污泥固化机理研究及工污泥固化机理研究及工程案例程案例

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23/4/2223/4/22

主要介绍内容主要介绍内容

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污泥固化机理污泥固化机理

污泥固化工艺的主要影响因素污泥固化工艺的主要影响因素

设备特点及应用案例设备特点及应用案例

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生 物 稳 定 化

农业利用、土壤改良 卫生 / （特殊）填埋 工 业 利 用

杀菌、干化、固化热 干 化

焚 烧

原 始 污 泥

机 械 脱 水

堆 肥

关于脱水污泥加钙在污泥处置中的位置的理解

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反应原理及工艺应用

石灰与水的反应

1 kg CaO + 0.32 kgH1 kg CaO + 0.32 kgH22O O

1.32 kg Ca(OH) 1.32 kg Ca(OH) 22+ + 1177 kJ1177 kJ

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•混合反应中以及后续的时间里，污泥还会发生很多

后续反应，如：1.32 kg Ca(OH)1.32 kg Ca(OH)22 +0.78kg CO +0.78kg CO22

1.78kg CaCO1.78kg CaCO33 + 0.32 kg H + 0.32 kg H22O + O + 2212 kJ2212 kJ

• 结果： 进一步增加固体物的总量、放热，进而增加处理后 污泥的含固量。

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干化、硬化（人为强化或自然发生）

• 铝盐（来自混凝剂或人为加入），• 磷酸根、硫酸根（如污泥中已含或人为加入），等等 如：

2AlPO2AlPO44 + 3Ca(OH) + 3Ca(OH)22 Ca Ca33(PO4)(PO4)22 +2Al(OH) +2Al(OH)33

• 结果： 进一步增加固体物的总量、放热，进而增加处理后 污泥的硬度。

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原始污泥含固率 TS:22 %1 ：加钙 2.5%,TS: 31-33%2 ： 5%, TS: 36-38%3: 7%, TS: 39-41%4: 9%, TS: >48%5: 11%, TS: >52%6: 14%, TS:>55%

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归纳

1. CaO 与水反应 导致温度升高、 pH 增加

2. CaO 与水反应 导致游离水的减少（结合 + 蒸发）

3. CaO 和 / 或其生成物 Ca(OH)2 与 CO2 、 SiO2

、 Al+3 、 PO4-3 、 SO4

-2 Cl-1 等等反应（或受其影响），导致放热和 / 或固体物增加、硬度增加

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• 脱水污泥含水率

• 生石灰品质

• 工程中物质流变化

• 混合方式

工程中的影响因素

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脱水污泥含水率的影响

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以1t 干物质为例，含水率每增加 1% 意味着脱水污泥总量增加约 0.3t ，约5-6% ；

过去污泥仅考虑清运和管理费用， 5-6% 增加量并不明显。

脱水污泥含水率的影响

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脱水污泥含水率的影响

以干化 100t 脱水污泥为例，含水率对几种污泥处理技术运行费用的影响：

含水率增加 1% 需多处理水量 1t

干化形式 蒸发 1t 水需增加能耗 运行费用（元）热干化 50-80kWh （不含废气净

化）50-100 元

生物干化 约 30kWh （未考虑增加的占地）

50-100 元

石灰固化 需多添加约 0.3t 生石灰 50-100 元

机械脱水每处理 1t 含水污泥的电耗仅为 1-2 kWh

可见，在污泥的后续处理过程中，含水率是致命影响因素！

1 公斤水蒸发所需要的热量为 2260 千焦

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生石灰品质的影响

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生石灰品质的影响

生石灰的水化反应效率的影响因素有：• 活性• 纯度• 粒径• 孔隙度• 比表面积• … …

工程上便于快速检测生石灰活性，引入 T60 概念（ DIN EN459-2 ）

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工程中物质流的变化生石灰与污泥混合反应过程中蒸发水分：

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混合方式

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CaO

快速、均匀、低能耗

含水率高粘稠性致密性触变性触变性

技术难题——污泥特性

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反应动力学反应动力学

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将某品牌的混合设备改成罗迪格设备后：

“ 保证大肠杆菌指标达到 EPA 标准的A 级

石灰的投加量从 25% 降到 15%”

DC WASA 污泥管理 2005 年报

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CaO

不同的物料混合形式（瓶颈）

机械驱动流化床混合

搅拌和翻转为主

如转筒混合

物料输送为主

如螺杆混合

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流化床混合反应器 – 工作原理

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物料预调理的核心设备—— 混合反应器工作原理

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物料预调理的核心设备—— 混合反应器工作原理

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反应速度

1979年德国 KA杂志

12 秒完成混合

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将某品牌的混合设备改成罗迪格设备后：

“ 保证大肠杆菌指标达到 EPA 标准的A 级

石灰的投加量从 25% 降到 15%”

DC WASA 污泥管理 2005 年报

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应用案例

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应用案例

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北京小红门污水处理厂石灰干化项目

北京小红门北京小红门 400 t/d400 t/d

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河北廊坊河北廊坊

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燕郊污水处理厂燕郊污水处理厂

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