城市污泥干燥研究进展

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1、丘锦荣等：城市污泥干燥研究进展671城市污泥干燥研究进展丘锦荣，吴启堂*，卫泽斌，周勉华南农业大学资源环境学院，广东广州510642摘要：随着城市污水处理厂不断增加，城市污泥的产量也大幅度增长。减量化是城市污泥资源化的首要步骤，而干燥是城市污泥减量化最有效的方法之一。本文简述了城市污泥的干燥特性及各种干燥方法，并对各种方法的优缺点进行比较，得出利用太阳能和通过种植植物对污泥进行干燥是较为经济可行的污泥干燥方法。在提倡可持续发展理念及能源危机不断恶化的情况下，这两种方法在污泥干燥方面的应用将具有广泛前景。关键词：城市污泥；干燥；脱水中图分类号：X703文献标识码：A

2、文章编号：1672-2175（2007）02-0667-05丘锦荣等：城市污泥干燥研究进展671近年来，污泥产量增长趋势明显。目前，我国年废水排放总量超过400×108t，每年排放干污泥约为550×104～600×104t，且不断增加[1]。一方面是因为污水管网的服务人口不断增加，另一方面是因为水质排放标准越来越严格[2]。污泥是一种高水分的多孔介质物质，未经处理的污泥含水率高达95%以上。因其含水量高，体积大，污泥的处理因不同的目的而采用不同的处理方法[3]。传统的污泥处理与处置技术系统为：污泥→浓缩→稳定→脱水，脱水之后的污泥通常采用农用、填埋或焚烧的处置方法

3、。在这几种技术系统中，农用或因浓缩污泥含水率太高(一般为92%～96%)，造成运输困难、运输量大，或因脱水泥饼分散困难需借助机械设备支持田间操作，使该技术在实际应用中存在较多的困难；填埋则因脱水泥饼含水率较高(一般为70%～85%)，土力学性质差，需混入大量泥土，从而导致土地的容积利用系数明显降低；脱水泥饼直接焚烧，也因其含固率低不能达到维持过程自行运作所需的能值，需加入辅助燃料，使处理成本明显增加，难以承受。综合分析上述污泥处理与处置技术系统在实际应用中所遇到的困难，不难看出污泥的含水率是关键的影响因素。因此，降低污泥含水率是解决目前在污泥处理所遇到的许多问题的

4、关键。污泥的干燥是污泥进行资源化（农用、焚烧等）的前提。目前，污泥的干燥技术已经等到较为深入的研究，很多技术已经得到推广及应用。本文在分析污泥含水特性的基础上论述了污泥干燥技术的各种方法，为污泥的更有效的资源化处理利用提供参考。1城市污泥含水特性分析1.1城市污泥体积和含水率的关系污泥的含水率一般都很大，相对密度接近1。主要取决于污泥中固体的种类及其颗粒大小。通常，固体颗粒越细小，其含有机物越多，污泥的含水率越高。污泥的含水率或固体含量与污泥体积密切相关，污泥经过消化或脱水处理的前后，其污泥体积、固体含量及含水率之间的关系可按照下式简易换算[4]：V２=V１(10

5、0-P１)/(100-P２)式中，V2、P2分别表示处理后污泥总体积（cm3）和含水率（％）。根据上述公式，污泥含水率稍有降低，其总体积就会显著减少。例如，污泥含水率从95％降至90％时求污泥体积的改变。解：由式V２=V１(100-P１)/(100-P２)得：V2=(100-95)/100-90)V1=1/2V1可见污泥体积减少一半。所以降低污泥中含水率具有十分重要的意义。1.2污泥水分存在形式及其干燥的可行性20世纪80年代，Mülle[5]等人对污泥的干燥特性进行了研究，发现其与晶体物质的干燥特性有很大的差异。他们认为，水分在污泥中有4种存在形式：间隙水分、毛

6、细管结合水分、表面吸附水分以及结合（内部）水分，分别反映了水分与污泥固体颗粒结合的情况。间隙水：被大小污泥块包围着的间隙水，并不与固体直接结合，作用力弱，因而很容易分离。这部分水是污泥浓缩的主要对象。间隙水约占污泥水分总量的70％。丘锦荣等：城市污泥干燥研究进展671毛细管结合水：污泥中的各类毛细管结合水约占污泥中水分总量的20％。由于毛细现象形成的毛细管结合水受到液体凝聚力和液固表面附着力作用，要分离出毛细管结合水需要有较高的机械作用力和能量，可以用与毛细水表面张力相反的作用力，例如离心力、负压抽真空、电渗力或热渗力等，常用离心机、真空过滤机或高压压滤机来去除这

7、部分水、表面吸附水：污泥常处于胶体状态，胶体颗粒很小，比表面积大，所以表面张力作用吸附水分较多。表面吸附水的去除较难，不能用普通的浓缩或脱水方法去除。通常要用混凝方法加入电解质混凝剂，以达到凝结作用而易于使污泥固体与水分分离。内部水：一部分污泥水被包围在微生物的细胞膜中形成内部结合水。内部水和固体结合得很紧，要去除它必须破坏细胞膜。用机械方法使不能脱除的，但可用生物作用（好氧堆肥化、厌氧堆肥化等）使细胞进行生化分解，或采用其他方法破坏细胞膜，使内部水变成外部液体从而进行去除。表面吸附水和内部水约占污泥中水分的10％，都可以采用人工加热干化热处理或焚烧法去除。2污泥

8、的浓缩及脱