污泥加钙处理介绍

1 概述

目前，我国污水处理厂每年排放的污泥量（干重）约140万吨，且以每年10%以上的速度增长。污泥产生的环境污染问题日益突出，已造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担，污泥的安全处置与利用已经成为一个急待解决的问题。

污泥加钙处理是脱水污泥二级处理中最早得到应用的方法之一，由于工艺简单，能耗低等优点，至今仍是污泥处理处置的一个常用手段。较为经典的污泥加钙处理是利用加入氧化钙后pH和温度的升高来实现污泥的杀菌；或利用添加氧化钙及其他物质（如飞灰、水泥、碳酸钙等）后污泥的固化效果来满足污泥填埋的工艺要求。另外，在处理过程中选择适宜的混合条件可有效改变污泥的性质，由致密、粘稠变成疏松、流动性能好、便于储存和运输的物料。

随着污泥处理与利用的多样化，污泥加钙二级处理的应用范围也相应拓宽。根据污泥加钙处理后物料性能的变化，处理后的污泥有以下处置和利用途径。

污泥加钙处理后的处置和利用途径

2 污泥加钙处理的基本原理

将污泥与氧化钙均匀混合，氧化钙与污泥中所含的水分发生如下反应：

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

根据这一反应，每投加1公斤的氧化钙将有0.32公斤的水被结合成为氢氧化钙，反应所生成的热量相当于蒸发约0.5公斤的水所需要的热量。处理后污泥中的一部分水被结合成固体物质氢氧化钙，还有一部分得到蒸发。氧化钙以及与水反应所生成的氢氧化钙，会与污泥中的其他物质发生进一步的反应，如氢氧化钙与空气中二氧化碳的反应：

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

这一反应会进一步增加固体物的总量，所产生的热量也可以进一步蒸发一定的水分，进而增加处理后污泥的含固量。

脱水污泥成分复杂，除上述主要反应外，氧化钙、氢氧化钙还可以与污泥中所含的SiO2、Al2O3、磷酸根等发生一系列反应，如：

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

上述反应会对脱水污泥产生以下效果：

（1）由于碱性物质的作用致使pH值升高；

（2）由于反应放热导致污泥温度升高；

（3）反应生成物中结合了游离水，同时由于放热反应，一部分游离水被蒸发。

污泥经加钙处理后可以达到以下目的：

（1）杀菌：温度的提高和pH的升高可以起到杀菌的作用，从而保证在利用或处置过程中的卫生安全；

（2）脱水：由含水率80%-85%降至20%-80%（依氧化钙投加量而定），实现半干化、固化的效果，便于后续处理处置；

（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形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果；

（4）改性、颗粒化：改善污泥的储存和运输条件，避免二次飞灰、渗滤液泄漏。

3 污泥加钙处理的影响因素

已有研究和工程经验表明，污泥加钙处理反应过程受以下几方面因素影响：

（1）氧化钙本身的活性受纯度、粒度、比表面积等影响，通过选择高活性的氢氧化钙，可以加速反应。

（2）由于污泥的特殊性，反应是一个缓慢的过程，远低于与纯水的反应速度。

（3）混合后氧化钙在微观上与污泥的混合程度及分散度对反应很重要，加入的氧化钙在污泥中的分散度越高，对提高反应速度和节省氧化钙用量越有利。

4 污泥加钙处理的基本工艺

4.1 工艺原则

虽然氧化钙与污泥的反应时间较长，但从微观上看，氧化钙一旦与污泥接触反应即开始进行。因此工程实施中的基本原则为：

（1）对污泥－水－氧化钙体系，应在尽量短的时间内使氧化钙粉末尽量均匀地与污泥混合，尽快实现接触表面的最大化；

（2）由于污泥的触变性以及污泥－水－氧化钙体系的传质是反应速度的控制步骤，反应过程应尽量避免“挤压”，尽量在“柔和”的条件下进行，以便保护污泥自有的较松散结构并有利于粉料与污泥的混合与扩散；

（3）由于整个反应进行较慢，混合后反应仍将持续一段时间，污泥在后续的输送过程及堆积过程中仍在进一步反应，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。

4.2 工艺组成

一般而言，污泥加钙处理工艺主要由以下几个部分组成：

（1）脱水污泥给料系统；

（2）氧化钙计量投加系统；

（3）混合反应系统；

（4）处理后污泥出料输送系统；

（5）蒸发气体净化系统（主要针对加钙量较高的应用场合）。

污泥加钙处理工艺组成

机械脱水设备产生的污泥直接进入混合反应设备，因为一般脱水设备产生的污泥在污泥量上较为稳定，通常不再进行在线计量，直接进入混合反应器。

氧化钙经过计量输送设备后，进入混合反应设备。

在加钙量较高时，会有明显的氨气蒸发，需要实施废气净化单元。

此外，在很多情况下也可以向污泥中混入多种物料，如当处理污泥后用于填埋时，可向污泥中添加飞灰和少量水泥，达到节省氧化钙和增加强度的效果。

5 结语

污泥加钙处理是脱水污泥二级处理最早采用的手段之一，至今仍在应用。采用该方法可以用较低的成本和简单的工艺实现污泥的半干化、固化和杀菌目的，同时改善污泥的特性从而便于储存与运输。很多情况下污泥加钙处理是污泥应用于农业、林业、卫生填埋、建材利用和异地焚烧的一个较为有效的预处理手段。