污泥鹼穩定化處理的基本原理
下面以氧化鈣為例。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:1kgCaO+0.32kgH2O->1.32 kgCa(OH)2+1177kJ
根據這一反應,每投加1公斤的氧化鈣有0.32的水被結合成為氫氧化鈣,反應所生成的熱約相當於蒸發約0.5公斤的水所需要的熱。所以處理後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CO2的反應:1.32 kg 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,進而增加處理後污泥的含固量。
脫水污泥成分複雜,除此上述主要反應外,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1.32 kg Ca(OH)2 +1.45 kg AlPO4 1.84 Ca3(PO4)2 + 0.93 Al(OH)3
這些反應的最終結果會對脫水污泥產生以下效果:
(1)由於鹼性物質的作用致使的PH植增高
(2)由於反應反熱導致污泥溫度升高
(3)反應生成物中結合了游離水,同時由於放熱反應,一部分游離的水被蒸發.
通過這些反應,污泥處理後可以達到以下目的:
(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性;
(2)脫水:由含水率80%-85%脫水到20%-80%(依氧化鈣投加量而定),實現半乾化、固化的效果,便於後續處理處置;
(3)鈍化重金屬離子:投加一定量的氧化鈣使污泥成鹼性,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、顆粒化:從而改善儲存和運輸條件,避免二次飛灰、滲濾液泄漏;
效果
隨著城市污水處理的發展,污泥的安全處置與利用已經成為一個急待解決的問題。鹼穩定法處理是是目前最先進的技術之一。
這種方法可以用較低的成本和簡單的工藝實現污泥的乾化、固化和殺菌的作用,並同時改善污泥的特性便於儲存與運輸。該工藝是污泥套用於農業、林業、衛生填埋、水泥熟料、建材利用和土壤改良劑的一個較有效的處理手段。