【实验研究】微波干燥技术处理市政污泥

北极星环保网讯:摘要：污泥处理与处置难已成为世界性难题，脱水干化是污泥处理处置的必要前提。微波具有高效加热的特点，将其应用到污泥处理处置技术上，可有效实现污泥的减量化、稳定化。本文采用微波干燥技术处理市政污泥，研究结果表明，微波可高效快速干燥污泥，污泥含水率由82%降至10%，微波处理能耗约为1300kWh/t污泥。

污泥是污水生化处理过程中产生的泥状沉淀物质，与污水相伴而生的污泥，污泥受到的关注度远不如污水，实际的处理情况也不如污水理想。

2015年9月11日，在上海举办的第七届水业热点论坛上，主办方之一的E20环境平台发布了一组数据称，中国的污泥无害化处置率低于30%。根据《节能减排十二五规划》，到2015年，城市污泥无害化处置率应达到70%，与E20环境平台的调研结果相比，两者差距甚大。以2014年城镇污泥产生量3600万吨计算，约有2520万吨的污泥被粗放处理，其含有的重金属、高浓度有机质等，必将对环境造成二次污染。

目前，污泥处理主要有填埋、土地利用、堆肥、焚烧等方法[1]。《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ  248-2007)要求污泥园林绿化利用时，其含水率应低于40%;《城镇污水处理厂污泥处理土地改良用泥质》(CJ/T291-2008)要求污泥用于土地改良时，其含水率应低于65%;《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》(CJ/T249-2007)要求用作垃圾填埋场覆盖图的污泥含水率应低于45%。由于污泥自身特性，污泥经机械脱水后含水率仍高于80%，无法满足上述处置方法的泥质要求，需进一步干化处理[2]。

污泥干化可分为自然干化、石灰干化和热干化[3]。自然干化占地大、人工劳动强度大、卫生条件差，适合应用于地广人稀，经济较为落后的地区;石灰干化效能低，含水率只能降至50%，体积不能减量，运输成本高，仅适用于小污水处理站的临时性污泥处理措施;热干化可高效干化污泥，但设备投资和运行成本高，适用于经济水平较高的地区[4]。

微波干燥是一项新型、清洁的高效干燥技术，目前已成功应用于冶金、化工、食品等行业[5]。微波干燥具有加热速度快、干燥时间短、清洁卫生等特点，具备应用于污泥干化领域的潜力[6]。本文以北京清河污水处理厂机械脱水后污泥进行微波干燥实验，研究微波干燥污泥特性，通过能耗计算分析微波技术干燥污泥应用的可行性。

1 实验部分

1.1 实验设备

实验采用微波高温材料处理系统进行污泥干燥实验，实验设备如图1所示。

1.2 实验步骤

1.2.1 污泥含水率测定

①将100ml烧杯置于天平托盘内，重量W1;

②取约20g污泥至烧杯中，达到衡中后记下重量W2，则污泥重量W=W2-W1;

③将烧杯放入烘箱里105℃下烘2小时，放入干燥器内30分钟冷却至室温，称重;

④重复步骤③，至重量不变，得到W3。污泥含水率=(W2-W3)/W*100%。

1.2.2 微波功率对污泥微波干燥效果的影响

取100g污泥置于500ml烧杯中，称重W0，温度计T0;将污泥置于微波干燥设备中加热干燥5min;取出污泥称重W1，同时记录温度T1，蒸发水量=W0-W1;调节微波功率重复上述实验得到不同功率下的水分蒸发量。

1.2.3 辐射时间对污泥微波干燥效果的影响

方法同1.2.2实验，微波功率保持不变，改变辐射时间。

2 结果与分析

2.1 污泥含水率测定结果

本次试验污泥选用北京清河污水处理厂机械脱水后泥饼，经实验测定污泥含水率为82%。

2.2 微波功率对污泥干燥效果的影响

污泥分别在1000W、650W和400W微波功率下进行干燥，不同功率的微波辐射后，污泥重量和含水率变化情况如图2、图3、图4所示，污泥温度变化情况如图5。

实验结果表明，污泥经过微波辐射后，重量显著降低，含水率由82%降至30%以下。由图可知，污泥微波干化分三个阶段：加速干燥、恒速干燥和减速干燥。

微波辐射功率越大，污泥减量速度越快，污泥干化所需时间越短[7]。10分钟时，功率1000W微波干燥下的污泥含水率降至30%，功率650W微波干燥下的污泥含水率降至50%，功率为400W微波干燥下的污泥含水率降至65%。