快速高效工业与生活污泥脱水固化处理

一、概述

    我国污泥处理问题一直没有得到很好的解决。迄今为止，有关城市生活污泥的处理工艺与配套设备，不论是科研开发还是工程实践，均远远落后于发达国家和国内的需要。污水处理的伴生物--污泥不能及时、有效处理已经严重制约了污水处理厂的安全运行和扩大发展。

由于污泥处置费用高，操作难度大，大部分污水处理厂将污泥处理预设为二期工程实施，但由于资金、人员尤其是相关技术等方面原因，一期工程完工并运行多年后，二期工程仍遥遥无期。在全国污水处理工程中有污泥稳定化处理设施的还不到1/4，处理工艺和配套设备较为完善的还不到1/10。而在我国仅有的十几座污泥消化池中，能够维持正常运转的为数不多，大多数采取自然风干或直排，极易造成二次污染。随着国内大量污水处理厂的陆续投产，污泥的产生量将会大幅度的增加。由此而产生的矛盾将会使城市污水处理厂与垃圾填埋场两边都因此而处于崩溃的危险境地。

二、城市生活污泥的性状与特点

    污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入有原污水中带有的泥砂、纤维、动植物残体及其吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。污泥的组成差别较大，随污水的来源，污水处理工艺及季节的不同而变化。对于大型城市污水处理厂，由于有大量工业废水排入系统，造成污水污泥中的重金属含量偏高，其中铜、锌含量往往接近或超过污泥作农用堆肥的接纳标准，中小城镇污水主要以生活污水为主，因而一般不存在重金属超标的问题。从污水处理厂排出的污泥一般是一种松散的，含水量在95%-99%的胶溶状膏体物，具有比重轻（小于等于1g%m ）、体积庞大（是所含固体物体积的数十倍）、触变性强（不易脱水）、具有极易腐败恶臭的理化特点，因而十分不利于处理与运输。

三、目前污泥的处理与处置的现状

1、传统的污泥处理工艺流程：

    来自初沉淀池和二次沉淀池污泥---浓缩---消化---调节---脱水---最终处置

污泥的浓缩和脱水是通过物理的方法提高污泥中的固体含量，达到第一步污泥减容的目的。污泥经过浓缩处理后，其含水量94%-96%，但仍为流体状态。还是不便于收集运输与处理。脱水处理常用自然干化和机械脱水两种，干化适于有场地，日照时间长年均雨水少，蒸发率又相对较高的北方地区，而南方地区由于雨天多，日照年均数少而不能采用。传统的膏状胶体物脱水机械板框压滤机，带式真空脱水机，卧式螺旋离心分离机经过近二十年的应用后已经很难坚持下去。其原因为：一是机械脱水装置一次投资高，运转费用高，设备维修费高的“三高”问题。二是机械脱水后的污泥含水率仍在70%-80%，还须进一步干化脱水。三是脱水污泥没有商业价值，政府无力承担年复一年的高额投入。

    污泥在污水处理过程中产量十分巨大，一般认为处理每万吨污水可排出干污泥2-3吨，或按人口计算，大型城市人口每人每天的活动将产生0.3-0.5Kg的干污泥，按次计算，一个1000万人口城市所产生的污水如全部处理，将产生5000T/日污泥，全年则要排出180万吨干污泥。在未来50年，我国大部分人口集中到万人以上城镇的污水全部进行处理，每年将产生干污泥2亿吨以上。这个数字还只是城市污水处理厂的污泥。除此外，工厂企业的自备污水处理场（站）还产生环境危害性更大的工业污泥。因而污泥的处理已经成了刻不容缓的市政工程难题。

2、土地填埋与堆肥发酵还田

    过去，许多发达国家都曾采用过土地填埋方式来处理污泥。据日本1994年资料显示，日本每年年产城市污泥为230万吨，其处理方式为：陆地和海岸填埋为144万吨，占62.7%，资源利用57万吨（农用，城市绿化用52.7万吨）占24.9%，其他处理为28.7万吨占12.4%。德国近年污泥填埋为80%，焚烧为8%，堆肥为4%。美国填埋或地面废弃为35%，焚烧为15%，农用或其它土地利用为49%。其它处置为1%。农用与陆地填埋方案的选择很大程度上取决于各国政府的法律，法规和二次污染的控制技术状况，同时也与国家大小，农用发展方向有关。近几年来，德国、意大利、丹麦等国污泥农用比例不断降低，而污泥填埋比例上升。而美国、日本、英国等污泥农用比例增加，填埋呈减少趋势。

    我国的城市污泥与粪便传统上主要为农用。但随经济管理模式剧变，农业作业从集体变为农户个体，农作物增产不增收，农业劳力，化肥，农药，种子投入与产出严重失调，农业对生化肥料的要求已经极度萎缩，因而低肥效的生活污泥基本上被农民拒之门外。除非国家出台政策或长期给予施用补贴，否则没有任何前途。

3、焚烧净化

    污泥含有一定热值（1800-2000大卡/Kg），可以参与燃烧，焚烧后形成无菌，无臭的无机化矿化残渣，并减缩了99%的体积，是一种彻底，全面，可靠，有效的污泥处置方法。由于焚烧法的设备及运行费用昂贵，在欧美发达国家，当污泥含有重金属或其它有毒有害物质含量高的情况下，为解决二次污染问题，才选用小规模的焚烧处置法。

4、厌氧生化处理法

    针对污泥减量化、无害化的处理，目前国内对水处理相关部门将现有成熟技术进行优化整合，集中突破技术整合过程中的几个关键难点，利用生物的生化作用将污泥、废气、综合利用三者兼顾，进行多级厌氧消化。除投资仍然大，占地面积大，停留时间长以外还依然存在大量的厌氧污泥（含水率95%-99%）仍要最终处理这个问题。

四、水合反应固化法污泥处理新工艺

    综上所述，污泥是一种商业收益甚微，处理难度又高，传统处理方式投资巨大，又不得不每天面对的世界性难题。必须脱离传统的思维束缚，寻求另外的解决之道，来实现投资少，见效快，成本低，易操作，无后遗的长远处理工艺。本部针对此问题，经长达三年的反复研究实验，用硅酸盐水合反应原理。基本上解决了这一世界性难题。

其工艺流程如下：

              硅酸盐类矿物质   助剂   发泡剂

污泥（含水率95%-98%）-----动态反应器-----固化器----

----固体块料（含水率40%-50%）------填埋

                           ----（农用化肥）

    每处理1M 污泥（含水95-98）运行费（含能耗，人工，添加剂）120-150元。固化后的污泥含水率在30%-40%，呈块石状，有一定的硬度，强度，比重0.8-1.2，可切，可割，可钻孔，不用外包装十分方便运输，用于填埋或做农用基肥。若再经进一步加热，干燥脱水可作用围墙，水渠，农舍等轻结构建筑材料。

    在整个处理过程中没有二次污染物产生，工艺系统为全闭路循环，动态反应固化过程中散逸的污泥臭气经过配套的生物净化处理净化达标排放，而其中的水一部分因固化反应的发热效应自然蒸发，一部分水含在固形物中，而形成的污泥固化物是一种以硅酸盐类无机矿化物为主的物质。在环境中不会带来二次污染。本工艺根据污水处理厂的处置量不同，有相对应的处理装置，采用积木式单元设计，十分灵活方便快捷，易学易会易掌握，维修工作量少，费用低，安全可靠性强。

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