系數(shù)取0.91
由此公式可以看出，流量一定，澄清池表面積越大，表面積負荷越低，沉淀效果越好，根據(jù)現(xiàn)場條件限制及制作成本核算，取預澄清器直徑為10m。
而沉淀顆粒在沉淀池中沉淀到池底的時間與水流在沉淀池的水力停留時間有關(guān)，即與池體的深度有關(guān)。時間能與水流分離的原理實現(xiàn)水的凈化。
HRT=V/Qmax
HRT-沉淀顆粒停留時間
V-預澄清器體積
Q-廢水最大流量
常規(guī)HRT為3-4時，根據(jù)試驗得出結(jié)論：HRT達到52小時后，固含量可達到1WT%，沉淀效果很好。
3.2 系統(tǒng)主要工藝流程設計
脫硫廢水的水質(zhì)與脫硫工藝、煙氣成分、灰及吸附劑等多種因素有關(guān)。其主要特征是：呈弱酸性；懸浮物高，但顆粒細小，主要成分為灰塵和脫硫產(chǎn)物（CaSO4和CaSO3）；含鹽量高；含有重金屬離子。
一、二期脫硫廢水首先匯集流入到預澄清器，再通過廢水提升泵送入中和箱（兩者之間距離大約1.5km），與Ca（OH）2反應，將PH值調(diào)整到8.8-9.7。在此條件下，廢水中大多數(shù)二價、三價重金屬離子形成難溶的氫氧化物。Ca2+還能與廢水中的F-反應，生成難溶的CaF2沉淀。預澄清器的排泥，通過底泥輸送泵輸送到吸收塔。
在沉降箱內(nèi)，添加有機硫化物（TMT15），進一步沉淀不能以氫氧化物沉淀的重金屬離子，使其形成難溶的硫化物而沉積下來。同時加入一定比例的混凝劑（如FeClSO4），使沉降箱中形成的細小、分散的顆粒凝聚成絮凝物。在絮凝箱出口處加入高分子聚電解質(zhì)作為絮凝助劑，它能降低顆粒表面張力，使絮凝物變得更大、更容易沉降。廢水在各箱內(nèi)的停留時間分別為60分鐘左右。
廢水從絮凝箱出口自流入澄清濃縮分離器，在澄清濃縮分離器中進行固液分離。上部清水通過澄清濃縮分離器周邊的溢流口自流至中間水池，再通過中間水泵送入多介質(zhì)過濾器，進一步去除出水中的懸浮物，使出水水質(zhì)更能穩(wěn)定達標；而濃漿沉淀到分離器底部，通過2臺污泥輸送泵送至污泥壓濾機進行壓濾成泥餅后，由電廠自備車送至灰場。
4 運行效果分析
鳳臺電廠于2013年2月初開始實施本項目，在完成資料收集、水質(zhì)跟蹤分析和技術(shù)論證等研究工作后，2013年3月底完成一、二期廢水處理系統(tǒng)的施工設計方案，進行設備采購，2013年年底完成設備安裝，投入運行。
該項目投運后，各系統(tǒng)運行正常，廢水水質(zhì)指標排放正常。預澄清器澄清后的預處理廢水水質(zhì)平均在1wt%以內(nèi)，下圖為連續(xù)運行一年廢水旋流站廢水的固含量對比柱狀圖。
圖2 預沉后廢水固含量與平常廢水固含量對比圖
從柱狀圖可以看出，2014年1-12月經(jīng)過大直徑預澄清器預沉后的廢水固含量平均不超過1wt%，而紅色柱狀圖為廢水旋流站后的廢水固含量，平均在8wt%，經(jīng)過預澄清器后的預廢水水質(zhì)固含量明顯低于廢水旋流戰(zhàn)后的廢水固含量。
4.1 廢水處理情況分析
經(jīng)過預澄清器后的預處理廢水，其固含量大大降低，雖然設計廢水的處理量為50m3/h，單由于經(jīng)過了預澄清器后，總的廢水平均每小時降低了4m3/h，年減少廢水總處理量為22000m3，為鳳臺電廠后續(xù)廢水零排放奠定了基礎。
4.2 污泥量情況分析
由于廢水預沉后的污泥，排入了吸收塔進行結(jié)晶反應，省去了后續(xù)的加藥、壓濾、外運費用，而且該泥漿進入吸收塔經(jīng)過的生成石膏后外賣，可產(chǎn)生經(jīng)濟效益，根據(jù)實際運行情況計算，每小時壓濾五年較項目投運前減少了每年的污泥量15400m3 。
