污泥加鈣處理介紹

1 概述

目前，我國污水處理廠每年排放的污泥量（干重）約140萬噸，且以每年10%以上的速度增長。污泥產生的環境污染問題日益突出，已造成極大的安全隱患、環境壓力和經濟負擔，污泥的安全處置與利用已經成為一個急待解決的問題。

污泥加鈣處理是脫水污泥二級處理中最早得到應用的方法之一，由于工藝簡單，能耗低等優點，至今仍是污泥處理處置的一個常用手段。較為經典的污泥加鈣處理是利用加入氧化鈣后pH和溫度的升高來實現污泥的殺菌；或利用添加氧化鈣及其他物質（如飛灰、水泥、碳酸鈣等）后污泥的固化效果來滿足污泥填埋的工藝要求。另外，在處理過程中選擇適宜的混合條件可有效改變污泥的性質，由致密、粘稠變成疏松、流動性能好、便于儲存和運輸的物料。

隨著污泥處理與利用的多樣化，污泥加鈣二級處理的應用范圍也相應拓寬。根據污泥加鈣處理后物料性能的變化，處理后的污泥有以下處置和利用途徑。

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污泥加鈣處理后的處置和利用途徑

2 污泥加鈣處理的基本原理

將污泥與氧化鈣均勻混合，氧化鈣與污泥中所含的水分發生如下反應：

1kg CaO+0.32kg H2Oà1.32kg Ca(OH)2+1177kJ

根據這一反應，每投加1公斤的氧化鈣將有0.32公斤的水被結合成為氫氧化鈣，反應所生成的熱量相當于蒸發約0.5公斤的水所需要的熱量。處理后污泥中的一部分水被結合成固體物質氫氧化鈣，還有一部分得到蒸發。氧化鈣以及與水反應所生成的氫氧化鈣，會與污泥中的其他物質發生進一步的反應，如氫氧化鈣與空氣中二氧化碳的反應：

1.32kg Ca(OH)₂+0.78kg CO₂=1.78kg CaCO₃+ 0.32 kg H₂O + 2212 kJ?

這一反應會進一步增加固體物的總量，所產生的熱量也可以進一步蒸發一定的水分，進而增加處理后污泥的含固量。

脫水污泥成分復雜，除上述主要反應外，氧化鈣、氫氧化鈣還可以與污泥中所含的SiO2、Al2O3、磷酸根等發生一系列反應，如：

1.32kg Ca(OH)₂+1.45kg AlPO₄=1.84kg Ca3(PO₄)₂+ 0.93kg Al(OH)₃

上述反應會對脫水污泥產生以下效果：

（1）由于堿性物質的作用致使pH值升高；

（2）由于反應放熱導致污泥溫度升高；

（3）反應生成物中結合了游離水，同時由于放熱反應，一部分游離水被蒸發。

污泥經加鈣處理后可以達到以下目的：

（1）殺菌：溫度的提高和pH的升高可以起到殺菌的作用，從而保證在利用或處置過程中的衛生安全；

（2）脫水：由含水率80%-85%降至20%-80%（依氧化鈣投加量而定），實現半干化、固化的效果，便于后續處理處置；

（3）鈍化重金屬離子：投加一定量的氧化鈣使污泥成堿性，可以結合污泥中的部分金屬離子形成無害的化合物達到鈍化重金屬離子的效果；

（4）改性、顆?；焊纳莆勰嗟膬Υ婧瓦\輸條件，避免二次飛灰、滲濾液泄漏。

3 污泥加鈣處理的影響因素

已有研究和工程經驗表明，污泥加鈣處理反應過程受以下幾方面因素影響：

（1）氧化鈣本身的活性受純度、粒度、比表面積等影響，通過選擇高活性的氫氧化鈣，可以加速反應。

（2）由于污泥的特殊性，反應是一個緩慢的過程，遠低于與純水的反應速度。

（3）混合后氧化鈣在微觀上與污泥的混合程度及分散度對反應很重要，加入的氧化鈣在污泥中的分散度越高，對提高反應速度和節省氧化鈣用量越有利。

4 污泥加鈣處理的基本工藝

4.1 工藝原則

雖然氧化鈣與污泥的反應時間較長，但從微觀上看，氧化鈣一旦與污泥接觸反應即開始進行。因此工程實施中的基本原則為：

（1）對污泥－水－氧化鈣體系，應在盡量短的時間內使氧化鈣粉末盡量均勻地與污泥混合，盡快實現接觸表面的最大化；

（2）由于污泥的觸變性以及污泥－水－氧化鈣體系的傳質是反應速度的控制步驟，反應過程應盡量避免“擠壓”，盡量在“柔和”的條件下進行，以便保護污泥自有的較松散結構并有利于粉料與污泥的混合與擴散；

（3）由于整個反應進行較慢，混合后反應仍將持續一段時間，污泥在后續的輸送過程及堆積過程中仍在進一步反應，設計中應優化工藝條件有利于污泥的后續反應及水蒸汽的蒸發。

4.2 工藝組成

一般而言，污泥加鈣處理工藝主要由以下幾個部分組成：

（1）脫水污泥給料系統；

（2）氧化鈣計量投加系統；

（3）混合反應系統；

（4）處理后污泥出料輸送系統；

（5）蒸發氣體凈化系統（主要針對加鈣量較高的應用場合）。

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污泥加鈣處理工藝組成

機械脫水設備產生的污泥直接進入混合反應設備，因為一般脫水設備產生的污泥在污泥量上較為穩定，通常不再進行在線計量，直接進入混合反應器。

氧化鈣經過計量輸送設備后，進入混合反應設備。

在加鈣量較高時，會有明顯的氨氣蒸發，需要實施廢氣凈化單元。

此外，在很多情況下也可以向污泥中混入多種物料，如當處理污泥后用于填埋時，可向污泥中添加飛灰和少量水泥，達到節省氧化鈣和增加強度的效果。

5 結語

污泥加鈣處理是脫水污泥二級處理最早采用的手段之一，至今仍在應用。采用該方法可以用較低的成本和簡單的工藝實現污泥的半干化、固化和殺菌目的，同時改善污泥的特性從而便于儲存與運輸。很多情況下污泥加鈣處理是污泥應用于農業、林業、衛生填埋、建材利用和異地焚燒的一個較為有效的預處理手段。