文档介绍：万若环境污泥石灰处理技术在北京小红门污水处理厂的工程应用
时间:2010-4-7
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章菁、李力、张健
(万若(北京)环境工程技术有限公司, 北京100088)
 
摘要
       介绍脱水污泥石灰二级处理的基本原理、应用目的,工艺主要影响因素等。介绍了该工艺在北京小红门污水处理厂的工程应用。
 
1 脱水污泥加钙在污泥处置中的应用
脱水污泥石灰处理是脱水污泥进一步处理中最早得到应用的方法之一,由于工艺简单,能耗低等原因,至今仍是污泥处理处置中一个常用的手段。较为经典的应用分别是利用加入氧化钙后pH和温度的升高来实现污泥的杀菌;或利用添加氧化钙及其他物质(如飞灰、水泥、碳酸钙等)后污泥的固化效果来满足污泥的填埋工艺要求。另外,处理过程中选择适宜的混合条件可有效改变污泥的性质,由致密、粘稠变成疏松、流动性能好、便于储存和运输的物料。
随着污泥处理与利用的多样化,污泥石灰处理的应用也相应拓宽,图1根据污泥石灰处理后物料性能的变化来汇总处理后各种可能的处置和利用途径。
 
2 污泥石灰处理的基本原理
将污泥与石灰均匀混合,氧化钙与污泥中所含的水分发生如下反应:
1kgCaO+-> kgCa(OH)2+1177kJ                                            (1)
根据这一反应,,。所以处理后污泥中的一部分水被结合成固体物质氢氧化钙,还有一部分水得到蒸发。
石灰以及与水反应所生成的氢氧化钙,会与污泥中的其他物质发生进一步的反应,如氢氧化钙与空气中CO2的反应:
kg Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + kg H2O + 2212 kJ   (2)
这一反应会进一步增加固体物的总量、所产生的热量也可以进一步蒸发一定的水分,进而增加处理后污泥的含固量。
脱水污泥成分复杂,除此上述主要反应外,石灰、氢氧化钙还可以与污泥中所含的SiO2、Al2O3、磷酸根等发生一系列反应,如[i]
kg Ca(OH)2 + kg AlPO4     Ca3(PO4)2 + Al(OH)3               (3)
这些反应的最终结果会对脱水污泥产生以下效果:
(1) 由于碱性物质的作用致使污泥中的pH值增高,
(2) 由于反应放热导致污泥温度升高,
(3) 反应生成物中结合了游离水,同时由于放热反应,一部分游离的水被蒸发。
通过这些反应,污泥处理后可以达到以下目的:
(1) 杀菌:温度的提高和pH的升高可以起到杀菌的作用,从而保证在利用或处置过程中的卫生安全性;
(2) 脱水:由含水率80%-85%脱水到含水率为20%-60%(依氧化钙投加量而定),实现半干化、固化的效果,便于后续处理处置;
(3) 钝化重金属离子:投加一定量的氧化钙使污泥成碱性,可以结合污泥中的部分金属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果;
(4) 改性、颗粒化:从而改善储存和运输条件,避免二次飞灰、渗滤液泄漏;
4 反应速度及过程影响因素
研究结果及工程实践显示,污泥石灰处理反应过程的影响因素有以下几个方面:
(1) 石灰本身的活性受纯度、粒度、比表面积等影响,通过选择高活性的石灰,可以加速反应。
(2) 由于污泥的特殊性,反应是一个缓慢的过程,远低于纯水的反应速度。
(3) 混合后氧化钙在微观上与污泥的混合程度及分散度对反应非常重要,加入的石灰在污泥中的分散度越高,对提高反应速度和节省氧化钙用量越有利。
 
5 工艺及特点
虽然石灰与污泥的反应时间较长,但从微观上看,石灰一旦与污泥接触反应就开始进行。所以工程实施中的基本原则为:
(1) 对污泥-水-石灰这样一个体系,应在尽量短的时间内使石灰粉末尽量均匀地与污泥混合,尽快实现接触表面的最大化;
(2) 由于污泥的触变性以及污泥-水-石灰体系的传质是反应速度的控制步骤,过程中应尽量避免“挤压”,尽量在“柔和”的条件下进行,以便保护污泥自有的较松散结构并有利于粉料与污泥的混合与扩散。
(3) 由于整个反应进行较慢,混合后反应仍将持续一段时间,污泥在后续的输送过程及堆积过程中仍在进一步反应,设计中应优化工艺条件有利于污泥的后续反应及水蒸汽的蒸发。
       污泥加钙处理的工艺主要有以下几个部分组成:
(1) 脱水污泥给料
(2) 氧化钙计量投加系统,
(3) 混合反应系统
(4) 处理后污泥出料输送系统
(5) 蒸发气体净化(主要是针对