1 原理与作用
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& G, F; ~) X6 |. f j0 w: g通过向脱水污泥中投加一定比例的生石灰并均匀掺混,生石灰与脱水污泥中的水分发生反应,生成氢氧化钙和碳酸钙并释放热量。石灰稳定可产生以下作用:3 M+ ~4 m" x9 Q
* [& t- Q9 n4 X$ f; s* K$ a1)灭菌和抑制腐化。温度的提高和 pH 的升高可以起到灭菌和抑制污泥腐化的作用,尤其在pH≥12的情况下效果更为明显,从而可以保证在利用或处置过程中的卫生安全性;3 a- j7 C4 d2 E) x/ K& |
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2)脱水。根据石灰投加比例(占湿污泥的比例)的不同(5%~30%),可使含水率80%的污泥在设备出口的含水率达到74.0%~48.2%。通过后续反应和一定时间的堆置,含水率可进一步降低;
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* Y/ Y' j/ n: q( X# a& q0 [: r试算过程:
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/ W5 B0 G2 v1 h% h1 q% `8 N8 F7 E氧化钙分子量56,氢氧化钙分子量741 Y0 _ H2 z5 j+ K0 }
& Q! S- g( L, Q0 E9 E: k30份氧化钙可吸收9.64份水生产39.64份氢氧化钙。
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故污泥在未机械脱水的情况下,含水率可由80%降低至45.8%,但若考虑生石灰中的纯度及氧化镁的含量,含水率会有一定的偏差。
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3)钝化重金属离子。投加一定量的氧化钙使污泥成碱性,可以结合污泥中的部分金属离子,钝化重金属;
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7 l2 E4 F% k# ]4)改性、颗粒化。可改善储存和运输条件,避免二次飞灰、渗滤液泄漏。: v( h3 M: m9 \% u7 h, d7 n
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2 应用原则
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污泥的石灰稳定技术可以做为建材利用、水泥厂协同焚烧、土地利用、卫生填埋等污泥处置方式的处理措施。
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7 h% [+ F( x2 U! d' Z) X2 p4 ^采用石灰稳定技术应考虑当地石灰来源的稳定性、经济性和质量方面的可靠性。
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. f$ b2 M( p' `6 H* m2 y$ _3 石灰稳定工艺与系统组成. X5 O/ c) p" d$ P, `0 e( V
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3.1 工艺流程3 u7 v, o( T7 o- R' x
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3.2 系统组成
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+ T6 s" ^8 J2 Q: ~' ~4 i, c$ m1 j5 Z1)输送系统(包括湿泥及成品污泥输送)
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# p: U0 M$ C: p+ O) V一般可选择螺旋输送机或带式输送机,应采用全封闭结构,以防止污泥散发的臭气排放到大气中,影响操作环境,危害操作人员的健康。
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2)石灰仓储与计量给料系统# r Y/ R* Y( E
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石灰料仓用来暂时储存罐车运送来的石灰粉料。设有破拱装置、仓顶布袋除尘器、料位器等。
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计量给料系统应确保在混合反应器开启后,石灰能持续、定量输送至混合反应器内。主要由进料斗、进料料位监测和出料装置、计量投加装置等组成。
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3)干化混合反应系统
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+ K# S3 I. F+ D作为石灰干化稳定工艺的核心设备,其运行表现直接影响整个项目效果。目前一般选择传统卧式混合搅拌反应器,主要由混合圆筒、工作轴、搅拌元件、在线监测装置等组成。: ~8 l+ N2 K8 g9 {9 d% q& m
& E: A4 s9 |' g. `4)废气收集及处理系统
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污泥石灰稳定工艺中,废气主要特点是高温、高湿、高粉尘浓度、低有毒气体浓度。它的主要成分为水蒸气、石灰粉尘、氨气,温度约为30℃~50℃。针对该类废气,一般选择湿式喷淋塔或增加净化单元可满足处理需求。. r8 ~( W' p' {! X( g
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4 设计与运行控制
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1)石灰掺混比例; B8 z% Q- g4 o, Z* n
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根据污泥含水率、石灰活性及最终处置方式差异,石灰掺混比例可在30%以内调整。不同加钙量的脱水效果,见表4-5。
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$ V# b3 g# a" r. Z% C- r5 t/ C3 n表4-5 加钙处理后污泥温度、pH值及含固量变化(原始污泥含固率22.7%)
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. r! \+ R1 X5 s; ]/ c+ Z y5 k2)混合物料的后续反应
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石灰—污泥在快速混合后反应仍将不同程度地持续数小时至数天,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,可以通过设计混合物料堆置设施(一般为5~10d 混合物料的堆置空间)为其进一步的反应提供有利条件,但要考虑粉尘及有毒有害气体的控制。& k' \ @+ U& u* F' i+ a
( H$ e5 g! C$ l! f& \5 投资及运行成本的评价与分析$ D2 |3 T% H4 K; L- f: Q: G
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相对污泥热干化、焚烧等处置方式,污泥石灰稳定工艺基建投资较低,根据规模及混合设备选型不同,固定资产投资约为2~4万元/t污泥(含水率80%)。
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$ r; N5 o' R4 m目前国内工程实例较少,工艺直接运行费用主要由石灰、电、人工、设备维护等费用组成。根据石灰掺混比例不同,单吨运行成本约为50~150元,其中,石灰消耗可占到总运行费用的70%~90%。
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