1、揭開污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)+深度脫水技術(shù)的神秘面紗最近一個(gè)時(shí)期,業(yè)內(nèi)開始流行一種所謂“污泥深度脫水”技術(shù),一些廠家宣傳其機(jī)械脫水動輒 可以達(dá)到含固率 5060%以上,噸泥餅的處理成本只有區(qū)區(qū)幾十元。隨著環(huán)保部 12月剛剛發(fā)布的通 知,要求市政污水廠的污泥出廠含固率必須達(dá)到 50%以上。根據(jù)業(yè)內(nèi)目前的處置水平和投資情況, 這一政策幾乎是給“深度脫水技術(shù)”量身定做的一般。這種技術(shù)的潛在影響力和前景,激發(fā)了我的 好奇心。根據(jù)常識,一般生物污泥采用加高分子聚合物的機(jī)械脫水,只能脫到含固率 1030%。再深脫, 就非得做些特殊的處理了,這種處理叫做“調(diào)質(zhì)” (conditioning。調(diào)質(zhì)有多種方法,有熱物理法,

2、如 “熱水解”、“水熱干化”、“濕性氧化”等等;有物理法,如超聲波、微波等;最多的是化學(xué)法, 通過添加某些無機(jī)化學(xué)鹽類,可以起到改變污泥分子電荷極性,增加顆?？紫?、改善壓濾特性等效 果。 不難發(fā)現(xiàn), 目前市場上最普遍也最便宜的技術(shù)都是這種化學(xué)調(diào)質(zhì) +高壓壓濾處理的組合。 本文就 是我一周來學(xué)習(xí)的結(jié)果,敬希方家指正。一、神秘配方后面的心態(tài)十分有趣的是, 每個(gè)做化學(xué)法調(diào)質(zhì) +深度脫水的技術(shù)設(shè)備商, 都傾向于把自己的技術(shù)搞得神秘兮 兮的。參觀可以,但是不能進(jìn)混合和配料車間。遠(yuǎn)遠(yuǎn)看一眼可以,但不能取樣。參觀者只能站在板 框壓濾機(jī)旁邊,看著源源不斷出來的干得像石頭的泥餅,驚訝地合不上嘴。面對如此神奇的技

3、術(shù), 怎能不嘖嘖稱贊?作為業(yè)內(nèi)人士,我十分反感這種遮遮掩掩、故弄玄虛、掩耳盜鈴般的技術(shù)保密。如果參觀者不 懂技術(shù),你這么防范也沒必要;如果是懂行的,蓋住關(guān)鍵部位,就以為別人看不到了、看不懂了? 再說,我還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)這些人共同的毛病,我稱之為“此地?zé)o銀三百兩綜合癥”:恨不能每件事都 要注冊一個(gè)專利,以求“自我保護(hù)”。殊不知,一旦在專利中公布了工藝原理或過程,所謂化學(xué)調(diào) 質(zhì)技術(shù)其實(shí)不過是一捅就破的一層窗戶紙而已。有趣之處還在于,這些技術(shù)專利的內(nèi)容實(shí)質(zhì)基本是一樣的!都是采用氯化鐵(或硫酸鐵、聚合 硫酸鐵加生石灰進(jìn)行調(diào)質(zhì),個(gè)別的還要用到礦化劑,采用板框機(jī)或高壓板框機(jī)進(jìn)行壓濾而已! 簡單搜了一下,就找到

4、了以下專利,以申請時(shí)間先后排序如下:2003.11.24 曾智勇污泥高效脫水調(diào)理劑2003.11.24 曾智勇一種納米高效污泥脫水調(diào)理劑2006.11.15 廣州普得環(huán)保污泥深度脫水的添加劑2007.01.19 廣州普得環(huán)保污泥制磚簡易低能耗干燥方法2007.04.17 同濟(jì)大學(xué)一種污泥膠凝固化劑及其應(yīng)用2008.03.26 山東省科學(xué)院新材料研究所高干度壓榨脫水2009.08.31 江漢大學(xué)污泥調(diào)理劑及其污泥脫水方法2009.10.01 廈門水務(wù)集團(tuán)一種污泥脫水方法2009.12.11 廣州普得環(huán)保污泥二次加壓脫水方法2009.12.21 杭州興源過濾污泥深度脫水方法2010.06.13 東

5、南大學(xué)污泥深度脫水的調(diào)質(zhì)混凝劑2010.06.13 東南大學(xué)一種脫水污泥的二次深度脫水方法2010.06.13 東南大學(xué)一種污泥深度脫水的方法我搜的不一定完全,僅從上述專利分析,讓我覺得是一個(gè)湖南的曾先生首先想到了這種方法, 三年后一家廣州的公司才有了類似的嘗試。之后,才是一流、二流科研院所的教授們回過味兒來, 大炒冷飯專利中所言的配方當(dāng)然都不會是準(zhǔn)確的,而是一個(gè)個(gè)很寬的范圍值。我很懷疑這種專利的意義 何在。仍做個(gè)喝湯的比喻,你喝湯的方法再精妙,都離不開嘴巴;別人也都要用嘴巴吃飯、喝湯。 你總不能不準(zhǔn)別人用嘴巴吧?污泥的化學(xué)調(diào)質(zhì)都得用到一個(gè)鐵鹽或鋁鹽,這兩種金屬鹽也同時(shí)不是 氯鹽就是硫酸鹽,剩

6、下的鈣鹽(石灰、鎂鹽似乎更沒什么可爭議的,其它鹽類活性差且昂貴,寫 出來也不過是障眼法罷了。所有的專利其實(shí)都是這幾種基本成分的組合,我真不知論爭起來,這專 利如何“專”法。既然原理層面沒什么可做區(qū)別的,唯一可形成差異的也就是實(shí)際應(yīng)用時(shí)的藥劑種類、純度、用 量,壓濾的壓力、時(shí)間以及由此造成的壓濾效果不同而已。其實(shí),說得更準(zhǔn)確些,應(yīng)該是污泥的性 狀不同,一定會造成用量和效果的不同罷了。二、“新大陸”何以能被重復(fù)“發(fā)現(xiàn)”中國的事情常常就是這么奇怪。國內(nèi)這些理工科大學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)在不怎么“新”,而實(shí)際上, 中國的曾先生又何嘗發(fā)現(xiàn)了“新大陸”!翻看一下美國國家環(huán)保局 1979年出版的、供全體地球人隨 意

7、下載的污泥處理處置工藝設(shè)計(jì)手冊(Process Design Manual for Sludge Treatment and Disposal 一書,在第 8章“調(diào)質(zhì)”和第 9章“脫水”中,可以查到中國這些專利中幾乎所有的實(shí)質(zhì)內(nèi)容,而 且其中的原理、應(yīng)用方法、類型、經(jīng)驗(yàn)、造價(jià)、運(yùn)行成本要完整和權(quán)威得多。為了后面分析方便,茲從這本三十年前的美國工程手冊中做一些摘錄如下:“第 8.4節(jié) 無機(jī)化學(xué)調(diào)質(zhì)無機(jī)化學(xué)調(diào)質(zhì)與污泥脫水相關(guān),主要配合真空壓濾。最常用的無機(jī)化學(xué)藥劑是氯化鐵(三氯化鐵和生石灰(氧化鈣,也有使用硫酸鐵的。 首先添加氯化鐵,水合后形成正電荷,以中和污泥顆粒的負(fù)電荷,使之絮凝;氯化鐵也與污

8、泥 中的兩價(jià)碳酸鹽形成氫氧化鐵,作為絮凝劑。氧化鈣一般配合氯化鐵的使用,主要目的是調(diào)節(jié) pH 值、除臭和消毒,此外可增強(qiáng)顆粒結(jié)構(gòu),提供孔隙,減少其壓縮性。鐵鹽添加量一般為每噸干基污泥 2063公斤,而生石灰添加量則為 75277公斤。添加鐵鹽和生石灰將會造成污泥增量,可估算為每增加 1公斤藥劑,增加 1公斤污泥干固體, 并減低焚燒熱值。石灰有結(jié)垢問題,氯化鐵則對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。第 9.4.6節(jié) 關(guān)于板框機(jī)美國早在 1920年就有了第一臺用于市政污泥脫水的板框機(jī)(列舉了板框機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。板框機(jī)的運(yùn)行壓力為兩種,低壓在 6.9巴,高壓為 15.5 - 17.3巴。進(jìn)料時(shí)間一般為 20 - 30分鐘,壓

9、濾保持時(shí)間為 1 - 4小時(shí)。各種污泥及其不同比例的混合污泥脫水特性不一樣,因此有著不同的無機(jī)化學(xué)藥劑添加量和脫 水效果(手冊以表格形式列舉了多組理論設(shè)計(jì)值、實(shí)際運(yùn)行值,包括添加礦化劑的概念,下詳”。三十年前的美國工程手冊已經(jīng)如此完備地講述過的無機(jī)化學(xué)調(diào)質(zhì),在 21世紀(jì)作為“新大陸”一 次又一次被中國的科技精英們“發(fā)現(xiàn)”,有些還是留學(xué)的博士什么的,這現(xiàn)象多少顯露出中國工程 界的浮躁和淺薄。教授們應(yīng)該是懂英文的,否則職稱也通不過;留洋博士們更是大桶喝過洋墨汁, 想來英文應(yīng)該是滾瓜爛熟于胸中的, 竟然沒有一個(gè)看過美國環(huán)保局的這本書 (想來如果看過這本書, 也就不好意思去做專利了吧,真是咄咄怪事。查

10、了查美國專利,從上世紀(jì) 30年代開始,找到了很多石灰法處理污泥,然后焚燒再生,重新獲 得氧化鈣的內(nèi)容,看來北京奧利愛得的專利也并非頭一個(gè)。也許我的英文還不夠好,我居然連一個(gè) 關(guān)于 “污泥 +氧化鈣 /石灰 +氯化鐵 /硫酸鐵 /鐵鹽 +脫水 /壓濾” 的組合也沒找到。能夠找到的 “污泥 +氧化鈣 /石灰 +氯化鐵 /硫酸鐵 /鐵鹽”都是日本關(guān)于污泥焚燒灰制備水泥或土壤硬化材料的應(yīng)用。 我想, 也許是國外的人不屑于把喝湯的技巧也注冊為專利的緣故吧。 一個(gè)眾所周知的化學(xué)常識, 恐怕也沒有太多可保護(hù)的空間。三、化學(xué)品用量與脫水效果工程不是做戲。扔幾個(gè)煙幕彈,終有煙幕散去、塵埃落定的時(shí)候。無機(jī)化學(xué)是最

11、基礎(chǔ)的科學(xué), 是科學(xué)就可以定量分析,讓我們來看看這些專利在定量方面與美國手冊中的數(shù)據(jù)有何區(qū)別。1、曾智勇專利污泥高效脫水調(diào)理劑透露,復(fù)合重量計(jì)為:無機(jī)高分子脫水調(diào)理劑(聚合硫酸鐵 4090份,有機(jī)高分子脫水調(diào)理劑(聚丙烯酰胺 0.512份,石灰粉(CaO 計(jì) 555份。較佳重量計(jì)為:無機(jī)高分子脫水調(diào)理劑 5080份,有機(jī)高分子脫水調(diào)理劑 28份,石灰粉(CaO 計(jì) 1545份。最 佳重量計(jì)為:無機(jī)高分子脫水調(diào)理劑 65份,有機(jī)高分子脫水調(diào)理劑 5份,石灰粉(CaO 計(jì) 30份。 由于沒有用法實(shí)例,無法判斷其效果。一種納米高效污泥脫水調(diào)理劑透露,復(fù)合重量計(jì)為:無機(jī)高分子脫水調(diào)理劑(聚合硫酸鐵 8

12、598份,有機(jī)高分子脫水調(diào)理劑(聚丙烯酰胺 0.56份,羥甲基纖維素鈉 (NaCMC 0.56份,納 米材料 (TiO2, ZnO, SiO2 0.53份。同上,由于沒有用法實(shí)例,無法判斷其效果,不論。2、廣州普得環(huán)保設(shè)備有限公司專利污泥深度脫水的添加劑介紹,對已脫水泥餅進(jìn)行二次深度脫水,調(diào)質(zhì)添加劑含 Fe3+ 鹽 0.32%和 Ca2+鹽 0.55%。首先將污泥稀釋為含水 90%,按濕基比例,先加入鐵鹽,攪拌若干分鐘 后,再加入鈣鹽,攪拌后采用板框機(jī)在 1.52.5MPa下保壓 3070分鐘,可脫水至含固率 3545%。該專利列舉了 6個(gè)應(yīng)用實(shí)例,列表如下(三氯化鐵價(jià)格取 1500元 /噸、

13、氧化鈣取 300元 /噸、聚 丙烯酰胺取 36000元 /噸,下同:1236初始泥餅含固率 21.60%19.80%19.10%干固體量 216198191三氯化鐵添加比例 1.00%0.30%0.80%氧化鈣添加比例 2.00%2.50%2.50%脫水后含固率 44.20%41.30%44.40%干基三氯化鐵添加量 1003080干基氧化鈣添加量 200250250噸濕泥藥劑總成本 yuan/t噸脫水藥劑成本 yuan/t.H2污泥二次加壓脫水方法與前面一個(gè)專利的不同之處在于,它是針對濃縮污泥脫水的,對濃 縮污泥脫水前進(jìn)行調(diào)質(zhì),采用三氯化鐵溶液濃度 35%,投加量為污泥干基 0.3-10%;

14、氧化鈣含量 60%的石灰投加量為污泥干基質(zhì)量的 3-150%。 以 18-25MPa 壓力保壓, 脫水后泥餅含固率可達(dá) 40-65%。根據(jù)所給出的實(shí)例,應(yīng)用效果如下(石灰中氧化鈣 70%:含固率 3%三氯化鐵溶液投加比例 5.00%三氯化鐵溶液濃度 38.80%石灰投加比例 15.00%最終含固率 62.0%壓濾壓力 33實(shí)際噸干固體量投加三氯化鐵 19.4實(shí)際噸干固體量投加氧化鈣 105藥劑成本以原含固率 20%泥餅計(jì)的藥劑耗很顯然,采用如此之高的壓力進(jìn)行脫水,藥劑耗可能非常低,但設(shè)備處理量、電耗就會相應(yīng)提 高。3、同濟(jì)大學(xué)專利一種污泥膠凝固化劑及其應(yīng)用透露,污泥膠凝固化劑由 A 、 B 兩

15、種組分組成, A 組分由氧 化鎂 50-70份、氧化鈣 10-15份、二氧化硅 15-20份、氧化鐵 3-5份和三氧化二鋁 2-3份組成; B 組分 由六水氯化鎂 45-60份、七水硫酸鎂 30-50份、硅酸鈉 5-10份、氯化鈉 3-5份、氯化鉀 3-5份組成。 先將 A 、 B 按 110比 1的比例混合,再將固化劑以 1比 5100與濕泥混合,此外還可加入 0-5份的 固化調(diào)理劑(4份磷酸與 10份磷酸氫銨組成。所有專利中,以同濟(jì)大學(xué)的專利最為花哨,體現(xiàn)了國內(nèi)一流理工大學(xué)的障眼法水平確實(shí)高人一 等。 其特點(diǎn)似乎是以鎂系鹽為主要成分。 趙由才教授曾在 2010年北京的一次講座中回答提問時(shí)提

16、到, 此添加劑的售價(jià)為 800元 /噸。由于與主流鈣系 -鐵系添加劑不同,無從比較,這里略過不論。4、山東省科學(xué)院新材料研究所專利高干度壓榨脫水透露,脫水劑為硅改性聚鋁絮凝劑和 PAM 的復(fù)合劑,質(zhì)量配比 17比 65, 溶液濃度 0.1-1.5%,溶液用量 10-35公斤 /噸。壓榨壓力 5-40MPa 。由于主要以 PAM 為主,與這里討 論的鈣 -鐵系添加劑差別較大,略過不論。5、江漢大學(xué)專利污泥調(diào)理劑及其污泥脫水方法透露,采用生物質(zhì)燃燒后的產(chǎn)物 30-95%、生石灰 5-20%、粉 煤灰 0-50%制成調(diào)理劑,機(jī)械脫水可將污泥脫水至含固率 40-60%。大量添加廢棄物來源礦化劑, 盡管

17、也在美國工程手冊中提及, 但其降低含固率的作用更多在 “稀 釋”而非“調(diào)質(zhì)脫水”,這里略過不提。6、廈門水務(wù)集團(tuán)專利一種污泥脫水方法透露,對調(diào)節(jié)池中,對濃縮污泥加入三氯化鐵和生石灰進(jìn)行調(diào)質(zhì),按濃 縮污泥的質(zhì)量,添加 0.4-0.6%三氯化鐵、 1.0-1.2%氧化鈣。壓濾時(shí)間 10-20分鐘,壓力 8-12公斤,可 將污泥脫水至含固率 40-45%。該項(xiàng)目也在 2010年 7月的上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇上被選為十大推薦污泥處理處置項(xiàng)目之一。 在專利 中沒有實(shí)例可供參考,謝小青廈門城市污泥深度脫水處理和資源化處置利用技術(shù)一文則提供了 一些具體數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),可得到其應(yīng)用效果如下:脫水后含固率干基三氯

18、化鐵添加量干基氧化鈣添加量噸濕泥藥劑總成本噸脫水藥劑成本與廣州普得的技術(shù)相比,所使用的板框機(jī)壓力低,時(shí)間短,因此藥劑耗較高。7、杭州興源過濾科技股份有限公司專利污泥深度脫水方法描述了使用石灰和液態(tài)藥劑作為脫水劑,但專利內(nèi)容未提及藥劑本身, 而只專注于工藝。這種見識令人欽佩。8、東南大學(xué)專利2010年 11月 23日江南時(shí)報(bào)報(bào)道, “剛剛歸國的留日博士黃瑛,帶回了一項(xiàng)處理污泥的新技術(shù), 不光效率更高,而且成本可以大大降低到一半以下,市場前景廣闊”。前面已可以證明,留日黃博士的“發(fā)明”并非什么新鮮物事,恐怕也與日本無關(guān)。但東南大學(xué) 還是在 2010年 6月一口氣申請了三個(gè)專利,似乎要將業(yè)內(nèi)的化學(xué)調(diào)

19、質(zhì)深度脫水技術(shù)一網(wǎng)打盡,全部 囊歸己有。污泥深度脫水的調(diào)質(zhì)混凝劑 透露, 調(diào)質(zhì)混凝劑由高分子絮凝劑 (0.05-50% 和鐵鹽 (0.3-50% 、 鈣鹽(0.3-50%組成。所涉及的鐵鹽包括三氧化二鐵、氧化鐵、氫氧化鐵、硝酸鐵、碳酸鐵、硫酸 亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵和三氯化鐵。所涉及的鈣鹽包括碳酸鈣、氯化鈣、硫化鈣、硝酸鈣、氧化 鈣和氫氧化鈣。在 0.1-3.5MPa 下保持 15-120分鐘。一種脫水污泥的二次深度脫水方法透露,對已脫水污泥添加調(diào)質(zhì)混凝劑后進(jìn)行深度脫水, 投加量為污泥干基的不同比例, 其中高分子絮凝劑 (0.01-98% 和鐵鹽 (0.6-98% 、 鈣鹽 (0.5-98%

20、、 纖維(0.2-98%。一種污泥深度脫水的方法透露,對濃縮污泥添加調(diào)質(zhì)混凝劑后進(jìn)行深度脫水,投加量為污 泥干基的不同比例,其中高分子絮凝劑(0.05-20%和鐵鹽(0.3-20%、鈣鹽(0.3-40%。按照其中實(shí)例給出的數(shù)據(jù),處理效果如下:初始泥餅含固率 19.00%高分子聚合物投加比例 0.02%三氯化鐵添加比例 1.20%氧化鈣添加比例 0.00%脫水后含固率 35.40%高分子聚合物添加量 0.2干基三氯化鐵添加量 120干基氧化鈣添加量 0噸濕泥處理量藥劑總成本噸脫水藥劑成本 yuan/t.H2O三個(gè)專利無論是出于保密還是迷惑競爭對手起見,給出了最全的鐵鹽構(gòu)成,這一點(diǎn)比同濟(jì)大學(xué) 在鐵

21、鹽、鋁鹽的選擇上閃爍其詞要直截了當(dāng)。同時(shí)也給出了最全的鈣鹽構(gòu)成,這一點(diǎn)也比同濟(jì)大學(xué) 在鎂鹽還是鈣鹽上捉迷藏要坦率。將兩個(gè)一流理工院校的專利對比著看,其交集只剩下再簡單不過 的“三氯化鐵(硫酸鐵 +氧化鈣”,對稍微懂一點(diǎn)化學(xué)的人來說,無論從反應(yīng)活性還是價(jià)格上,其 它一切都不過是這兩種“便宜”組合的陪襯、煙霧罷了。對比美國 EPA 設(shè)計(jì)手冊給出的干基投加量,廣州普得、廈門水務(wù)、東南大學(xué)的上述專利無非都 印證了該手冊資料的準(zhǔn)確性而已。單位 三氯化鐵 氧化鈣美國 EPA (設(shè)計(jì)理論值 75-277美國 EPA (實(shí)驗(yàn)值 110-290廣州普得環(huán)保 50-300廣州普得環(huán)保 (超高壓壓濾 87-140廈

22、門水務(wù) 361東南大學(xué) 150-200為便于比較,我們以含固率 20%的濕泥二次深度脫水為標(biāo)準(zhǔn)工況,采用前面用到的參數(shù),根據(jù) 手冊給出的脫水實(shí)例,計(jì)算結(jié)果如下 P=初沉污泥; W=剩余活性污泥 :消化與否 混合消化 未消化 污泥類型構(gòu)成 40P60W 40P60W 50P50W 60P40W 入脫水車間含固率 3.2%3.8%2.5%6.4%4.3%4.0%深度脫水后含固率 36.0%40.0%42.0%45.0%34.0%40.0%以濕泥計(jì)的減容率 13.3%33.2%28.8%45.9%14.0%35.3%以水分計(jì)的減容率 30.7%49.9%48.4%62.8%29.0%51.5%以干泥

23、計(jì)的增容率 56%34%50%22%46%29%噸水減量藥劑成本三氯化鐵投加量氧化鈣投加量折合濕泥藥劑成本手冊的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是特別標(biāo)出了不同污泥構(gòu)成的脫水特性,這一點(diǎn)比起國內(nèi)廠家不給任何前 提條件、動輒忽悠脫水后含固率 50-60%以上的做法要實(shí)在得多。從本表中,可以得到以下幾點(diǎn)印象:調(diào)質(zhì)后采用最高 1.5MPa 的壓力深度脫水,只能做到含固率 3450%,其中未消化的剩余活性污 泥只能達(dá)到 34%。三氯化鐵的添加量在 40-90公斤 /噸干固體之間, 氧化鈣的投加量在 110-290公斤 /噸干固體之間。 成本以三氯化鐵 1500元 /噸、氧化鈣 300元 /噸計(jì)算,純藥劑成本應(yīng)該在 54-

24、87元 /噸濕泥(20%之 間。與 20%含固率標(biāo)準(zhǔn)濕泥為參照,濕泥減容率為 14-45.9%,未消化的純剩余活性污泥做化學(xué)調(diào)質(zhì) 的深度脫水意義不大。采用此法將導(dǎo)致干泥(干固體的增容,增容量在 22-56%之間,也就是說可能有重量多達(dá) 56%的化工原料會成為污泥進(jìn)行再處置(或填埋四、深度脫水與最終處置的綜合成本與能環(huán)評價(jià)污泥脫水是污泥最終處置不可缺少的一環(huán)。只不過由于國內(nèi)現(xiàn)有的污泥脫水效果實(shí)在太差,脫 水后污泥含固率還多在 15%以下,這種脫水顯然給后面的處理處置帶來了巨大壓力。造成現(xiàn)有脫水效果差的原因是兩個(gè):1業(yè)主主觀上的原因,要節(jié)省絮凝劑費(fèi)用,反正最終濕泥 是隨便找地方扔掉的,脫水好壞無關(guān)

25、緊要;但省下的絮凝劑錢則是獎金和出國旅游經(jīng)費(fèi)的來源; 2 客觀上的原因,因?yàn)槲鬯幚砉に嚥患?污泥中有機(jī)質(zhì)降解少,油脂降解效率差,污泥穩(wěn)定性不佳, 造成脫水困難。對已脫水污泥搞深度脫水,實(shí)在是為了彌補(bǔ)前面污泥脫水的不足,屬于補(bǔ)救措施,需要在原脫 水系統(tǒng)外,再投資深度脫水設(shè)備,但第一次脫水的絮凝劑顯然屬于浪費(fèi)了,因?yàn)檫€要加水到 90%。 廈門水務(wù)集團(tuán)某廠直接以高干度板框脫水代替原離心脫水,避免了重復(fù),是值得推薦的模式。但這 是否意味著國內(nèi)所有已上了非板框機(jī)的脫水設(shè)施都要扔掉重來?如前所述,板框機(jī)早已有之,高干度脫水的技術(shù)在 90年前就已成熟,國外對板框機(jī)的評價(jià)已早 有定論,目前國外發(fā)達(dá)國家的污泥

26、脫水均以離心機(jī)為主,板框機(jī)的使用范圍始終因人員成本、維護(hù) 費(fèi)用、處置費(fèi)用、化學(xué)品來源、投資及其成本等多方面的瓶頸因素而受到限制。撇開人員成本、維 護(hù)費(fèi)用、處置費(fèi)用等在我國可能不算問題的因素不論,僅化學(xué)品來源一項(xiàng),我國開始需要正視此問 題的時(shí)候也不遠(yuǎn)了。三氯化鐵是三價(jià)鐵的氯化物。易潮解,在潮濕的空氣中會水解,溶於水時(shí)會是否大量熱,產(chǎn)生 咖啡色的酸性溶液。此溶液可蝕刻銅質(zhì)金屬,甚至不銹鋼。工業(yè)制取時(shí)需要用到鹽酸或氯氣,均屬 于強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì),生產(chǎn)工藝會產(chǎn)生大量廢酸。作為一種有污染性的化工原料,目前只在發(fā)展中國 家生產(chǎn)。純度 96%的工業(yè)級產(chǎn)品價(jià)格在 1800-2000元 /噸。聚合硫酸鐵是一種淡黃

27、色無定型粉狀固體,極易溶于水, 10%(重量的水溶液為紅棕色透明 溶液,吸濕性強(qiáng)。制取上有硫鐵礦法、鐵屑法和鋼鐵酸洗廢液氧化法,主要以工業(yè)廢渣為主要原料。 直接氧化法存在氧化劑用量大,成本高,氧化劑引入的離子需分離除去,反應(yīng)中產(chǎn)生的有害氣體需 專門設(shè)備吸收處理等問題, 因而難于在工業(yè)化生產(chǎn)中普及和應(yīng)用。 生物氧化法所采用的原料來源廣, 生產(chǎn)設(shè)備簡單,成本較低;無需高溫高壓和有毒催化劑,生產(chǎn)中無任何毒副作用。其不足之處是產(chǎn) 品中亞鐵離子含量較高,影響凈水效果。因此必須設(shè)法提高產(chǎn)品中三價(jià)鐵離子的含量。催化氧化法 生產(chǎn)工藝簡單易行,反應(yīng)過程溫和,對設(shè)備的要求不高,投資省。不足之處是氧化時(shí)間長,催化劑

28、 用量較大,產(chǎn)品聚合硫酸鐵的質(zhì)量(鹽基度較低,反應(yīng)過程常常伴隨著大量氮的氧化物排出,污 染環(huán)境。催化劑 NaNO2對人體有毒。同樣,作為一種低附加值、高污染的化工原料,只在發(fā)展中 國家生產(chǎn)。全鐵含量在 21%左右的產(chǎn)品價(jià)格在 1800-2100元 /噸。其它鋁鹽作為精細(xì)化工產(chǎn)品,也都有類似的環(huán)境問題,且價(jià)格不菲。氧化鈣來自石灰石焙燒,屬于重污染型、高能耗工業(yè),根據(jù)運(yùn)距遠(yuǎn)近,純度在 70%左右的產(chǎn)品 價(jià)格在 260-390元 /噸。目前北京所有遠(yuǎn)郊區(qū)縣的石灰窯均被關(guān)閉,類似問題在上海等發(fā)達(dá)地區(qū)也較 為突出。污泥處理處置是一種環(huán)境工程,如何對相關(guān)的各個(gè)處置途徑的能源和環(huán)境影響進(jìn)行正確評估, 是推動

29、污泥真正合理化處置的關(guān)鍵。一個(gè)值得探討的問題就是深度脫水后污泥的處置。前面已經(jīng)提到,這種方法可能導(dǎo)致需要處置 的絕干泥量增加高達(dá) 2060%, 如果所增加的這些化工原料通通去填埋, 應(yīng)該說是絕大的浪費(fèi)和污染 環(huán)境。 因?yàn)檫@些廉價(jià)化工原料目前還屬于高環(huán)境代價(jià)的產(chǎn)品, 目前的價(jià)格水平不能反映其真實(shí)成本。即從全國碳減排形式來看,每年新增的大量石灰消耗一項(xiàng)就會給“十二五規(guī)劃”帶來不小的壓 力。 以 2010年全國城鎮(zhèn)人口 6億、 污水處理率 70%、 每人每天產(chǎn)污泥干固體 50克計(jì), 每年產(chǎn)生 1095萬噸干泥(不包括工業(yè)來源的污泥,以每噸干泥平均需加入 200公斤純氧化鈣計(jì),需要 313萬噸 純度為

30、 70%的生石灰 (美國 2009年石灰總產(chǎn)量才 1500萬噸! , 石灰石分解產(chǎn)生二氧化碳 172萬噸; 燃料方面最低需要增加標(biāo)準(zhǔn)煤消耗 40.4萬噸,燃煤二氧化碳增排 100萬噸,合計(jì) 273萬噸!化學(xué)調(diào)質(zhì)后的污泥可能被資源化利用和消納的唯一合理出路是水泥窯,但水泥窯嚴(yán)禁氯化物、 鎂鹽等破壞性物質(zhì)的混入,對硫酸鹽的接收也是有限量條件的。替代鎂鹽并不難,有石灰更為廉價(jià) 易得;但取代氯鹽和硫酸鹽談何容易,這樣做的結(jié)果,可能需要脫水劑方面更高的投入,脫水效果 方面更低的效率,最終可能得不償失。五、結(jié)語 根據(jù)以上的討論和分析，總結(jié)如下： 1、 討論深度脫水的基點(diǎn)問題 比較合理的認(rèn)識是，我們所討論的

31、，應(yīng)該是已脫水污泥的處理處置。國內(nèi)污水處理項(xiàng)目可 能已上了 80%， 總不能把這 80%的離心機(jī)和帶式機(jī)都扔掉吧？在現(xiàn)有脫水含固率下 （12%-20%） ， 如何利用深度脫水技術(shù)進(jìn)行改善，無疑是有意義的。 此外，有條件可在濃縮脫水環(huán)節(jié)就進(jìn)行改進(jìn)的污水廠（如新建、更新）也值得認(rèn)真考慮深 度脫水技術(shù)?？傊?，在一定幅度內(nèi)深度脫水的全程能耗無論如何會低于熱能處理。但處理深度 的定位是關(guān)鍵。 2、 對深度脫水的成本評價(jià)、補(bǔ)貼以及政策定位問題 前面已經(jīng)說了，由于目前我國精細(xì)化工品的價(jià)格遠(yuǎn)沒有包括嚴(yán)格的環(huán)境成本，因此純以噸 污泥藥劑成本來衡量深度脫水的效率， 對嚴(yán)格符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的其它污泥處置路線來說有失公允。 一些廠商以 100 元/噸的處置費(fèi)做深度脫水，脫水到含固率 40%以上做填