安徽省通源环境节能股份有限公司安徽省合肥市230031
1.概述
1.1项目背景
目前，我国大部分城市的污泥从污水厂外运后便进入无序的临时堆存或简单填埋状态，不仅占用大量土地资源，而且严重破坏生态环境，特别是污泥长期堆放后产生的渗滤液侵入地下水系统，造成局部地下水资源难以复原的永久性危害。
纵观国内外相关技术研究发展现状，我国污泥和蓝藻处理处置的未来发展趋势：1、污泥和蓝藻打捞后的藻泥减量化处理是减轻后续污染和最终处置物理量的关键；2、污泥和藻泥的深度脱水是其中的一个重要发展趋势，是污泥和藻泥的处理处置系统化发展中重要环节；3、污泥和藻泥深度处理的无害化和稳定化是保证污泥资源化的有效途径；4、污泥和藻泥的深度脱水处理为最终处置的节能降耗、节约土地提供了最有利的保障。
1.2研究的目的
传统污水处理厂的污泥脱水车间具有以下缺点：一是出泥的含水为80%，未达到相关政策规定的污泥出厂含水率标准的要求；二是出泥未实现减量化，出泥体积较大，增加后续填埋的场地和费用；三是出泥未实现无害化和稳定化，不能满足相关资源化利用标准的要求。
为解决以上问题，本项目研究目的是将污泥脱水车间含水率90%的脱水污泥或直接打捞上来的蓝藻，经过深度脱水处理至含水率50%以下，深度脱水后的泥饼经24～72小时自然风干后含水率进一步降低到30%左右；并且能去除污泥中的有害物质，使污泥或蓝藻处置真正实现减量化、无害化、稳定化，并达到焚烧、土地利用、路基土、覆盖土等资源化利用行业标准的要求，使污泥或蓝藻泥成为可以利用的资源，不产生二次污染。同时，本项目为污泥、蓝藻的资源化利用提供了基础，并可以有效降低后续处理处置的成本。
1.3任务来源
安徽省通源环境节能股份有限公司利用自身特点与自主知识产权，立足于一体化污泥高干脱水技术的研究、开发与应用，不断改善技术工艺，真正实现污泥或蓝藻泥的减量化、无害化和稳定化，为资源化利用奠定基础并有效降低后续的处理成本。本项目采用机械浓缩+调理改性+高压压滤的工艺，使污泥或打捞上来的蓝藻絮凝沉淀后的藻泥含水率降低至50%以下，省去了污水处理厂的深度脱水或藻水分离环节和稀释环节，达到了污泥和藻泥的无害化、减量化。伴随着项目技术在污泥处理行业的广泛应用，将能够有效提高污泥处理效率并降低现有成本，经济效益和社会效益显著，市场前景十分看好。
1.4组织研究过程
本项目通过对污泥处理技术的研究，根据污泥脱水的特点，开发出高效的污泥机械浓缩装置和污泥高干脱水技术，可以将市政污泥或直接打捞上来的蓝藻泥从含水率99.2%左右，通过机械设备一次降低到50%以内，省去了一般的把污泥从99%处理到80%的环节。同时可以基于原有污水处理厂的脱水车间进行改造，建设污泥深度脱水工艺流程。
本项目是自主创新研发项目，充分发挥资源优势，集中企业研发技术力量，使我们在污泥和藻泥处理领域快速发展，由专家高工组成研发小组，制定战略目标、规划研究方向、建立管理模式，使各项工作在短期内取得好的业绩。企业在国家污泥处理产业政策以及市政机构等单位领导的支持、合作下，将推动我国污泥处理处置技术水平的大发展。
2.项目技术情况
2.1技术原理
（1）机械压滤原理
压滤机主要分为三种：普通板框压滤机、隔膜式板框压滤机及本项目研发高压钢制特种压滤机。其中，高压钢制特种压滤机由于具有单位过滤面积大、占地少、对物料适应性强、过滤面积选择范围广、过滤压力高、滤饼含水率低、固相回收率高、结构简单、操作维修方便、故障少、寿命长等特点，是所有加压过滤机器中结构最简单、应用最有效。
在进料之前，有油泵提供油缸压力作用于压紧板之上对滤板施加压力直至压力稳定在1.0MPa停止，这一过程主要是保证各滤板间隙的密封性，保证进料时不产生喷料现象。再完成保压程序之后由柱塞泵（进料压力为0.8-1.0MPa）抽取调理改性后的污泥注入压滤机的滤板间隙中，在进料过程中，依据进料泵的进料压力，挤压压滤机腔内污泥，使腔内污泥进行第一次脱水，当进料柱塞泵柱塞缓慢移动时（或腔内压力达到设定进料压力时），说明压滤机腔内污泥已饱和，进料结束，此时压滤机腔内污泥的含水率基本在70%左右。进料完成后，由液压油缸提供压力对滤板的腔内污泥进行平行施压，油缸对滤板的腔内污泥挤压，施压压力从0.8Mpa开始，逐步分段提高，当压力提高到2.5-3.5MPa时（或达到压缩限位时），压榨结束。单次压榨时间一般设置在20-25min内，单片滤板压缩距离在20mm,压缩比为50%。压榨完成之后，退出油缸，进行卸饼操作。
（2）改性药剂作用原理
污泥中的水分根据其挥发温度可划分为四种：一是自由水，它含于微生物体细胞间，与细胞结合不紧密，是容易挥发的水，它的挥发温度在20～40℃；二是通过强物理吸附作用结合的水，它的挥发温度在40～110℃；三是通过化学吸附作用结合的水，它的挥发温度在200～400℃；四是通过化学键结合的束缚水，它的挥发温度在600～800℃。
一般改性剂的作用过程大致如下：
①泥中的胶体结构因加药发生化学反应，在胶核上形成结晶和长大，吸附水转化为结晶体间间隙水，胶核即成为结晶体的晶核；
②结晶结构形成后使粒的排列呈有序状，实现了污泥的固态化，这种固态化的过程是不可逆的过程从而保证了改性后污泥不致二次污泥化；
③污泥形成晶体结构后，其所含水分可被迅速分离蒸发。
2.2技术方案
（1）开发一体化高干脱水技术系统，能够有效降低污泥含水率
当前国内污水处理厂污泥脱水车间大多采用带式压滤，出泥含水率在80%左右，一开始国内的污泥深度脱水技术是针对80%左右的污泥进行稀释，经调理改性+隔膜压滤的方式进行污泥脱水，只能将污泥含水率降低到60%左右。而本项目通过对污泥脱水工艺的研究，根据污泥脱水的特点，在国内首次采用机械浓缩+调理改性+高压压滤的技术，可以一次性将污泥的含水率降低至50%以下，省去了污水处理厂常规的将污泥先从99%处理到80%这一环节。并通过试验，调整浓缩的加药量和工艺运行条件，将污泥进行浓缩，降低浓缩药剂量，且最大限度降低污泥后续处理体积，开发出专用的污泥高压压滤设备，同时，本项目可以基于原有污水处理厂的脱水车间进行改造，建设污泥高干深度脱水工艺流程。
（2）基于蓝藻的特性进行藻泥高干脱水的研究
通过对经过藻水分离后含水率85%左右的藻泥进行取样检测并进行调理改性试验，确定藻泥调理改性剂配方，确定高压钢制特种压滤机的工作参数。
（3）采用污泥调理剂，提高调理改性效率
本项目根据后续焚烧及资源化利用的技术要求，通过对各类无机和有机化合物进行筛选，经小试试验，寻找能够改变污泥脱水性能的化学药剂，并与污泥混合后进行燃烧试验，检测燃烧过程中排放烟气的主要成分，并检测污泥燃烧处理后残留物，实现了添加的药剂不存在二次污染的可能性。主要有以下两种：
①环保型改性药剂PGF：采用煤粉+高分子絮凝剂+膨润土等多种有机无机复合药剂，可实现调理改性后的污泥或藻泥满足焚烧处置的要求；
②环保型改性药剂CGS：采用草木灰+高分子絮凝剂+生物质改性剂等多种无机复合药剂，可实现调理后的污泥或藻泥满足堆肥及矿山修复用土的要求。
2.3社会效益
本项目研究开发的一体化污泥高干脱水技术，突破了一般污泥脱水技术的工艺瓶颈，促进了行业整体技术水平的提升。项目产品主要应用于城镇污泥和藻泥的处理处置及资源化利用，带动作用明显、效益显著，既符合国家的产业政策，也是当今污泥处理行业发展的趋势。
（1）有利于整体行业技术水平的提升
针对目前改性药剂容易对设备造成腐蚀、影响设备使用寿命，氯化物、铁盐使得污泥在后续处理不满足要求等问题，本项目通过对各类无机药剂进行试验，开发出既能满足对污泥进行调理改性达到易于脱水的要求，又能让污泥在后续资源化利用过程中不产生有毒、有害危害的环保型调理改性药剂。
（2）能够促进地方经济和产业的发展
本项目的实施在目前全球经济不景气的情况下开辟了就业新渠道，不仅带动劳动就业，而且对于繁荣当地经济发展将产生积极的影响。项目开发的污泥处理技术能够使污泥得到合理的处理利用，使得污泥处理环保产业得到技术上的飞跃发展，同时又为市政工程、电力、肥料等行业提供了廉价的原材料，对拉动区域经济、提高产业发展做出了一定贡献。
（3）符合国家战略新兴产业政策
2012年，国家发布的《战略性新兴产业“十二五”发展规划》中，将污泥处理技术提高到重大环保技术装备及产品产业化示范工程的高度，里面提到“以高效垃圾焚烧和烟气处理、污泥处理处置等固体废物处理装备为重点，实施一批产业化示范工程。到2015年，培育一批在行业具有领军作用的环保企业集团，创建10～15个区位优势突出、集中度高的环保技术及装备产业化基地。”所以，该项目的实施将很好的推进污泥处理技术的产业化进程。