污泥石灰干化工藝的工程应用.docVIP

污泥石灰干化工艺的工程应用 应梅娟1、赵振凤1、赵媛2、张健2 （1.北京城市排水集团有限责任公司， 北京100038；2.万若（北京）环境工程技术有限公司， 北京100083） 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。 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、粉煤渣等）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。 污泥石灰处理的基本原理 主要工艺原理是： 将氧化钙与脱水污泥有效混合，发生以下主要反应： 1 kg CaO + 0.32 kgH2O - 1.32 kg Ca(OH) 2+ 1177 kJ 生石灰和污泥中的水发生放热反应，生成钙的水合物或者氢氧化钙。生石灰的加入，一方面提高了污泥的固体物含量，另一方面在水合反应放出的热量的作用下系统温度将提高, 使致病菌和寄生微生物减少，从而实现对污泥的无害化处理。石灰与污泥的混合同时增加了系统的碱性 (pH值的升高) , 从而进一步强化了无害化效果。 实践证明，在加温至55°C以上、pH值达到12.5时致病微生物能得到有效去除。蠕虫卵虽然不能被杀死 (在壳体结构中这几乎是不可能的) ，但已不再具备繁殖能力。 处理后的污泥还会发生很多后续反应，如： 1.32 kg Ca(OH)2 +0.78kg CO2 - 1.78kg CaCO3 + 0.32 kg H2O + 2212 kJ 通过结合水分子以及水份的蒸发，污泥达到干化的效果，增加了固体物质的比例和硬度。 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： 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。 由于污泥的特殊性，反应是一个缓慢的过程，远低于与纯水的反应速度。 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。 石灰活性检测方法： 石灰的活性分为热活性和水活性两种，热活性度是表征生石灰与酸反应的一个指标，冶金业常用热活性来衡量石灰的性能，其方法是在充足时间内，以中和生石灰消化时产生的Ca(OH)2所消耗的4mol／L盐酸的毫升数表示。 德国石灰用于水、污泥处理领域广泛使用t60的方法来比较石灰的反应活性。t60能快速直观的体现石灰与水反应能力的强弱。是一种简便、快捷的生石灰水活性检测方法，引用德国标准DINEN 459-2，其具体检验方法如下： 称取600g生石灰放入杜瓦瓶内，同时称取150g，20℃的蒸馏水倒入杜瓦瓶内，杜瓦瓶内有温度计，记录从倒入蒸馏水开始到温度达到60℃所需的时间。所需的t60越小说明生石灰的水活性越好，反之越差[]。 对于污泥石灰干化系统，其主反应也是生石灰的水化反应，影响石灰活性度的组织结构包括体积密度、气孔率、比表面积和CaO矿物的晶粒尺寸。晶粒越小，比表面积越大，气孔率越高，石灰活性就越高，化学反应能力就越强。 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： 脱水污泥给料系统 氧化钙计量投加系统， 混合反应系统 处理后污泥出料输送系统 蒸发气体净化系统（主要是针对加钙量较高的应用场合） 在加钙量较高时，会有明显的氨气蒸发，需要实施废气净化单元。 值得说明的是，在很多情况下也可以向污泥中混入多种物料，如当处理污泥后进行填埋时，可在污泥中添加飞灰和少量水泥，达到节省氧化钙和增加强度的效果。 石灰处理的工程应用