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    我国污泥堆肥相关技术研究进展/城市污水厂污泥的处理处置技术及工艺分析 / 污泥处理已势不可挡 行业内主流污泥处理技术怎能不学

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    我国污泥堆肥相关技术研究进展


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    Better~

    ? ? ? ?我国城镇污水厂建设普遍存在“重水轻泥”现象,导致大量污泥不能进行稳定化、无害化和资源化处理处置,我国污泥处理处置和生态环境将面临严峻挑战。简要介绍了我国污泥处理处置现状,着重就污泥堆肥相关技术进行介绍,并对污泥堆肥技术的发展方向作简要探讨。

    ? ? ?小 鱼

    寄语:百尺竿头 更进一步~

    导语系小编个人看法,不代表本平台观点。




    ? ? 2015年4月2日,国务院正式发布《水污染防治行动计划》,亦称“水十条”,其中该计划明确了推进污水处理设施产生污泥处理处置的意见,并指出污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置,禁止处理处置不达标的污泥进入耕地,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。在当前我国水环境非常严峻的背景下,出台该行动计划,将加大水污染防治力度,进一步提升污泥处理处置水平。另外,从《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》数据上分析,目前我国污泥处理处置率低,任务艰巨,实现污泥的减量化、稳定化、资源化迫在眉睫。近年来国内专家学者从污泥成分、产品出路、技术法规和相关政策等方面对污泥处理处置进行了归纳分析和探讨,本研究将主要从污泥堆肥相关技术方面介绍,以期为我国污泥处理处置相关研究提供一定的参考。

    1?我国污泥处理处置现状简述

    ??? 污泥是在污水进行处理之后所产生的(半)固态的物质,其中除含有水、氮、磷、钾等成分外,还含有大量病原微生物、重金属等有害有机物质。我国污泥处置目标不确定,投资不足,污泥在污水处理厂内未能实现稳定化处理,易在运输和处置环节出现二次污染隐患。目前我国剩余污泥处理处置工程量庞大,统计数据显示,目前污泥处理处置方式中,土地填埋占60%-65%,发酵堆肥加农用占10%-15%,污泥自然干化综合利用占4%-6%,污泥焚烧占2%-3%,露天堆放和外运占15%-20%,而现实环境中,绝大部分属于土地填埋、露天堆放和外运的污泥随意处置,真正实现安全处置的比例不超过20%。

    2?我国污泥处理处置技术存在的主要问题

    ??? 国内对于剩余污泥的处理处置技术研究起步较晚,在技术方面仍然很落后。已有的污泥处理处置工艺多采用国外技术,主要包括污泥浓缩、污泥稳定、污泥脱水、污泥干化焚烧、污泥卫生填埋、土地利用及其他污泥处置方法。分析我国现行污泥处理处置方式,不难发现,存在的主要问题是污泥处理处置技术尚未完全成熟,污泥高效综合利用效率偏低。即使目前开发投入使用的一些新的污泥处理技术,如“机械预浓缩—化学调理—隔膜压滤”的工艺、“泥水一体化”工艺等最终污泥处置方式仍然以填埋、做营养土或建筑材料等。然而污泥以填埋的方式进行处理通常不能达到无害化的要求,由于大多数的污泥填埋场是露天的,在有地表流水的情况下,没有经过无害化与稳定化的污泥很容易变成未处理前的形态,造成对环境比较大的污染隐患。此外,目前常见的污泥干化技术、焚烧技术等存在臭味难控制、占地面积大等问题。

    3?污泥堆肥相关技术

    根据微生物对氧气的需求,通常将污泥堆肥处理方法划分为好氧堆肥发酵和厌氧堆肥发酵。而好氧堆肥发酵又可以分为3种类型:条垛式发酵、槽式发酵、反应器发酵。条垛式工艺仅采用机械翻抛,充氧效果差,发酵时间长,发酵成品质量差。反应器发酵处理量较小,实际应用受限,工程应用案例少见。近年来,国内科研人员对污泥好氧堆肥工艺研究较多,且在实际工程应用中效果良好,比如桂厚瑛等研究开发的阳光棚开放槽污泥堆肥好氧发酵工艺和万若(北京)环境工程技术有限公司采用的ENS污泥堆肥工艺等。本研究就近年来在污泥堆肥相关技术上的研究作一概述。

    3.1 调理剂在污泥堆肥中的应用

    污泥堆肥化实质上是污泥中有机物在微生物的作用下,通过一系列生化反应实现有机物的转化和稳定化。自然环境条件下,堆肥周期长,效果差,容易导致大量氮损失等,添加调理剂可以很好地改善传统堆肥方法的不足。张晶等开展了利用稻草、木屑和麸皮作为调理剂进行室内城市污泥堆肥模拟试验的研究,结果发现白腐真菌能够提高堆体的温度、真菌数量、纤维素酶和半纤维素酶活性水平,降低氮素损失,促进硝态氮累积,全面提高堆体有效N、P、K含量。研究发现调理剂添加量对污泥堆肥过程温度和氧气变化也会产生影响,马闯等研究了不同锯末调理剂添加量对污泥堆肥过程中温度和氧气变化的影响,结果表明,污泥和锯末以质量比3.5:1或4:1的比例可以进一步提高堆体升温速率,缩短达到高温好氧发酵所需温度的时间,延长堆体维持高温的天数。另外,调理剂粒径对污泥堆肥影响同样不容忽视。吴传栋等研究发现,新型可循环LWK调理剂的平均粒径为30.8mm时,调理剂能够明显降低污泥堆体的氮素损失。在堆肥化过程中,氨挥发是高温好氧堆肥过程中氮素损失的主要途径,研究发现以沸石作为调理剂可以显著降低氨挥发累积速率。

    3.2 污泥堆肥过程中臭气的控制

    污泥堆肥过程中释放的恶臭气体已成为制约堆肥无害化生产的主要因素。恶臭气体来源于堆肥过程中产生的挥发性有机物,包括含硫化合物、含氮化合物和挥发性脂肪酸,组分复杂,消除这些气体较为困难。研究发现污泥成分及理化性质差异会影响堆肥过程中臭气的产生和排放,比如碳氮比、pH值、含水率、颗粒度、有机质含量和微生物含量等。研究人员开展了对污泥堆肥过程中氨气排放特征的研究。钟佳等通过原位观测,研究了不同条件下机械翻堆条垛污泥堆肥过程中氨气的排放特征,结果表明强制通风+机械翻堆条垛工艺(ATP)条件下氨气排放因子略低于机械翻堆条垛工艺,并认为ATP是一种环境友好的污泥堆肥工艺。赵晨阳等研究了连续流强制通风槽式污泥堆肥工艺的氨气排放特征,结果发现较低的碳氮比虽小幅增加了氨气的排放量,却有助于减少总氮损失(试验组16.1%,对照组21.8%),并且采用“初期降低,末期升高”的通风方式,可以减少氨气累积排放量(试验组66.86 g/m2,对照组72.04 g/m2)。

    目前有关污泥堆肥过程中臭气处理方法主要有物理方法、化学方法和生化方法,其中生化除臭方法具有效率高、成本低和环保等优势,成为近年来发展较快、应用较广的主要工艺。韩萌在研究蚯蚓堆肥处理污泥工艺中,探讨了以蚯蚓粪为主要填料的生物过滤器去除堆肥臭气的可行性,分别研究了容积负荷、载气类型、填料组成、温度等工艺条件对生物过滤器处理性能的影响,当在最适技术参数条件下,氨气去除率可达到100%,生物过滤器能够有效去除氨气。陈益清等考察了菌剂挂膜、活性污泥挂膜和自然挂膜形成的生物滴滤塔对H2S去除的影响,结果表明采用活性污泥挂膜形成的生物滴滤塔处理H2S的能力比菌剂挂膜和自然挂膜的高,硫的转化率高达60%。另外对原有生物除臭滤池填料的升级和改造,也是研究人员关注的问题,如果出现生物除臭滤池填料老化,会影响实际除臭效果。深圳深南电环保有限公司将原先生物滤池除臭系统中的树皮填料更换为炭质生物媒填料,恶臭气体净化彻底,极大地改善了周边环境空气质量。

    3.3 污泥堆肥过程中重金属形态变化的研究

    污泥来源不同,重金属成分及含量差别较大,污泥中的重金属问题一直是污泥堆肥产品农用的主要因素之一,研究污泥堆肥过程中重金属形态及其生物迁移规律具有重要意义。诸多研究发现污泥堆肥过程中,一些重金属总量和化学形态结构发生明显改变,其可交换态比例会减少,生物有效性降低,比如重金属Cd,但也有与之相反的研究结果,孙西宁等发现除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势。造成这种结果上的差异,很有可能是由不同研究人员所采用的原料及堆肥工艺所致。另外王社平等以不同种类及不同比例的调理剂处理后形成的污泥堆肥成品为材料,采用顺序提取法分析堆肥、种植小白菜前后重金属形态的变化,研究表明污泥经过堆肥处理后,堆料中重金属Cu、Zn的X-(KNO3?+ H2O)态含量降低,能达到重金属钝化的目的,减少生物毒性。文献提及X-分布为KNO3、H2O、NaOH、EDTA、HNO3提取态或残渣态(Residual);Sposito浸提法认为X-KNO3态和X- H2O态为植物最易吸收的形态,称之为生物有效态,故原引用文献的作者将其合为X-(KNO3?+ H2O)态。尽管研究表明,经过污泥堆肥工艺后,污泥中重金属含量降低,并能够符合相关控制标准,但是连续过量利用这种污泥,势必造成重金属在土壤中的累积和植物体的富集。

    3.4 发展中的污泥堆肥新技术

    污泥厌氧堆肥通常运行周期长,实际应用同样受限,研究人员开发了微生物燃料电池型厌氧堆肥技术,利用生物产电加速污泥有机物利用,且效果明显。杨文卿等采用自制的好厌氧堆肥综合反应器系统进行污泥厌氧堆肥实验,可以在21d内完成一个堆肥周期,且堆肥过程各指标变化规律性强,堆肥效果稳定。

    北京绿源科创环境技术有限公司联合中国科学院于2013年研发出超高温污泥好氧发酵技术,与普通高温好氧堆肥工艺相比,超高温污泥好氧发酵技术优势明显,二者比较见表1。超高温好氧发酵堆肥技术可以实现堆体持续超高温发酵,达到深度污泥稳定化和无害化目的,极大地提高污泥发酵质量和效率,这对于好氧发酵技术在污泥处置上的推广应用具有极为重要的现实意义。

    4?展望

    长期以来,我国农田大量施用化肥,土壤酸化板结问题突出,通过施用有机肥,可以不断改良土壤。今后对有机肥的需求量将会不断增大,经污泥堆肥技术处理的有机肥,如果能够符合土地利用的要求,那么对于污泥资源化利用来说,无疑是一种理想的选择。因此,要进一步提高污泥堆肥的产品质量,解决污泥中重金属、臭气等问题。要全面实现污泥的稳定化、无害化和资源化处理处置,今后还有很长的路要走。就污泥堆肥技术而言,尽管我国开展了许多相关研究,并在实际工程应用中取得一定成果,但是仍然存在一些问题,比如污泥堆肥产品的质量及出路问题。国外城市污泥土地利用的比例均在不断提高,而我国因加工成本较高、溢价能力有限,以及管理部门的谨慎态度,使得城市污泥在土地利用上受到一定的限制。随着污泥堆肥相关技术研究的深入以及国际交流合作的推进,将逐步改善现有堆肥方法的不足或提高堆肥产品的质量,彻底解除目前堆肥过程中存在的难题。同时,通过管理部门出台污泥土地利用相关法律法规,消除污泥产品对公众的担忧,积极引导污泥堆肥产品进入土地利用,开辟资源循环利用新道路。



    结语

    ?

    文章发表于《江苏农业科学》2016年12期。欢迎在留言区表达您的观点,供我们学习,有学术上的意见可以反馈给作者或与其他专家一起讨论。

    作者

    吴孔阳傅柏春杨学义

    洛阳师范学院生命科学学院湖南水碧天蓝环保科技有限公司


    来源: 农业环境科学


    城市污水厂污泥的处理处置技术及工艺分析 减量化原则、无害化原则、稳定化原则和资源化原则



    城市污水厂污泥的处理处置技术及工艺分析

    来源:《低碳地产》 ? ?water8848 ? ?作者:肖慧 ??



    摘要】现如今,城市中每天产生大量的生活污水,在对生活污水进行处理的时候,会产生大量的剩余污泥,这部分剩余污泥散发着臭气的同时,包含有大量的寄生虫、病原菌、盐类等物质,以及多种重金属物质如铬、汞、铜等。此外,剩余污泥中还含有二噁英、放射性核素以及多氯联苯等有毒的难降解的物质。如果不经过处理直接排放的话,会对土壤、水质、动植物乃至人类健康造成危害。以下内容论述了城市污水处理厂剩余污泥处理处置现状,以及剩余污泥处理处置的一般原则以供参考。

    【关键词】污泥处置;环境保护;资源利用

    引言:污泥土地利用的起步是比较早的,近几年,污水厂对污泥处理的技术在不断成熟,污泥产量在近些年也在大幅度提高,污泥的农用比例也在逐步上升。根据最新资料表明,在城市的污水厂中对污泥的处理农用的污泥比例还是比较大的,成为了污泥处理的主要处理方式,但是将污泥农用是有一定的隐患的,由于我国目前的研究水平和科研体系还不够完整,对污泥的农用可能会对农作物有什么样的影响还不能够充分研究,也得不到确切的数据,主要就是这些数据的来源比较复杂,需要长时间的田间试验,所以造成数据的缺乏。虽然生活污水中的剩余污泥存在着很多有害的物质,但同时其中也含有丰富的钾、磷、氮等元素,这些元素对于植物的生长有很好的作用,可以对土壤结构进行改善,利于实现物质和能量的循环利用。因此,对于污泥的处理处置技术就显得尤为重要,如何在将污泥的危害降到最低的前提下,尽可能的对污泥中的有用物质进行再利用和再循环,对环境保护有着十分重要的意义。

    一、污泥处理处置现状

    纵观我国对于污水处理的研究,我国的污水处理行业对于污水处理比较重视,而较为忽视对于污泥方面的处理。并且由于我国存在的污水处理厂较少,进而产生的污泥量也较少,因此对于剩余污泥的处理一直没有得到较高的重视。

    现如今随着我国城市人口的急剧增加以及社会经济的发展,城市污水的产生量急剧加大,在对生活污水处理量加大的同时,随之而来的是对于污泥的处理的压力增加。随着城市的发展,污泥的处理处置问题已经成为了一大难题,制约着城市的发展建设。有些城市甚至出现了“污泥围城”的现象。由于早期的一些污水处理厂,在污水处理设施和工艺上面存在缺陷,往往是将污水和污泥的处理分为两个不同的单元进行。对于污水处理单元加以重视从而获得较高的污水处理率,却没有对污泥排放进行严格的监管。更有一些处理厂,为了节省费用和时间,直接忽略了对污泥的处理,直接通过简单堆放、填埋以及随意外放的方式将污泥排放出去。由于污泥自然降解的时间较长,前期的污泥没有降解,新的污泥又堆放了过来,并且污泥对于土地和周围环境会产生污染,长此以往,将会给城市的生态环境造成严重影响,进而限制城市的发展。

    二、污泥处理处置的一般原则

    城市污水处理厂剩余污泥处理处置一般遵循4项原则,分别是减量化原则、无害化原则、稳定化原则和资源化原则。其中污泥处理的最终目标是要做到污泥的“资源化”,而“无害化”则是污泥处理过程中的重点。通过技术对污泥进行处理,使污泥由废物变成可用物,可以在根本上解决污泥对于环境的污染问题。下面将就污泥处置中的4项原则进行进一步阐述。

    1 减量化原则。减量化原则的具体要求是,通过污泥减量化技术使污泥在体积上减小,从而降低处理处置污泥的时间和费用。污泥减量化一般是采用焚烧和稳定的方法使得其质量减少,以及通过脱水和浓缩的方法对污泥体积进行缩减。实现减量化的技术一般包括臭氧法、超声波技术、氯化法等。

    2 无害化原则。无害化原则的具体要求是,对污泥中的有害物质采用合理的工程技术予以去除,可以采取强制分解、杀菌消毒的方式使处理后的污泥不会对环境产生冲击。防止污泥与其他物质接触之后,使得一部分污染物通过其他物质转移,保证了排放污泥的安全性,同时也保护了环境的可持续性和稳定性。

    3 稳定化原则。稳定化原则的要求是,是根据生物厌氧或好氧的特点,采用消化工艺或者直接加入化学药剂,使污泥中的有机物产生分解,最终形成无害的稳定的产物。稳定的产物是指污泥中的各种成分都处于一种相对稳定的状态,包括污泥中的细菌和病原体以及臭味的去除。最终保证污泥在处置之后不会对周围环境造成二次污染。

    4 资源化原则。资源化原则的具体要求是指,在对污泥进行处理时,对污泥中含有的钾磷氮等元素进行回收和处理,使之形成可以被利用的有用能源,在保护环境的同时还能变害为利。因此,资源化是对污泥处理处置的最终目标。

    三、污泥的最终处置及利用

    污泥在通过一系列的方法处理处置之后,对于得到的干化后的污泥,其最终处置方式一般有以下几种:

    (1)卫生填埋。卫生填埋方式是目前传统的成熟的污泥处置方式,其投资要求低,效果好,同时还能增加一部分城市建设用地。对于干化后的污泥一般选择和城市日常生活垃圾一起通过固体废弃物填埋场填埋,也可以设立专门的污泥填埋场对其进行填埋。不过现如今污泥的处理技术并不是很完善,污泥中有些有害物质可能无法被消除干净,在进行填埋之后可能会对周围环境产生一定的潜在威胁。

    (2)焚烧处理。焚烧处理方式是目前最彻底的处置方式。由于污泥中包含着大量的有机物和纤维木质素,进行焚烧后产生大量的热量,且残留物较少,且不用进行灭菌处理。对于焚烧过程中产生的能量可以用来发电,焚烧后的灰烬可以用来制作水泥等。对污泥进行焚烧是对污泥处置的非常有效的途径。

    (3)能源利用。对于污泥可以采用工程技术,对污泥中富含的有机物和重金属元素进行提取与合成,实现能源的回收。目前可以对污泥进行厌氧环境下的处理,使得污泥中包含的微生物充分发酵降解,最终生成甲烷气体,对甲烷进行收集后可以用作清洁燃料,对于残留的固体物可以用作有机肥料。在保护环境的同时,实现高资源化的要求。此外还有污泥低温制油技术、污泥燃料化利用技术等一系列技术实现能源利用。

    (4)污泥制作建筑材料。解决污泥处置的另一条出路是利用污泥制作建筑材料,可以通过工程技术实现污泥制沥青、污泥制生化纤维板、污泥制陶粒、污泥制生态水泥等一系列建筑材料,实现了污泥由废变宝的处置要求,保护了环境的同时实现污泥资源化。

    结语:

    现如今我国城市发展水平不一,对于城市污水厂剩余污泥的处置方法还需要进一步的完善和创新,其次,要以资源化为主导进行研究的技术方向。主要就是将污水厂的污泥进行资源化利用,虽然在污泥资源化从技术层面上讲没有太大的问题了。对于各个城市而言,需要针对自身情况,制定和发展适合自己的污泥处置处理方法,使其能够为经济发展和城市建设做一份贡献。

    参考文献:

    [1]朱顺兵.污水处理厂污泥处理处置现状及相关思考[J].江西化工,2009(04):182-184.

    [1]程五良.城市污水厂污泥处理与土地利用研究,2007.

    [2]俞锐.左明城市污水厂污泥中究竟存在多少游离态水,2009.

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    温馨提示:中国给水排水2017年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会(第八届)

    主管单位:住房和城乡建设部

    主办单位: 《中国给水排水杂志社有限公司? ?

    ? ?????????中国市政工程华北设计研究总院有限公司

    本次会议已开始征集论文和联合主办 协办赞助单位?。

    敬请联系: ??王领全 ? ?13752275003@163.com


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    污泥处理已势不可挡 行业内主流污泥处理技术怎能不学




    小七

    ? ?导读

    截至2016年3月,我国已建3910多座城镇污水处理厂,污水处理能力已达到1.67亿立方米/日。作为污水的衍生品,我国每年产生3000万吨~4000 万吨市政污泥(含水率在80%)。”


    中国工程院院士侯立安在日前举办的“2016污泥高峰论坛(第三届)”上表示,预计到2020 年,我国的市政污泥产量将达到6000万吨~9000 万吨。


    近年来,我国出台了一系列政策措施,推动污泥处置行业发展。其中,妥善处置污泥、有效利用污泥中的资源、提高处置效率和降低处置成本等成为行业关注热点。


    污泥处理的定义及分类


    1.污泥的定义


    污泥处理(suldge treatment):对污泌泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。


    2.污泥的分类


    污泥处理前,首先要了解污泥的分类,才能确定污泥处理的方法:



    污泥处理步骤



    1
    浓缩


    首先,原污泥通过污泥泵由二沉池打到另一个池子中从而和上清液分离。因为原污泥的含水率通常能达到99.5%,所以污泥必须浓缩,有多种可行的方法用于减少污泥的体积。


    例如真空过滤和离心等机械处理的方法通常用于将污泥以半固体形式处置之前。通常这些方法是污泥焚烧处理的准备工作。如果计划采用生物处理,则多数才用重力沉降或者是气浮的方法进行浓缩。这两种情况所对应的污泥仍然是流态的。


    重力浓缩池的设计和运行类似于污水处理中的二沉池。浓缩功能是主要的设计参数,为了满足更大的浓缩能力,浓缩池基本上比二沉池要深。一个设计正确,运行良好的重力浓缩池至少能提高两倍的污泥含泥量。


    也就是说,污泥的含水率可以有99.5%减少到98%,或者更少。这里值得一提的是,重力浓缩池的的设计要尽量基于中式结果的分析,因为合适的污泥负荷率与污泥的属性的有很大关系的。


    如果采用溶气气浮浓缩,需要有一小部分的水,通常是二沉池出水,在400kPa的压力下充气。这种过饱和的液体通入罐底,而污泥在大气压下通过。气体以小气泡的形式和污泥中的固体颗粒黏附,或则是被包围,从而带动固体颗粒上浮到表面。浓缩了的污泥的上部被除去,而液体由底部流回溶气罐充气。


    2
    降解消化


    体积减少后,污泥中含有大量的有害成分,在处置之前需要将之转化为惰性成分。最常用的方法是生物降解稳定。因为这个过程目的在于将物质转化为最终无菌产物,所以常应用消化的方法。污泥消化既能进一步的减少污泥体积也能使所含固体转化为惰性物质并且大体的上没有病菌。通过厌氧消化或好养消化都能达到污泥消化目的。


    污泥含有多种有机物,因此需要多种微生物来分解。有关资料将厌氧消化中的微生物分为两类:产酸菌和甲烷菌。所以,我们也能把厌氧消化分为两步。


    第一步,由兼性厌氧菌和厌氧菌组成的产酸菌通过水解作用溶解有机固体。接着溶解质由发酵作用转化为酒精和低分子量分子。


    第二步,有严格厌氧菌组成的甲烷菌将乙酸、酒精、水和二氧化碳转化为甲烷。因为两种菌群只能在无氧的环境下存活,所以厌氧消化的反应器必须是密闭的。设计容器的时候同时也要考虑另外的一些因素,例如:温度、pH值和混合物搅拌。


    污泥也可以通过好氧消化稳定。这种消化基本上只能用于可生化污泥而不能用于初沉池污泥,伴随着二沉池和污泥浓缩池中污泥体积的减少,这个工艺需要不断的鼓气。好氧消化多应用于深度曝气系统。再者,好氧消化对环境条件不敏感,也不局限有流行变化。


    3
    处置


    污泥消化以后,污泥中的有机物能被去除并且能进一步的减少污泥体积。接下来,污泥需要处置。多种方法可以用来有效的处置污泥。其中包括焚烧、卫生填埋和用作化肥以及土壤改良剂。原污泥可以用来焚烧,可以有效地减少含水率。添加燃料可以用来引起和维持燃烧,城市垃圾也可能用来达到这个目标。原污泥和消化污泥也可以用卫生填埋来处置。


    污泥的土地应用实践了好几年,而现在只限于处理消化污泥。污泥的营养成分有利于植物成长,而其颗粒特性可用于土地改良。这些应用局限有饲料作物和非人类消费,而运用于支持可食用植物的可能性正在研究中。污泥土地应用的主要限制因素为植物富集金属毒性和水体富营养污染。污泥的应用可通过在流态时由喷淋器喷淋、沟渠导流或直接注入土壤。去水污泥可以由传统农用机械铺设在土地之上在和培养土壤。


    几种污泥处理的方法及优缺点分析



    1
    污泥的卫生填埋

    这种处置方法简单、易行、成本低,污泥又不需要高度脱水,适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题,尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体,如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷,若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。


    2
    污泥的直接土地利用

    污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点,被认为是最有发展潜力的一种处置方式,科学合理的土地利用,可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用于严重扰动的土地(如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地)的修复与重建,减少了污泥对人类生活的潜在威胁,既处置了污泥又恢复了生态环境。


    3
    污泥的焚烧

    湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍,没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难,而且在能耗上也是极不经济的。

    以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法之一,它能使有机物全部碳化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积;但是其缺点在于处理设施投资大,处理费用高,设备维护成本高,而且产生强致癌物质二恶英。


    污泥处理新技术


    1
    免费处理处置

    该技术创新采用污泥洗涤工艺,首先洗出污泥中有机物质,分离无机物质污泥土,再将有机污泥浓缩进行高温厌氧消化处理。


    沉淀污泥经过洗涤洗出污泥中一半固体无机污泥土,减少了一半生物处理量,节省工程投资和处理费用;


    单独处理有机污泥,去除了无机污泥土在反应器中的沉淀,减少了设备磨损和反应器的维护;


    沉淀污泥经过洗涤洗出污泥中大部分容易沉淀的重金属和无机污泥土,提高了有机肥的品质;洗涤出的污泥土还可生产路面彩砖、透水砖。


    其他创新工艺:超高温厌氧消化、多级厌氧消化、沼渣漂浮等,污泥生物处理速度提高了几倍和沼气产量提高20%以上。


    沉淀污泥生物处理系统,工程设计创新采用地埋式、紧密型、多级消化反应器设计,几个独立的厌氧消化反应器你中有我我中有你浑然一体,节省建筑材料,采用混凝土结构造价低廉。


    目前国内外现有的厌氧消化反应器普遍采用地上式结构,地上式结构能使配备设备便于维护和有利沼渣排放预防沼渣沉淀。


    该生物处理系统工程设计很好地解决了配套设备的维护和沼渣沉淀,系统配备设备少,只需要几台水泵,就是水泵坏了更换一台用不完20分钟,保证设备检修不停产;沉淀污泥经过洗涤去除了容易沉淀的无机污泥土,有机污泥经吹浮系统作用全部漂浮不会沉淀。地埋式厌氧消化反应器不仅投资少、不占用土地,而且还能防地震、防雷击和使用寿命长、减少消化系统的热量损失。


    以设计一个日处理600吨含水量80%的沉淀污泥洗涤、生物处理厂 为例,处理能力、污泥含水量与大连夏家河污泥处理厂(2010年全国示范工程第一名)完全相同,与其相比仅需要20%投资。


    处理厂日常运营费用较低,处理污泥产生的副产品沼气发电创收,沼渣制成有机肥料创收,污泥土生产路面彩砖、透水砖创收,生物处理沉淀污泥不要政府补贴资金和污水处理厂支出污泥浓缩费、运输费,还能获得可观的经济效益。


    处理厂日常营运费用较低与大连夏家河污泥处理厂相比,处理一吨含水量80%的沉淀污泥节省政府补贴资金135元(全国最低价)和污水处理厂支出的污泥浓缩费、运输费总计在200元以上。沉淀污泥洗涤、生物处理厂占用土地面积少,筹建在污水处理厂中,适合各种规模的污水处理厂,较小规模的污水处理厂可添加当地餐厨垃圾、化粪池垃圾、市政下水道污泥及周边企业、村镇小型污水厂污泥一起处理,增大处理规模实现盈利。


    目前国内外现有污泥处理技术还没有能够达到免费处理、处置污泥的水平。


    2
    石灰投加技术

    脱水后的污泥进入料斗,料斗中加入石灰和氨基璜酸,石灰投量为湿泥量的10%一15%,氨基璜酸的投量约为石灰投量的1%。由于氨基璜酸在反应过程中产生氨气,增强了整个工艺的杀菌效果,降低了反应温度。


    污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中搅拌后,由双螺旋进料机推入柱塞泵进料口,通过柱塞泵送入反应器,在70℃下停留30 min,输出的产品可达到美国EPA PART503 CLASS A标准。反应后的污泥泵送至料仓,密封容器中产生的气体经洗涤塔处理后排放。


    该工艺的特点:


    pH>12,延续时间长,杀菌彻底;高pH使大部分金属离子沉淀,降低了其可溶性和活跃程度;


    污泥的含固率可提高至30%;去除了污泥中的臭气,系统全密封,无环境污染;


    系统全自动,操作维护简单:加入少量氨基璜酸,减少了石灰用量和反应时间,降低了运行成本。


    3
    污泥碳化技术

    所谓污泥碳化,就是通过一定的手段,使污泥中的水分释放出来,同时又最大限度地保留污泥中的碳值,使最终产物中的碳含量大幅提高的过程(Sludge Carbonization o在世界范围内,污泥碳化主要分为3种。


    (1)高温碳化。


    碳化时不加压,温度为649—982℃。先将污泥干化至含水率约30%,然后进入碳化炉高温碳化造粒。碳化颗粒可以作为低级燃料使用,其热值约为8 360—12 540 kJ/kg(日本或美国)。技术上较为成熟的公司包括日本的荏原、三菱重工、巴工业以及美国的IES等。该技术可以实现污泥的减量化和资源化,但由于其技术复杂,运行成本高,产品中的热值含量低,目前尚未有大规模地应用,最大规模的为30删湿污泥。


    (2)中温碳化。


    碳化时不加压,温度为426—537℃。先将污泥干化至含水率约90%,然后进入碳化炉分解。工艺中产生油、反应水(蒸汽冷凝水)、沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物。该技术的代表为澳大利亚ESI公司。该公司在澳洲建设了1座100t/d的处理厂。该技术可以实现污泥的减量化和资源化,但由于污泥最终的产物过于多样化,利用十分困难。另外,该技术是在干化后对污泥实行碳化,其经济效益不明显,除澳洲一家处理厂外,目前尚无其他潜在的用户。


    (3)低温碳化。


    碳化前无需干化,碳化时加压至6—8 MPa,碳化温度为315℃,碳化后的污泥成液态,脱水后的含水率50%以下,经干化造粒后可作为低级燃料使用,其热值约为15 048~20 482 kJ/kg(美国)。


    该技术通过加温加压使得污泥中的生物质全部裂解,仅通过机械方法即可将污泥中75%的水分脱除,极大地节省了运行中的能源消耗。污泥全部裂解保证了污泥的彻底稳定。污泥碳化过程中保留了绝大部分污泥中热值,为裂解后的能源再利用创造了条件14t。

    污泥水解热干化技术污泥水热干化技术通过将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,可以同时改善脱水性能和厌氧消化性能。


    随水热反应温度和压力的增加,颗粒碰撞增大,颗粒间的碰撞导致了胶体结构的破坏,使束缚水和固体颗粒分离。


    经过水热处理的污泥在不添加絮凝剂的情况下机械脱水的含水率大幅度降低。


    污泥的水解宏观上表现为挥发性悬浮固体浓度减少和COD、BOD以及氨氮等浓度增加。水热干化技术采用浆化反应器,通过闪蒸乏汽返混预热浆化、蒸汽与机械协同搅拌,提高了系统的处理效率;在水热反应器中,采用蒸汽逆向流直接混合加热的方式,强化了传质传热过程,可以避免局部过热结焦碳化:在连续闪蒸反应器中,实现了系统能量的有效回收。


    4
    微生物水解干化蛋白提取

    污泥微生物通过水解破壁处理后,其胞内蛋白质和水分得以释放,再经过固液分离后,可到含水率35-45%(减量70%以上)、有机物消减40-50%的污泥残渣和可资源化利用的含蛋白液体。目前天津裕川环境在该方面已取得一定成绩。


    微生物蛋白提取流程图


    污泥经水解处理后,其含蛋白液体经浓缩后可作为蛋白发泡剂和有机肥等利用,污泥残渣可用做覆土、绿化土、土壤改良剂和建筑材料等。


    微生物蛋白提取后端处置路线


    值得注意的是,蛋白质提取工艺中保证了重金属不会进入蛋白质,而蛋白可以用于工业制品,也可以进入农业,但这些也都要企业自身完成产业链整合的工作。目前裕川环境的污泥蛋白质提取工艺已成功运用,后期有望通过产业链上企业间的有机协调,打通蛋白进入农业的后端产业链。


    5
    热水解+厌氧消化

    热水解预处理技术是以含固率15%~20%的脱水污泥为对象进行的厌氧消化技术。


    具体而言,该工艺是通过高温高压热水解预处理,以高含固的脱水污泥(含固率15%~20%)为对象的厌氧消化技术。


    工艺采用高温(155℃~170℃)、高压(6bar)对污泥进行热水解与闪蒸处理,使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解、并破解污泥中微生物的细胞壁,强化物料的可生化性能,改善物料的流动性,提高污泥厌氧消化池的容积利用率、厌氧消化的有机物降解率和产气量,同时能通过高温高压预处理,改善污泥的卫生性能及沼渣的脱水性能、进一步降低沼渣的含水率,有利于厌氧消化后沼渣的资源化利用。此工艺已在欧洲国家得到规模化工程应用。


    与传统消化相比,该工艺具备以下特色:


    (1)有机物转化率高

    (2)无害化水平提高,完全杀灭病原菌,泥饼达到A级;

    (3)PH略高,可降低沼气中的H2S和CO2浓度,使CH4含量提高;

    (4)减少污泥体积,提高污泥稳定性。


    来源:化工707?


    温馨提示:中国给水排水2017年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会(第八届)

    主管单位:住房和城乡建设部

    主办单位: 《中国给水排水杂志社有限公司? ?

    ? ?????????中国市政工程华北设计研究总院有限公司

    本次会议已开始征集论文和联合主办 协办赞助单位?。

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