目前,污泥深度脫水成為污泥處置行業共識。技術路線基本上都是深度調理+板框壓濾。但在調理劑的使用上,我們認為還是需要慎重選擇。
我們都知道,國家對污泥處理的要求是減量化、資源化、無害化,因此,污泥的處理實際包括兩個方面,即處理和處置。處理是階段性手段、處置是Z終目的。
現階段,在污泥處置方面,主要有填埋、土地利用、厭氧、焚燒等幾個手段。每個地方都會根據實際情況選擇不同的處置路線。因此,在實施污泥處理項目時,從污泥處理階段就必須考慮到后期的處置應用,從技術上做好安排。就污泥深度脫水工藝而言,核心的技術是調理破壁,但不同的調理劑會產生不同性質的污泥,因此也就對后直接對后期的處置產生重要影響。
目前,能達到污泥深度脫水要,求(60%以下)的調理劑有很多種,百花齊放。但有的調理劑調理后的污泥只能填埋,不能資源化利用;有的必須加大量的石灰石才能起效果,減量不明顯;有的可以焚燒,但在水泥窯的應用中又對水泥的凝結產生影響等等。下面我就現在市場上很流行的三氯化鐵為例,對其在實際應用中對污泥處置的影響做以分析。
三氯化鐵作為污泥內水助凝劑被廣泛應用,脫水效果良好。但是,用這種方法脫水后的污泥(含水60℅以下)的后期處置則值得深入研究。
廈門污水處理廠首先使用這種方法,達到一定的脫水效果,污泥的含水率降低至60℅左右后做為填海用途。后來很多城市沿用此方法,但為了實現污泥的“資源化”,在后期處置中有些地區將脫水后污泥用于熱電廠鍋爐或水泥窯進行焚燒,就不是很妥當的。我們知道,三氯化鐵為毒性較強的高酸性化學品,尤其在高溫時會產生揮發性腐蝕,對人體和設備的安全造成很大的威脅。以下利用實際數據來分析如摻燒三氯化鐵污泥對鍋爐的傷害以及含氯離子污水處理問題:
首先,我們計算下深度脫水污泥中氯離子殘留量:
噸污泥(80%)經稀釋至92%需加水量1.5噸,脫水至60%時需脫水2噸,按照80%每噸污泥使用三氯化鐵量為3%計算(按照中華人民共和國國家標準《凈水劑三氯化鐵》(GB4482-2006),一般液態三氯化鐵藥劑濃度為38%),則92%含水率污泥中氯離子的平均濃度為0.03*0.38/(0.8+1.5)~0.005,即調理污泥在含水率為92%的污泥中三氯化鐵的濃度為0.5%,三氯化鐵中氯離子含量為66%,則殘留于泥中的氯離子平均濃度為0.5%*66%~0.33%,即脫水后污泥和壓濾出水中氯離子濃度(以平均濃度計算)為3300mg/L,遠超過400mg/L排放標準。
(注:以上計算按三氯化鐵添加量為污泥量3%,但經過市場調查,許多采用三氯化鐵和石灰調理技術的項目,三氯化鐵的添加量均在5%左右)
這就產生了兩個問題:
1、一般地,在污水處理廠內需要將壓濾出水回至污水處理廠的進水口,這么高的鹽度需要稀釋之后再行處理才可能不對污水處理廠的運行產生影響。而如果80%污泥的污泥是外運之后再行調理壓濾,則污水中的高氯離子濃度難以處理達標,屬于高鹽廢水,即使處理達標排放,處理費用很高。
2、污泥中氯離子含量高,對鍋爐會產生影響。有理論認為,氯離子在壓濾過程中隨著水流出來了,但污泥中含有的那部分水分中氯離子的濃度不可能低于3300ppm的平均值,即污泥中的氯離子含量達到3.3g/KG。道理很簡單:我們拿鹽巴去腌制蔬菜,腌制完成后,蔬菜和腌制水的咸份將達到平衡。同樣的道理,污泥中所含水分和壓濾水的氯離子濃度都達到3300ppm。
接下來,我們再以日處理300噸污泥焚燒處置項目為例,分析其對鍋爐系統的影響:
日處理300噸80%含水率污泥,等于每日在燃料中加入3.3g/kg氯離子的污泥,如果僅以污泥中的水分是含氯離子的來計算(假設污泥中不含氯離子) ,那么150噸脫水污泥,以含水率60%計算,則其中氯離子的含量為150*0.6*3.3g/kg~300kg(自然風干過程中,氯離子不會蒸發掉而會保留在污泥中)。按原煤含水率8%,混煤比例9:1計算(原煤1350噸,脫水污泥150噸)計算:
1、燃料含水總量為(1350 x 0.08 + 150 x 0.6) = 198噸,煙氣中水蒸汽氯離子濃度達到1500ppm,即為1.5g/L, 冷凝水為氯化氫高酸液體(PH=2.8),對金屬的腐蝕性極強。不利于熱交換器的運行!
2、按煙氣流量180000 kg/h(130噸流化床鍋爐), 煙氣中氯化氫濃度達到70ppm,在超過500C的高溫下氯化氫濃度超過50ppm時將對鍋爐和脫硫設備的腐蝕程度將超過三倍,對電廠設備形成嚴重威脅。
3、高氯離子的濃度,不利于電廠控制二惡因的濃度。
4、三氯化鐵本身具有腐蝕性,對生產設備的腐蝕比較嚴重,在環保生產過程中的防腐要求較高。
綜上數據分析,我們認為加入三氯化鐵作為調理劑的脫水污泥不適合于摻燒。當然可以用于填埋,但即使填埋也要選擇合適的地方。
歐美國家在90年代即有利用三氯化鐵和石灰對污泥進行調理脫水的先例,雖然能將污泥含水率降至60%,但由于其高腐蝕性和污染性,都嚴格限制污泥的后續處置,即便填埋,為了防止二次污染也僅限于海濱鹽堿地帶)。故歐美先進國家早已棄而不用。像我們國家沿海地區,譬如廈門或沿海灘涂是可以填埋的。
三氯化鐵是三價鐵的氯化物。在潮濕的空氣中易水解,溶於水時會產熱并產生深色高酸溶液。此溶液對銅、鐵和不銹鋼材都有嚴重腐蝕性。工業制取時需要用到鹽酸或氯氣等高毒強腐物質,并產生大量廢酸,為重污染性化工原料,許多歐美國家早已禁止生產。三氯化鐵溶液在高溫下與水汽結合形成鹽酸氣體,對一般鋼質高溫部件造成嚴重腐蝕,且無有效手段對煙氣進行脫氯,無法直接焚燒。
污泥處理處置是一種環境工程,應對相關的各個環節和處置途徑的能源和環境影響進行正確評估,采用三氯化鐵進行調理僅僅是節省了脫水環節的成本,但對環境產生的后遺癥,無論原料的生產、運輸、壓濾水的處置、脫水污泥滲漏液造成的二次污染、污泥焚燒煙氣的處置等,都會造成較高的環境成本。因此,僅僅以脫水成本來衡量遠遠不能反映其真實成本。
以上是我們對污泥深度脫水技術中調理劑使用對后續處置的影響分析,雖然只舉了一個例子,但足以說明脫水劑對污泥處置行業的重要性。當然,就單一的脫水劑品種而言,都不可能做到很完美,都有其優點或缺點。其實在實踐中我們可以嘗試幾種藥劑的復合應用,利用不同的機理,盡量發揮其優點,克服掉缺點。
江蘇綠威環保科技有限公司就在這方面做了很多有益的嘗試,并取得了一些不錯的應用成果,與大家分享一下。我們在研究調理技術的時候,是先考慮后期處置路徑(鍋爐焚燒),然后再去選擇調理劑的。我們經過反復多年實驗,也選擇過三氯化鐵及其它藥劑,Z后確定選集中調理劑進行復合,采用雞尾酒的添加方式,Z終解決了處理后污泥成分適合燃燒的問題。經我們處理后的污泥有以下幾個特性:
——固體物添加很少,減量效果好:80%的污泥到60%的污泥減量48%。
—— PH值中性,不含氯離子,鎂離子,適合電廠鍋爐摻煤和水泥窯摻生料焚燒。
—— 原污泥熱值損失不大,熱值損失不超過15%。60%污泥的收到基熱值保持在600—800大卡。
今年6月份,我們被上海石洞口水廠邀請,有幸和景津集團一道合作,利用景津的壓濾機做了連續一周的實驗,對使用三氯化鐵+石灰石及使用綠威復合調理劑進行了性能對比。實驗數據如下:
上海石洞口污水廠污泥對比實驗