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日本自来水厂污泥减量及再生利用处置体会及启示
发布时间:2019/4/9 浏览人数:298

导读:随着我国自来水厂净水量的不断增加,不可避免地产生了大量净水,该种净水污泥是给水处理过程中产生的富含铝铁絮凝剂的副产物,是一种相对清洁的泥,在欧盟废弃物清单中其代码是190902,近年来被认为是一种可循环利用的物质。但当前国内自来水厂传统排泥水处理方式为污泥浓缩、离心脱水后填埋处置,脱水后污泥含水率为70%~85%,无法满足《场混合填埋泥质标准》(GB/T 23485—2009)要求,填埋费用也逐步增加,觅找净水污泥减量化和再生利用技术是当务之急。为了给国内自来水厂净水污泥处理与处置及资源化技术提供更多参考,对日本自来水厂污泥减量及再生化利用情况进行了文献调研,复点分析了日本自来水厂净水污泥处置的工艺路线,同时根据国内自来水污泥特性提出可行的资源化利用方案。

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作者简介:马顺君(1983- ),男,上海人,硕士,工程师,主要从事市政给排水处理及污泥处理技术研究工作。

01日本净水污泥减量化措施

①对水厂进水口的位置和结构进行复新评估,通过优化取水口位置及取水口结构防止高浊度原水流入;取水口位置结构无法改变,可通过调整取水阀门的开度尽可能取表层水;原水浊度为500~1000NTU时可停止取水,但停止取水时间必须和净水池、配水池的停留时间相衔接。

②利用前处理设备如格栅、曝气生物滤池、管道过滤器等提高对原水的预处理和沉砂池处理能力,降低净水厂进水浊度。

③在日本为了排除出水感染性微生物影响,出厂水浊度需低于0.1NTU而有混凝剂过剩投加的倾向,但通过提高药剂投加设备及流量计精度、提高设备保护治理水平防止机械故障、调整原水pH等措施能有效防止混凝剂的过量投加。

④减少污泥浓缩脱水药剂投加量,浓缩污泥、脱水污泥须摘用浓缩前处理(高分子凝聚剂、热处理等)、脱水前处理(石灰处理、凝聚处理、污泥加温处理或浓缩处理)方式提高处理效果,脱水预处理效果见表1,添加石灰虽然可使污泥脱水性提高,但会增加绝干污泥量15%~50%,且污泥碱度高,不利于污泥后续处置,一般较少摘用。

表1 脱水预处理特性

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⑤日本水源水质较好,水厂均设有前置粉末活性炭投加工艺,净水污泥有机物含量低,通过比较各种脱水工艺(日本净水污泥脱水方法比较见表2),当前多摘用无加药滤布行走式板框机脱水,对净水污泥有机物含量高的污泥则利用余热进行污泥加温无加药脱水将大幅改善脱水效果,减少设备投资费用,降低泥饼含水率。图1为日本东京都朝霞净水厂、大分县荏隈净水厂摘用滤布行走式板框机无加药脱水,脱水后泥饼厚度3~5 mm。

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图1 日本净水厂净水污泥无加药脱水

表2 脱水方法比较

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⑥小型自来水厂可摘用膜浓缩技术(滤布膜、超滤膜)替代原有的加药复力浓缩工艺,提高浓缩污泥浓度,降低污泥晒场面积。但必须考虑滤布膜的材质、抗污染特性及膜的化学清洗方法。

02污泥的再生利用

净水污泥是以黏土细粒土为主的聚合物,有机物含量低,可以确保一定的强度,因此在日本净水污泥再生处理后被广泛用于农业园林用土、建筑材料及窑业产品,但这种产业废弃物必须严格按照废弃物的处理和处置的相关法律进行分类、保管、收集、移运再生,并对污泥中的特别物质进行处理。再生土被利用于绿化农业用地,必须严格执行肥料取缔法、地力增进法、农用地土壤污染防治的相关法律;再生土被利用于建设材料,必须严格执行日本道路协会制定的道路土工面斜面安定指针、黑色路面铺装规定,土木学会制定的混凝土标准式样对水泥原料的要求,土木研究中心制定的建筑再生土利用技术手册对路床土、回填土、公园绿地土等要求。在日本净水污泥无法作为炉窑产品原材料,但可再生用于制造水泥的原材料,而无加药脱水设备的使用扩大了净水污泥再生利用的范畴。

图2为日本大分市河合组净水污泥处理设施(处理能力为32m3/d)对无加药脱水后的净水污泥摘用晒干搅拌破碎工艺。

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图2 日本大分市河合组净水污泥处置

1994年日本再生土利用猜测见表3。

表3 再生土利用猜测

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脱水后的净水污泥经破碎造粒、干燥、碳化和筛分处理后达来相应再生用土标准后可作为再生材料使用。具体流程见图3-图5。

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图6为日本岡山市水道局在2012年~2014年开展的净水污泥作为园艺材料回收利用的研究,摘用了破碎、干燥及造粒设备。

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图6 日本岡山市水道局净水污泥再利用设备

03国内净水污泥的利用前景

当前国内自来水厂为了避免出水中感染性微生物的影响,过量投加铝盐,确保出水浊度低于0.1NTU,脱水后污泥铝离子含量高不适用于农业用土,最有前景的净水污泥资源化利用是作为园林绿化、建设材料及水泥原料,但脱水后污泥含水率必须小于60%,可摘用按比例掺混方式进行处置。对已摘用离心机、带机污泥脱水工艺的水厂,脱水后的污泥无法满足城市填埋场对泥饼土力学性质方面的要求,如当地土地资源不紧张,可摘用设置单独自来水厂污泥填埋场或单独污泥太阳能干化场对脱水后的污泥进行后续处理,太阳能干化后的污泥可进一步进行污泥资源化处置;如土地资源紧张的大中城市,对离心脱水后的污泥可摘用热风干燥工艺,含水率75%由降至50%,资源化利用范畴进一步扩大,且无需单独设置净水污泥填埋场。

对于国内水厂新建的排泥水项目可根据泥质、污泥粒径分布及压缩系数情况,压缩系数大、黏土占比较大的污泥宜摘用离心脱水;压缩系数小、黏土占比小的污泥应摘用板框深度脱水,板框脱水后泥饼含固率高,可达来30%~45%,给泥饼的进一步处置带来便利,板框脱水后含水率低于60%的泥饼破碎后可直接进行相应的资源化利用,含水率高于60%的泥饼破碎后只需进行太阳能干化,无需摘用热风干燥工艺,大幅减少泥饼储存场地,降低处置费用。由于净水厂排泥水的黏性比较高,宜选用滤布行走式板框机,同时根据季节性污泥特性板框机可选用加药(PAM)及加温无加药两种模式,避免摘用石灰和FeCl3工艺对泥饼资源化的影响,同时板框机需配有在线滤布化学及高压清洗装置(清洗压力4-7MPa),确保滤布堵塞后能有效复原滤布透气度,提高板框机处理效率及自动化运行水平。

有些地区自来水厂脱水后出现污泥复金属及毒性有机物超标的现象,该污泥无法资源化利用,需对污泥进行热干化后通过1000℃高温烧结处理,可将铝、锰、砷等有害物质无害化、安定化,并对烧结后污泥进行安全填埋处置。

该文标准引用格式:

马顺君,李梅,高海燕,等.日本自来水厂污泥减量及再生利用处置综述[J].中国给水排水,2019,35(6): 22-27.

Ma Shunjun, Li Mei,Gao Haiyan,et al.Introduction of sludge reduction and recycling in drinking water treatment plant in Japan[J]. China Water&Wastewater,2019,35(6):22-27(in Chinese).

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