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随着我国城市污水处理厂建设的快速发展,城市污水厂污泥处理处置面临着严峻形势,对于污泥处理处置需遵循“稳定化、减量化、无害化、资源化”的原则。污泥深度脱水技术是实现污泥处理处置“四化”的重要基础。国外发达国家污泥在实现安全处置基础上,已开始城市污水厂深度脱水污泥进行水泥窑协同处置研究,对有效解决我国污泥处理处置所面临的问题,具有重要的参考价值。立足于深度脱水污泥进行水泥窑协同处置的技术路线,在分析污泥泥质的前提下,通过试验室、中样机及实体机试验,重点开展了药剂调理污泥深度脱水技术研发和工程应用,深入分析了深度脱水后污泥应用于水泥窑协同处置的可行性,并开展了污泥深度脱水应用于水泥窑协同处置的工程性试验。首先开展了污泥泥质特性的研究,提出了“污泥产量月度变化系数(K)”和“污泥有机质的月度变化系数(ORS)”。对上海石洞口等污水厂统计发现,ORS值在0.80~1.25间变化,有机质含量与热值变化正相关,ORS可为污泥进行水泥窑协同处置的工艺设备配置提供参考。通过大量的比选试验,研究了三种污泥深度脱水调理剂的不同配方,分析了污泥比阻SRF、脱水效能、脱水机理等,总结评价了各调理剂配方的脱水效果、工艺特点及适用性。结果表明:调理剂甲中试试验的污泥含水率在54.3%~58.4%间;调理剂乙中试试验的污泥含水率在52.5%~57.3%间;调理剂丙污泥比阻在0.56~1.37×1011 m/kg间,处于容易脱水区间。根据污泥深度脱水调理剂的试验结果,开展了基于各调理剂配方的污泥深度脱水生产性实体机试验,通过对污泥泥质、脱水效果、设备运行参数等总结分析,明确了各调理剂配方及工艺应用的特点,并分析了工程应用的适用性。结果表明:在实体机规模下,以试验室及中试的药剂配方对污泥调理后,调理剂甲脱水污泥含水率在53.9%~58.8%间,与调理前相比,其有机质含量减小8.96%;调理剂乙脱水污泥含水率在51.1%~56.9%间;调理剂丙,推荐药剂配方脱水污泥含水率均值为59.6%。通过分析污水厂常规脱水污泥化学成分、元素、热值等工业参数,结合污泥用于水泥熟料生产的标准要求,开展了深度脱水污泥进行水泥窑协同处置的试验研究,结果表明:经调理剂甲、乙、丙调理深度脱水后的污水厂污泥进行水泥窑协同处置的技术路线可行,水泥产品有害成分、强度指标、f-Ca O含量、放射性、重金属浸出毒性以及生产过程中的尾气排放均符合相关标准要求。基于技术与经济考虑,调理剂甲作为首选,对污泥进行深度脱水,脱水后污泥可进行水泥窑协同处置。