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中圖分類號:X505 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(a)-0093-02
1 污泥處理的緊迫性
隨著人們生活水平的不斷提高。生活所產(chǎn)生的污水也在不斷的增加。青浦污水處理廠建廠后,經(jīng)過二期,三期的擴建,日處理污水量規(guī)模從剛開始的7 500噸/d上升到3.5萬噸/d。而隨之產(chǎn)生的污泥量也在不斷的上升。污水處理廠所產(chǎn)生的污泥中的含水率高,還含有大量病菌、病原體、寄生蟲卵以及汞等重金屬和一些難以降解的有毒有害以及致癌物質(zhì)。此外,這些污泥容易腐爛,有濃烈臭味,運輸也較為不便。如果只對污泥進行簡單的掩埋甚至棄置,而不經(jīng)過妥善處理,將對地下水,土壤等造成二次污染,危害人類身體健康。由此,如何妥善處理污泥成了急需解決的問題[1]。
2 污泥的分類
(1)初次沉淀污泥:由初沉池沉淀產(chǎn)生的污泥。
(2)剩余活性污泥及腐殖污泥:經(jīng)過活性污泥法或者生物膜法后,由二沉池產(chǎn)生的污泥。前者稱為剩余活性污泥,后者為腐殖污泥。
(3)消化污泥:初沉池和二沉池中的污泥經(jīng)過厭氧或好氧消化穩(wěn)定處理后的污泥。
(4)化學污泥:經(jīng)過化學處理污水后所產(chǎn)生的污泥。
(5)有機污泥:富含有機物的污泥。
(6)無機污泥:主要成分為無機物的污泥,即泥渣。
3 常見的污泥處理方法
3.1 污泥的集中填埋
這種處理方法由于只需將污泥進行填埋,所以不需要對污泥進行高度脫水,比較簡單、易行、而且成本低。但是填埋需要占用大量寶貴的土壤,并且極有可能對地下水及土壤造成二次污染。由于不需要進行脫水,填埋中極易產(chǎn)生滲濾液,如果處理不當,將對地下水環(huán)境及周邊的土壤造成嚴重污染。另外填埋場還極易產(chǎn)生甲烷氣體,不采取適當措施會引起燃燒和爆炸。污泥的集中填埋比較適合污水處理廠產(chǎn)生的剩余回流污泥的處理[2]。
3.2 污泥的農(nóng)用
污泥的農(nóng)用是指利用污泥來對需要復墾的土地(如垃圾填埋場,森林采伐場,礦場用地和一些地表嚴重破壞的地區(qū)土地)進行修復與重建。此處置方法投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉(zhuǎn)化成土壤改良劑等優(yōu)點,是一種極有發(fā)展?jié)摿Φ奶幹梅椒?。用科學的方法對土地進行合理的利用,從而減少污泥對人類生活的潛在威脅,也減少了污泥帶來的負面效應,既使污泥得到了良好的處置又不破壞生態(tài)環(huán)境。但對污泥中的重金屬、病原菌及有害物質(zhì)有一定的要求。
3.3 污泥的焚燒
污泥的焚燒只能用于干化后的污泥。對于污泥而言,焚燒是最徹底的污泥處理方法。焚燒可以將污泥中的病菌、病原體殺滅,將有毒、有害物質(zhì)氧化分解。將有機物碳化,還可以最大限度的減少污泥的體積。污泥焚燒后的產(chǎn)物,還可以制成磚,水泥等建筑材料。但是由于對污泥進行焚燒十分困難,處理設施投資大,處理費用高。另外在焚燒過程中所產(chǎn)生的一些有害氣體也會造成空氣污染。
3.4 污泥機械脫水
污泥機械脫水是將濃縮后的污泥,在靜、動態(tài)混合器中與一定濃度的絮凝劑充分混合后,使污泥中的微小固定顆粒凝聚成體積較大的絮狀團塊。絮狀團塊經(jīng)由壓濾機壓濾后,達到泥、水分離,最終被擠壓成濾餅排出[3]。濾餅體積通??梢詼p少到原來污泥體積的1/4左右,更便于運輸利用。污泥機械脫水后,濾餅除了含水率與相關的物理特性有變化,其化學、生物等方面性質(zhì)并不發(fā)生變化。而污泥干燥也能使污泥體積減少到原來體積的1/5~1/4,但是污泥干燥是將污泥加熱焚燒,不僅僅是脫水,還具有熱處理效應,因此能去除污泥中病菌、病原體及有害物質(zhì)??梢姡勰喔稍锾幚聿粌H改變了污泥的物理特性,還改變了污泥的化學、生物特性。
4 污泥處理的其他技術
4.1 堆肥
堆肥是指在污泥中的微生物進行發(fā)酵的過程中,在其中加入一定比例的膨松劑和調(diào)理劑(如玉米桿、稻草、木屑、礱糠、麩皮等),在潮濕環(huán)境下利用微生物群落對多種有機物進行氧化分解并轉(zhuǎn)化為富含植物營養(yǎng)物的類腐殖質(zhì),即肥料。對含水量低的污泥采用好氧發(fā)酵制肥,一方面,將污泥中的有機物轉(zhuǎn)化為有用的肥料,另一方面,反應的最終代謝物是二氧化碳、水和熱量,熱量可以降低物料的含水率,有效地去除病菌、病原體、寄生蟲卵。
4.2 污泥的穩(wěn)定化
污泥的穩(wěn)定化一般指厭氧消化,厭氧消化是在無氧條件下依靠厭氧菌作用,使污泥中有機物分解的厭氧生化反應,是一個極其復雜的過程。厭氧分解過程中產(chǎn)生大量氣體,主要成分為甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氫等。
4.3 微生物處理技術
微生物處理技術是指用制造的適合的微生物菌劑來消化污泥。利用微生物處理污泥的技術前景廣闊,現(xiàn)有的微生物處理技術,如封閉式微生物好氧發(fā)酵,則制造出了適合處理污泥的微生物菌劑。利用這些菌劑,能有效地將污泥轉(zhuǎn)化為有機肥或附加值更高的生物農(nóng)藥,充分利用了污泥的特性。利用微生物好氧發(fā)酵,還能消除污泥的惡臭,有效控制污泥的二次污染。
4.4 生物處理技術
生物處理技術是指利用一些生物的習性,來達到處理污泥中的易腐有機垃圾,常見的生物處理技術是利用蚯蚓來處理。由于蚯蚓喜捕食含有氮素類、碳素類物質(zhì)以及無機物和纖維性的物質(zhì),所以基本可以把全部的物質(zhì)活用為飼料。而這項技術比較簡單,操作比較方便,費用相對低廉,又無污染排放,還能獲得優(yōu)質(zhì)有機肥料和高級蛋白原料。但是如何將這些物質(zhì)直接加以利用,從技術上來說還不夠成熟,但從整體投資效益來說,生物處理技術比設置填埋場或焚化發(fā)電廠劃算,又可避免支付長期的運行費用、維修費用等;而建造填埋場需要3~5倍的投資,建造焚化廠更要十倍的花費。
5 污泥處理方面的建議
一方面,各地區(qū)應根據(jù)本地區(qū)的實際情況,在兼顧生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟效益平衡的前提下,客觀地、全面地論證各種方案實施的可行性,不能照抄照搬其他地區(qū)的處理方法。比如,在中、小城鎮(zhèn),可采取填埋、直接利用、焚燒及機械脫水后制肥等方法,因地制宜,充分利用本地區(qū)的資源。而在大、中城市,可對污泥進行二次加工,進行污泥脫水、濃縮、制肥、污泥干燥、制磚等,還可建立污泥消納池和無害化處理場。而一些郊縣污水處理廠,由于污水進水基本以生活污水為主,如離周圍農(nóng)田較近,產(chǎn)生的污泥量又小,則可以對污泥做適當?shù)臒o害化處理后用于農(nóng)田。
另一方面,加強公眾的環(huán)境保護意識,讓公眾參與進來,從源頭上控制,減少城市污泥的形成量。積極引導公眾認識發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟模式的作用,努力引導他們樹立正確的消費觀,鼓勵公眾使用綠色產(chǎn)品,減少一次性產(chǎn)品的使用,逐步形成良好的保護環(huán)境的生活方式。各地政府應重點推廣污泥無害化、資源化、生態(tài)化目標的試點項目,努力實現(xiàn)各種生活垃圾家庭分類,從源頭上對各種垃圾進行控制。各地政府應加強環(huán)境監(jiān)督力度,節(jié)約、合理、充分利用資源,提高資源的利用價值,減少廢水和廢渣的排放。各地政府應制定優(yōu)惠政策、大力發(fā)展環(huán)保事業(yè),在加強環(huán)境監(jiān)管措施的同時,應積極采取有效優(yōu)惠政策,鼓勵和扶持企業(yè)發(fā)展污泥處理產(chǎn)業(yè),使城市污泥處理公益事業(yè)向有盈利的處理產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。
6 結(jié)語
污水廠所產(chǎn)生的城市污泥雖然是城市污染物,給環(huán)境和人體健康帶來很大危害。不過隨著環(huán)保力度的加強、公眾環(huán)境保護意識的加強及人們對已有污泥處理技術不足之處的進一步認識,世界各國都在致力于發(fā)展新技術,爭取找到更經(jīng)濟、更合理的污泥處理方案。相信不久的將來污泥不再是問題,而是可利用的資源,隨著資源的循環(huán)利用,人們生活的環(huán)境將更加和諧美好。
參考文獻
[1] 白鵬,宋孝玉.基于模糊綜合評判的西安市地下水資源承載能力評價[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010(2).
[2] 楊軍,郭廣慧,陳同斌,等.中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢[J].中國給水排水,2009(13).
關鍵詞:污水污泥處理處置 污泥處理工藝 污泥土地利用 污泥堆肥
表1 國內(nèi)已建城市污水處理廠污水污泥處理工藝
序號
污泥處理流程
應用比例
1
濃縮池 最終處置
21.63%
2
雙層沉淀池污泥 最終處置
1.35%
3
雙層沉淀池污泥 干化場 最終處置
2.70%
4
濃縮池 消化池 濕污泥池 最終處置
6.76%
5
濃縮池 消化池 機械脫水 最終處置
9.46%
6
濃縮池 濕污泥池 最終處置
14.87%
7
濃縮池 兩相消化池 濕污泥池 最終處置
1.35%
8
濃縮池 兩級消化池 最終處置
2.70%
9
濃縮池 兩級消化池 機械脫水 最終處置
9.46
10
初沉池污泥 消化池 干化場 最終處置
1.35%
11
初沉池污泥 兩級消化池 機械脫水 最終處置
1.35%
12
接觸氧化池污泥 干化場 最終處置
1.35%
13
濃縮池 消化池 干化場 最終處置
1.35%
14
濃縮池 干化場 最終處置
4.05%
15
初沉池污泥 濃縮池 兩級消化池 機械脫水 最終處置
1.35%
16
濃縮池 機械脫水 最終處置
14.87%
17
初沉池污泥 好氧消化 濃縮池 機械脫水 最終處置
2.70%
18
濃縮池 厭氧消化 濃縮池 機械脫水 最終處置
1.35%
注:表中未注明的污泥均為活性污泥。
表2 幾種濃縮方法的比能耗和含固濃度
濃縮方法
污泥類型
濃縮后含水率(%)
比能耗
干固體(Kw·h/t)
脫除水(Kw·h/t)
重力濃縮
初沉污泥
90~95
1.75
0.20
重力濃縮
剩余活性污泥
97~98
8.81
0.09
氣浮濃縮
剩余活性污泥
95~97
131
2.18
框式離心濃縮
剩余活性污泥
91~92
211
2.29
無孔轉(zhuǎn)鼓離心濃縮
剩余活性污泥
92~95
117
1.23
從表中可以看出,初沉污泥用重力濃縮法處理最為經(jīng)濟。對于剩余污泥來說,由于剩余活性污泥濃度低,有機物含量高,濃縮困難,采用重力濃縮法效果不好,而采用氣浮濃縮、離心濃縮則設備復雜,費用高,也不適合中國國情。所以,目前國內(nèi)推行將剩余活性污泥送回初沉池與初沉污泥共同沉淀的重力濃縮工藝,利用活性污泥的絮凝性能,提高初沉池的沉淀效果,同時使剩余污泥得到濃縮。國內(nèi)污水廠對此進行了試驗研究,表明這種工藝的初沉池出水水質(zhì)好于傳統(tǒng)工藝[4]。因此,國內(nèi)當前將重力濃縮法作為主要的污泥濃縮方法,圖1為國內(nèi)污水廠所采用的污泥濃縮方法情況。
由于國內(nèi)經(jīng)濟狀態(tài)和資金短缺,且污泥中有機物含量低,所以重力濃縮法仍然將是國內(nèi)今后主要污泥減容手段。
1.1.3 污泥穩(wěn)定
國內(nèi)目前常用的污泥穩(wěn)定方法是厭氧消化,好氧消化和污泥堆肥也有部分被采用,并且污泥堆肥正處于不斷研究階段,而熱解和化學穩(wěn)定方法或者是由于技術的原因或者是由于經(jīng)濟、能耗的原因而很少被采用[5]。圖2為上述幾種污泥穩(wěn)定方法在國內(nèi)所占的比例。
1.1.4 污泥脫水
國內(nèi)現(xiàn)有的污泥脫水措施主要是機械脫水,而干化場由于受到地區(qū)、氣候條件的限制很少被采用。圖3為幾種污泥脫水技術在國內(nèi)所占的比例。
1.2 國內(nèi)城市污水污泥處理中存在的問題
國內(nèi)城市污水污泥的處理起步較晚,其中也存在許多問題,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1.2.1 污泥處理率低、工藝不完善
我國存在著重廢水處理,輕污泥處理的傾向。很多城市未把污泥的處理作為污水廠的必要組成部分,往往是污水處理廠建成后,相當長的時間后才建污泥處理系統(tǒng),造成我國城市污水污泥處理率很低。從表1的工藝中也可以看出,國內(nèi)城市污水廠的污泥處理工藝是很不完善的。污泥經(jīng)過濃縮、消化穩(wěn)定和干化脫水處理的污水廠僅占上述城市污水廠的25.68%。這說明我國70%以上的污水廠中不具有完整的污泥處理工藝。不具有污泥穩(wěn)定處理的污水廠占55.70%,大量未經(jīng)過穩(wěn)定處理的污水污泥將對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的二次污染。不具有污泥干化脫水處理的污水廠約占48.65%。污泥經(jīng)濃縮、消化后,尚有約95%~97%含水率,體積仍然很大。這樣龐大體積的污泥如果不經(jīng)過污泥的干化脫水處理,將為運輸及后續(xù)處置帶來許多不便。
1.2.2 污泥處理技術設備落后
當前我國有些污水處理廠所采用的污泥處理技術已經(jīng)是發(fā)達國家所擯棄的技術,其水平還停留在發(fā)達國家的70、80年代的水平,有的甚至是國外的60年代的水平。而且有些污泥處理技術根本不合乎國內(nèi)的污水污泥特性,對所采用的技術缺乏必要的調(diào)查研究。污泥處理設備也比較落后,性能差、效率低、能耗高,專用設備少,未能形成標準化和系列化。因此,限制了我國污泥處理技術的提高和發(fā)展。
1.2.3 污泥處理管理水平低
很多已建成的污泥處理設施不能正常運行,除技術水平外,管理水平低也是重要因素。大部分污水廠的管理人員和操作人員的素質(zhì)較差,缺乏管理經(jīng)驗,不能有效地組織生產(chǎn),加上技術人員少,各個專業(yè)不配套,所以一旦生產(chǎn)上出現(xiàn)問題,不知如何處理,有的污水處理廠的污泥處理系統(tǒng)只好長期停止運行。提高污水廠的管理水平,早日實現(xiàn)科學管理是保證污水廠污泥系統(tǒng)長期運轉(zhuǎn)的關鍵所在。
1.2.4 污泥處理設計水平低
我國排水事業(yè)有很大發(fā)展,積累了較為豐富的污水處理設計經(jīng)驗,并培養(yǎng)了大批設計人材。但在污泥處理方面,我國還缺乏實踐經(jīng)驗和設計經(jīng)驗,尤其是污泥處理系統(tǒng)的整體水平還比較低,從已建成的污水處理廠的污泥處理裝置看,運行工況不佳,不能保證長期運行,很多廠的裝置建成后,又進行較大的技術改造,造成人力、物力和財力的極大浪費。
1.2.5 污泥處理投資低
國內(nèi)污泥處理投資只占污水處理廠總投資的20%~50%,而發(fā)達國家污泥處理投資要占總投資的50%~70%。
1.3 我國城市污水污泥處置的狀況及分析
城市污水污泥的處置途徑包括土地利用、衛(wèi)生填埋、焚燒處理和水體消納等方法,這些方法都能夠容納大量的城市污水污泥,但因國家的不同而應用情況有所不同。我國自80年代初第一座污水處理廠天津紀莊子污水處理廠建成投產(chǎn)后,污泥即由附近郊區(qū)農(nóng)民用于農(nóng)田。其后北京高碑店等污水處理廠的污泥也均用于農(nóng)田。隨著城市污水污泥產(chǎn)生量和污水處理廠的逐漸增多,目前我國已開始將污水處理廠污泥用于土地填埋和城市綠化,并將污泥作基質(zhì),制作復合肥用于農(nóng)業(yè)等。但在國內(nèi),總的狀況還是以污泥土地利用的形式為主,將污泥用于農(nóng)業(yè)??捎捎趪鴥?nèi)在污泥管理方面對污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機物等理化指標及臭氣等感官指標控制的重視程度還不夠高,因此限制了對污泥的進一步處置利用,圖4為幾種污泥處置技術在國內(nèi)所占的比例。
國內(nèi)的污泥處置,即最終出路存在嚴重問題,從上圖可以看到仍有13.79%的污泥沒有任何處置,這將為環(huán)境污染帶來巨大危害。污泥散發(fā)的臭氣污染空氣,病原菌對人類健康產(chǎn)生潛在威脅,重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統(tǒng)。造成這種現(xiàn)象的原因可以歸納如下:由于國內(nèi)污泥處理處置的起步較晚,許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規(guī)劃。造成很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所;我國污泥利用的基礎薄弱,人們對污泥利用的認識存在嚴重不足,對污泥的最終處置問題缺乏關注,給一些有害污泥的最終處置留下了隱患;污泥的利用率不是很高,仍有一部分的污水廠污泥只經(jīng)貯存即由環(huán)衛(wèi)部門外運市郊直接堆放,尤其是國內(nèi)一些南方城市很多采用這種方式。這樣的處置方式既影響了污水廠的正常運行,同時污泥的隨意堆放又可能產(chǎn)生二次污染,也造成污泥資源的浪費。因此,我國當前面臨的問題是盡快發(fā)展污泥處置技術來解決不斷增長的污水污泥。
2 我國城市污水污泥處理處置對策
2.1 我國城市污水污泥處理途徑
從國內(nèi)今后的發(fā)展趨勢來看,其城市污水處理將形成以國家投資的大型污水處理廠為主,各地區(qū)根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展狀況投資興建的不同規(guī)模污水處理廠并存的局面,因此對污水廠污泥的處理應根據(jù)污水廠所處的環(huán)境位置、處理規(guī)模、資金來源、經(jīng)濟技術水平來確定適合中國國情的工藝方法和技術設備等。
污泥處理的目的是使污泥減容化、穩(wěn)定化、無害化及綜合利用。對于國內(nèi)城市的各類污水處理廠來說,應該不斷完善其污水污泥處理工藝,選擇包括污泥濃縮、厭氧消化、脫水等較完善的污泥處理工藝,并積極開發(fā)性能良好的、國產(chǎn)的污泥濃縮、穩(wěn)定和脫水的裝置和機械,以提高污泥的含固率,使后續(xù)的污泥處置和綜合利用能順利進行。就選擇污水污泥濃縮技術來說,由于國內(nèi)城市污水污泥中有機物含量低,所以采用重力濃縮仍然是一種經(jīng)濟、有效的污泥減容方法。污泥脫水的方法主要包括自然干化和機械脫水,而自然干化由于受到氣候、地區(qū)的限制而很少被采用。污泥的機械脫水能有效降低污泥體積,為污泥的后續(xù)處置打下良好基礎?,F(xiàn)在常用的機械脫水技術有板框壓濾脫水、帶式壓濾脫水和離心脫水等,在實際運行中各有其優(yōu)缺點,同時污泥的性質(zhì)對脫水效果影響很大,因此對機械脫水方法的選擇應根據(jù)污水廠工藝、運行的特點和污泥處理處置的要求而定。污泥處理時采用不同的穩(wěn)定方法對整個污水處理的工藝選擇和技術經(jīng)濟比較有舉足輕重的影響,典型的穩(wěn)定方法有厭氧消化、好氧消化和堆肥等的生物穩(wěn)定法及投加石灰的化學穩(wěn)定法。對目前國內(nèi)現(xiàn)有的情況來說,應考慮采用基建投資少、運行管理費用低、簡易高效的污泥穩(wěn)定方法。污泥的中溫厭氧消化法為國內(nèi)的部分污水處理廠所采用,它不僅能將污泥中的有機物降解,同時殺死部分病原菌和寄生蟲(卵),從而使污泥達到穩(wěn)定化以及部分無害化,而且消化產(chǎn)生的沼氣還可作能源回收。不過該法投資大,操作管理嚴格,對工藝技術及安全運行的要求也較高,這對國內(nèi)大型的污水處理廠來說是可行的,而對于國家缺乏技術經(jīng)濟優(yōu)勢的小型污水處理廠,采用污泥厭氧消化作為污泥穩(wěn)定、無害化措施是不可行的。筆者認為,對于小型污水處理廠,一是在選擇污水處理工藝時,可選擇延時曝氣法(如采用氧化溝),由于該工藝產(chǎn)生的污泥隨著泥齡的增長,有機物分解趨于完善,揮發(fā)分含量隨之減少,其能量也逐漸降低,污泥趨于穩(wěn)定。當污泥齡足夠長時,其好氧穩(wěn)定的結(jié)果與厭氧消化穩(wěn)定的結(jié)果很接近[6]。二是采用生污泥直接脫水后進行好氧堆肥的方法,好氧堆肥是利用微生物的作用,將污泥轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)的過程,可消除污泥惡臭,堆肥后污泥穩(wěn)定化、無害化程度高,是經(jīng)濟簡便,高效低能耗的污泥穩(wěn)定化無害化替代技術。
2.2 污泥堆肥是符合中國國情的污泥穩(wěn)定技術
污泥農(nóng)用前最好進行堆肥化處理,目的是經(jīng)過生物降解作用,使植物養(yǎng)分形態(tài)更有利于植物的吸收,另一方面還可消除臭味、殺死病原菌和寄生蟲。
目前世界各國普遍采用的堆肥方法有靜態(tài)和動態(tài)堆肥兩種,如自然堆肥法、圓柱形分格封閉堆肥法、滾筒堆肥法、豎式多層反應堆肥法以及條形靜態(tài)通風等堆肥工藝,這些方法都在不斷發(fā)展和完善。
近年來,國內(nèi)先后建成了一些機械化程度較高的堆肥廠,如無錫、杭州、武漢、上海等地的機械化堆肥技術包括較完整的前處理、發(fā)酵、后處理工藝和設備,其堆肥技術在產(chǎn)品質(zhì)量、運行操作可控性、環(huán)境質(zhì)量等方面的指標都達到了較高水平。天津市污水處理研究所在紀莊子污水處理廠進行的污泥高溫堆肥的試驗和研究中,探索出了一套少加甚至不加調(diào)節(jié)劑、簡單而便于操作管理的污泥堆肥工藝,同時提出了工藝流程和技術參數(shù),為生產(chǎn)線的設計與建設提供了技術依據(jù)。以堆肥處理前、后消化污泥的提取液為試驗液,以草履蟲為試驗對象所進行的綜合毒性研究表明,兩者的半致死濃度相差近10倍,說明堆肥對毒性有機物的降解效果是顯著的[7]。
1997年北京市環(huán)境保護科學研究院總結(jié)多年研究成果,吸取國內(nèi)外各類機械堆肥裝置的優(yōu)點設計、研制了污泥動態(tài)發(fā)酵器,該裝置效率高、能耗低,便于操作管理和設備化。根據(jù)所研制的設備,提出以污泥動態(tài)發(fā)酵器為核心的污泥制復合肥新工藝路線,建成了1條年產(chǎn)5000t復合肥生產(chǎn)的裝置。生產(chǎn)線包括污泥動態(tài)發(fā)酵器、混合攪拌器、圓盤造粒機、烘干機、篩分機等組成,運行以后設備穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟效益明顯。該研究提出的污泥動態(tài)發(fā)酵無害化及污泥制肥工藝,將在北京市高碑店等污水處理廠的污泥處理處置中得到應用,對于解決北京市的污水污泥處置問題,會起到很好的作用??梢哉f,該項技術的成果轉(zhuǎn)化和推廣應用已經(jīng)有了良好的開端[8]。
2.3 污泥土地利用是符合中國國情的處置方法
一般來說,各國家對于污泥處置方式的選擇應兼顧到環(huán)境生態(tài)效益與處置成本、經(jīng)濟效益之間的平衡。一種有效的、適合本國具體情況的污泥處置方法應該是在環(huán)境上衛(wèi)生、社會上被接受及經(jīng)濟上有效的方法。污泥土地填埋對污泥的土力學性質(zhì)要求較高,需要大面積的場地和大量的運輸費用,地基需作防滲處理以免污染地下水,填埋場的廢氣可能污染環(huán)境等,近年來污泥填埋處置所占比例越來越??;焚燒法的技術和設備復雜、耗能大、費用較高,并且有大氣污染問題;污泥投海受到地理位置和國際海洋有關公約的限制以及對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈已造成威脅,中國政府已于1994年初接受三項國際協(xié)議,承諾于1994年2月20日起不在海上處置工業(yè)廢物和污水污泥;污水污泥用作建材是近年處于研究階段的新課題,尚有許多技術難題需要解決。因此,上述幾種方法的使用在我國受到限制。
從污泥的成分看,其中有機物、氮、磷等的含量均高于一般農(nóng)家?guī)?,還含有鉀及其它微量元素[9]。若施用于土地中,對土壤物理、化學及生物學性狀有一定的改良作用。污泥中的有機物質(zhì)可明顯改善土壤的結(jié)構(gòu)性,使土壤的容重下降,孔隙增多,土壤的通氣透水性和田間持水量提高[10 11],從而改善土壤的物理性質(zhì)。施用污泥也可提高土壤的陽離子交換量,改善土壤對酸堿的緩沖能力,提供養(yǎng)分交換和吸附的活性位點,從而提高土壤保肥性[12]。污泥中豐富的各種養(yǎng)分,明顯地增加土壤氮、磷養(yǎng)分,并能有效地向植物提供養(yǎng)分[11],減少化學肥料的施用量,從而可降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。此外,污泥可以使土壤中微生物量增加和代謝強度提高而改變土壤的生物學性狀,所以污泥土地利用是適合我國目前的經(jīng)濟發(fā)展狀況是一種積極的、生產(chǎn)性的污泥處置方法[13 14]。同時,我國是一個發(fā)展中的國家,又是一個農(nóng)業(yè)大國,其廣闊的土地資源是發(fā)展污水污泥土地利用的天然優(yōu)勢。因此,無論從經(jīng)濟因素還是從肥效利用因素出發(fā),污泥的土地利用特別是污泥的農(nóng)用都是一種符合中國國情的處置方法。這種處置方法一方面可以為國內(nèi)污水廠污泥找到一條根本出路,另一方面還可緩解我國農(nóng)村資源的短缺。
2.4 污泥土地利用應注意的問題
2.4.1 加強病原菌和寄生蟲的控制
城市污水處理廠污泥中含有大量的病原微生物和寄生蟲,如不加以控制,則污泥在土地利用或使用過程中會對人畜的健康造成危害。因此污泥在處置或利用前進行高、中溫好氧法或厭氧法處理或采用輻射處理是不可或缺的環(huán)節(jié)。
2.4.2 重視對污泥中重金屬及有毒有機物的控制
污水污泥中的重金屬和有機污染物含量已成為污泥土地利用的重要限制因素,污泥中往往含有大量的銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞等重金屬和許多種有毒有機物,若農(nóng)田中長期施用會導致土壤污染,它們被農(nóng)作物吸收后又通過食物鏈進入人體,從而影響人體健康。盡管國內(nèi)城市污水廠的污水以生活污水為主,但國內(nèi)城市污水污泥中重金屬含量還是有部分超過農(nóng)用標準[2 15]。因此,將污泥作土地利用時,應特別注意污水污泥中重金屬超標問題。污泥中有機污染物的研究工作已經(jīng)在發(fā)達國家開展了很多年,但我們在這方面的研究工作還不是很多。然而,很少研究工作并不意味著我國的污水污泥中不含或少含有機污染物。北京高碑店污水處理廠的污泥中已經(jīng)檢測到35種含氮芳香族化合物,并有7種已經(jīng)定量化[16]。因此,在污水污泥中有機污染物與重金屬這兩個領域的研究工作還有很多要做,包括污泥中有機污染物和重金屬的表現(xiàn)形式以及污泥處理過程中它們的變化及對土壤-污泥系統(tǒng)的影響。這樣才可以很好地解決污泥中污染物對環(huán)境及人類健康造成的影響。然而,污泥質(zhì)量根源于污水廠處理的污水的質(zhì)量,因此也要從污染源著手,降低進入城市污水的重金屬及其它有毒物質(zhì)的濃度,即必須使排入城市污水管道的工業(yè)廢水水質(zhì)符合《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》(CJ18-86)。
2.4.3 污泥的施用量
污水污泥的農(nóng)業(yè)利用,不僅可以消除污泥對環(huán)境的污染,也可使其資源化而提高作物產(chǎn)量。但是,不合理的施用污泥,很可能導致土壤中重金屬元素的積累,造成土壤資源的污染和危害人類的健康。一般來說某塊農(nóng)田適用污泥數(shù)量有一定限度,當達到這一限度時,污泥的農(nóng)用就應停止一段時間后再繼續(xù)進行。具體的污泥施用量應在調(diào)查研究的基礎上,根據(jù)氣候條件、地理環(huán)境、作物種類及土壤同化能力制定適合本地區(qū)特點的污泥施用額定負荷量,以確保污泥的農(nóng)田施用安全。
2.4.4 制定完善標準和法律法規(guī),推廣與普及環(huán)境知識
許多發(fā)達國家已對污泥的處置利用制定了法律法規(guī),對污泥的標準、施用地點的選擇、水源的保護、病原菌的控制、重金屬的允許施入量、運輸?shù)榷甲髁讼鄳囊?guī)定。目前,我國關于污泥施用的標準和法律法規(guī)還不健全,比如污泥農(nóng)業(yè)利用中關于重金屬的控制標準只是在研究小麥的基礎上建立起來的,很明顯這樣會存在片面性,因此這樣的標準有待于在科學研究的基礎上進一步完善。另一方面是要向社會各界大力傳播環(huán)保知識。污泥土地中的一個重要問題是,要讓廣大的污泥用戶了解科學施用污泥的利益和盲目施用污泥的危害,自覺地遵守污泥土地利用的環(huán)境法律法規(guī)和科學施用技術規(guī)范。
3 結(jié)語
隨著我國工業(yè)和城市的發(fā)展,污水處理率的提高,其產(chǎn)生量必然越來越大。從目前情況來看,國內(nèi)污泥處理利用技術還比較落后,污泥處理率還比較低,人們對污泥處理處置必要性認識還不夠,污泥的處理處置存在嚴重的不足,許多問題亟待解決。同時,我國是一個農(nóng)業(yè)大國,將經(jīng)過堆肥穩(wěn)定化后的污泥進行土地循環(huán)利用,應該是國內(nèi)污泥處置利用較有發(fā)展前景的一種途徑。為了解決國內(nèi)污泥處理處置中存在的問題,充分利用污泥這種資源,減少環(huán)境公害,我國必須大力發(fā)展污泥處理處置和利用的各種技術。
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關鍵詞:污泥;處置;綜合利用;資源化
城市污水處理后所殘剩的污泥中含有大量無機及有機固體污染物和病原微生物及寄生蟲卵重金屬和有毒有害物質(zhì);而且污泥含水率高、體積大,給堆放和運輸帶來困難。如果處理不當或不規(guī)范處理,如隨意棄置,農(nóng)地濫用等,將對生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅。污泥該如何處理和合理利用,一直為世界各國所研究。
一、污泥處置與利用現(xiàn)狀
隨著污泥量的大幅度上升,污泥處理和利用方法的研究已越來越深入, 一般采用濃縮、消化、脫水、干化等工藝處理后有效利用,主要為農(nóng)用、填埋、投海(現(xiàn)已禁用) 、焚燒等方法處置,或用其中某幾種方法組合處置。
目前全國污泥的處置處于十分窘迫的狀況,大部分污水處理廠的污泥并沒有得到真正有效的處置,從而造成污染的轉(zhuǎn)移;與污水處理相比,污泥處理嚴重脫節(jié),存在處理率低、工藝不完善、技術單一、裝備水平落后、處置保障率低、二次污染風險大等問題。
二、污泥處理和處置的原則
污泥處理和處置的原則,主要分以下四個方面:
(1) 減量化: 初沉污泥的含水率一般都達95%(質(zhì)量分數(shù)) 左右,體積也較大,不利于貯存、運輸。因此污泥最終處理前進行減量化,以降低污泥處理的費用,是十分重要的環(huán)節(jié)。
(2) 穩(wěn)定化:污泥中有機物含量一般達60%~70%(質(zhì)量分數(shù)) ,會發(fā)生厭氧降解,并產(chǎn)生腐爛和惡臭,通過穩(wěn)定化處理,處置后不再產(chǎn)生污泥的進一步降解,從而避免產(chǎn)生二次污染。
(3) 無害化: 初沉污泥中,含有大量的病原菌、寄生蟲卵、病毒、難降解有機物和重金屬離子等有毒有害物質(zhì)。因此污泥處理必須達到無害化、衛(wèi)生化的要求。
(4) 資源化;在污泥的處理過程中,應以保護環(huán)境為目的,使污泥變害為利,對其進行綜合利用。如制肥料、制建材、制燃料、制沼氣等。
三、污泥處理和處置的方法
為了實現(xiàn)污泥處理的目的,常采用污泥的濃縮、調(diào)理、干化與脫水、穩(wěn)定及最終處置等工藝對污泥進行處理。
3.1 污泥的濃縮濃縮的目的是初步降低污泥的含水率,縮小污泥的體積,為后續(xù)的處理處置創(chuàng)造有利條件。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮法、氣浮濃縮法、離心濃縮法。
3.2 污泥的調(diào)理通過調(diào)理可以改變污泥的組織結(jié)構(gòu),減小污泥的黏性,降低污泥的比阻,從而達到改善污泥脫水性能的目的。常用的污泥調(diào)理方法有加藥、淘洗、熱處理和冷處理等。選定污泥調(diào)理方法時,應該從污泥的性狀、脫水的工藝、運行費用及最終的處置等方面綜合考慮。目前加藥調(diào)理法使用最多。
3.3 污泥的干化與脫水 為了有效而經(jīng)濟地對污泥進行最終處置,就必須充分地對污泥進行脫水和干化,使污泥能當作固態(tài)物質(zhì)來處理,所以在整個污泥處理系統(tǒng)中,脫水和干化是最重要的工序。污泥脫水常見的機械方法有真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水,蒸發(fā)率高的地區(qū)也可采用自然干化。
3.4 污泥的穩(wěn)定 污泥的穩(wěn)定化是污泥無害化、資源化利用的一個關鍵步驟。穩(wěn)定污泥的方法有化學穩(wěn)定和生物穩(wěn)定。
3.4.1 污泥的化學穩(wěn)定
化學穩(wěn)定是向污泥中投加化學藥劑,以抑制和殺死微生物,消除污泥可能對環(huán)境造成的危害。穩(wěn)定的方法有石灰穩(wěn)定法、氯穩(wěn)定法、濕式氧化穩(wěn)定法、臭氧穩(wěn)定法。
3.4.2 污泥的生物穩(wěn)定
污泥的生物穩(wěn)定也稱污泥消化,是通過微生物的代謝作用使污泥中的有機物穩(wěn)定化,可分為厭氧消化和好氧消化處理,其中厭氧消化是目前我國普遍認可的污泥生物處理方法,也是大型污水處理廠最為經(jīng)濟的污泥處理方法,在能耗方面要優(yōu)于好氧消化。目前我國采用污泥消化工藝的城鎮(zhèn)污水處理廠其污水處理規(guī)模均較大。厭氧消化后的污泥在園林綠化、農(nóng)用利用前還應進行無害化處理。
3.5 污泥的最終處置
3.5.1 污泥的焚燒污泥經(jīng)過焚燒后其含水率可降低為零,有害物質(zhì)處置徹底。焚燒作為更高水平的無害化、減量化的處理技術得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。通過近半個多世紀的發(fā)展和改進,能耗更低、能量回收利用率更高、滿足更加嚴格的排放標準的流化床污泥焚燒系統(tǒng)已經(jīng)成為最普遍應用和提供最有效成功運行保證的技術。
3.5.2 污泥的衛(wèi)生填埋經(jīng)過充分處理的污泥可以單獨或混合到其他固體廢棄物中送到專用的填埋場填埋處置。其優(yōu)點是投資少,容量大,見效快。污泥的衛(wèi)生填埋場其基本改造類似于城市垃圾填埋場,應采取可靠措施以防止填埋過程中對周圍環(huán)境(水、大氣和土壤)和生態(tài)的潛在影響。由于填埋場需要大量的場地和運輸費用,近年來污泥填埋處置的比例已越來越小。
四、污泥的綜合利用
4.1 污泥堆肥
污泥脫水后堆肥農(nóng)用是目前國內(nèi)一些污水處理廠正在進行研究和開發(fā)的課題,污泥中含有大量的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等植物需要的養(yǎng)分,其含量高于常用牛羊豬糞等農(nóng)家肥,可以與菜籽餅、棉籽餅等優(yōu)質(zhì)的有機農(nóng)肥相媲美。但污泥中也含有對植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機物、重金屬離子以及N ,P 的流失對地表水和地下水的污染,甚至可能含有一些致癌物質(zhì),目前對重金屬污染研究較多。因此,在作農(nóng)田林地利用前,應進行堆肥處理以殺死病菌及寄生蟲卵,同時還應去除這些有害物質(zhì)。目前普遍的問題是檢測手段跟不上要求,處理成本無法和經(jīng)濟效益相平衡,化肥的普遍應用造成銷售市場難以開發(fā)等,這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。
4.2 污泥制建材
污泥的建材利用大致可歸結(jié)為以下方法:制輕質(zhì)陶粒、制熔融材料和熔融微晶玻璃,生產(chǎn)水泥、制磚、生化纖維板等。過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產(chǎn)各種建材,近年來,為了減少投資(建設焚燒爐) ,充分利用污泥自身的熱值,節(jié)省能耗,直接利用污泥作原料生產(chǎn)各種建材的技術已開發(fā)成功。
4.3 污泥燃料化技術
污泥燃料化方法目前有兩種:一種是污泥能量回收系統(tǒng) ;第二種是污泥燃料。
污泥經(jīng)能量回收系統(tǒng)制成含水率5% 、含油率10%以下的污泥燃料。污泥燃料可以用于發(fā)電, 也可用于廠區(qū)水泥的生產(chǎn), 不僅節(jié)約了煤炭資源, 燃燒的污泥灰還可以作為生產(chǎn)水泥的原料。污泥燃料還適合紙漿造紙廠應用, 有利于降低造紙廠的能耗。污泥燃料熱值較高, 性質(zhì)比較穩(wěn)定, 可以方便控制。
4.4 污泥制沼氣
沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細菌的分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體,是一種比較清潔的燃料。1m3沼氣燃燒發(fā)熱量相當于1kg煤或是0.7kg汽油,沼氣中甲烷的含量約占50%~60% ,二氧化碳的含量占30%左右,另外還有一氧化碳、氫氣、氮氣、硫化氫和極少量的氧氣。利用污泥厭氧消化制沼氣的主要優(yōu)點是資源化程度高, 既產(chǎn)生高熱值沼氣同時也生產(chǎn)了有機肥料; 生產(chǎn)環(huán)境好, 臭氣產(chǎn)生量極小; 大氣污染小, 無酸性物、二英、粉塵產(chǎn)生。不僅可以解決污泥出路問題,而且對節(jié)約能源和降低污水廠運行費用都有很大意義。
4.5 活性污泥做粘結(jié)劑
污泥本身含有有機物,如蛋白質(zhì)、脂肪和多糖,既具有一定的熱值,又有一定的粘結(jié)性能?;钚晕勰嘧稣辰Y(jié)劑將無煙粉煤加工成型煤,而污泥在高溫氣化爐內(nèi)被處理,防止了污染;污泥作為型煤粘結(jié)劑,替代白泥可改善在高溫下型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu),提高了型煤的氣化反應性,降低了灰渣中的殘?zhí)?提高炭轉(zhuǎn)化率,污泥既可以作為一種粘結(jié)劑,同時也是一種疏松劑,污泥的熱值也得到了利用,且污泥處理量大。
4.6 其它綜合利用方法
此外, 污泥綜合利用還包括: 污泥制蛋白塑料、污泥制動物飼料、污泥改性制吸附劑等方法。
關鍵詞:污泥處理;城市污泥;技術研究
我國城市化建設的迅猛發(fā)展,環(huán)境保護工作的不斷深入,污水處理廠也在飛快增加,城市污泥處理也開始受到重視。
一、我國城市污泥處理情況簡述
城市污泥指城市的污水處理廠在處理和處置污水時產(chǎn)生的固、半固或液態(tài)的廢棄物,不包括浮渣與沉砂。這些污泥中含大量水分(脫水后其含水率達80%)、植物生長所需的氮、磷、微量元素和土壤有機腐殖改良劑;同時也含病原體、寄生蟲、重金屬(如汞、鋅、汞、等)和有機污染物。城市污泥多有惡臭味道,使污泥的再利用發(fā)展受到限制。
改革開始到現(xiàn)在,全國城市污水處理率已經(jīng)達到75%。依照中國水網(wǎng)《2011中國污泥處理處置市場分析報告》分析指出,我國污水處理廠的污泥有八成未能妥善處理,污泥的隨意堆放產(chǎn)生的污染問題已經(jīng)凸顯,并引起社會關注,側(cè)面也推進了污泥處置市場的必然生成。
二、我國城市污泥處理的常用方法
近年來,我國污泥處理技術得到了快速的發(fā)展。常用的污泥處理方法主要污泥衛(wèi)生填埋技術、污泥焚燒技術、污泥堆肥技術、污泥建材利用技術、污泥水體消納技術、污泥干熱處理技術和其他等幾種方法。
1、污泥衛(wèi)生填埋技術
城市污泥的現(xiàn)代衛(wèi)生填埋技術在舊有的填埋技術上加入了環(huán)保的理念,科學選擇填埋地址,合理防護填埋場地,有著嚴格的、科學的管理和操作的污泥處理方法。目前污泥衛(wèi)生填埋技術較為成熟,具有不必脫水而使污泥自然干化、投資小、處理量大和見效顯著的優(yōu)點,非常合適推廣。在處理高污染、不利于堆肥及焚燒殘渣的污泥處理上必須采用污泥衛(wèi)生填埋技術。
污泥衛(wèi)生填埋技術也有自身的缺陷,污泥在經(jīng)過污泥衛(wèi)生填埋處理后,一些有毒害的物質(zhì)會隨著雨水而滲入地下,再次污染地下水和土壤;衛(wèi)生填埋因為填埋場要求面積大,很難適應目前城市建設的緊張用地局面;污泥衛(wèi)生填埋對填埋污泥土要求很高;污泥衛(wèi)生填埋處理時所用的滲濾液可能污染環(huán)境;污泥衛(wèi)生填埋技術產(chǎn)生的污泥填埋氣可能引發(fā)爆炸。所以在污泥衛(wèi)生填埋技術使用時:要充分了解填埋場的情況,包括地理、氣象及水文狀況,減少滲瀝液滲入地下產(chǎn)生水及周土壤污染;填埋場要做好衛(wèi)生清理;大面積的污泥填埋場要建立填埋氣收集和導排設施,防止不規(guī)則遷移的填埋氣危害周邊環(huán)境,避免爆炸等發(fā)生;填埋處理污泥時的壓實機械工作力度要加強;遵守填埋標準和法規(guī)。
2、污泥焚燒技術
污泥焚燒指把污泥放在焚燒爐內(nèi),過量空氣作用使污泥完全焚燒,有機物碳化,可有效減少污泥體積,徹底殺死污泥中的病原生物、蟲卵和病毒,并使得一些重金屬在高溫作用下固化。但焚燒污泥也會致使部分重金屬高溫下產(chǎn)生煙塵污染空氣。如果污泥焚燒不完全就產(chǎn)生有二惡英等劇毒氣體污染物擴散到空氣中。為防止焚燒產(chǎn)生二惡英氣體,污泥的焚燒溫度必須高于850攝氏度。污泥煙氣必須處理到符合有關規(guī)定。污泥焚燒處理投資大、技術要求高,無法在我國大力推廣。
3、污泥堆肥技術
污泥中的豐富氮、磷、鉀和有機物含量是植物生長必需的,所以污泥堆肥技術一直為人關注。污泥堆肥指把特定占比的秸桿、稻草、木屑或生活垃圾作為膨松調(diào)理劑,加在污泥中, 利用微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為類腐植質(zhì)的處理方法。類腐植質(zhì)作為優(yōu)良的有機復合肥被廣泛農(nóng)用。污泥高含水率使堆肥無法升溫,制約了污泥堆肥技術的推廣。
4、污泥制建材
污泥建材技術近年來得到不斷研究和有效發(fā)展,污泥制成陶粒、磚、纖維板和生態(tài)水泥等都取得不錯的轉(zhuǎn)化成果。日本、德國等國開始在有色冶金中利用污泥制建造的磚塊、材料及水泥等進行規(guī)?;脑倮?。污泥制建材是污泥資源化的有效嘗試。污泥制建材技術的不足是無法有效控制污泥的重金屬產(chǎn)生的煙氣處理及浸出,污泥制建材技術的高熱能消耗也對推廣和應用污泥制建材技術設置了障礙。
5、污泥水體消納技術
城市污泥水體消納技術是借助水體本身的自我潔凈的能力,針對未經(jīng)脫水與無害處理而排入水體的污泥開展消納和凈化的處理技術。過程污泥水體消納技術點是一次性處理量非常高,可有效節(jié)省處理費用。但近年我國的污泥產(chǎn)量越來越多,已經(jīng)有超出過水體本身的自我潔凈的能力的趨勢,對水體的正常生循環(huán)造成傷害,影響水生物的生長和千萬人類使用水的身心健康受到影響。因此污泥水體消納技術因為影響環(huán)境保護而開始被淘汰。
6、污泥干熱處理技術
污泥干熱處理技術分為干化和熱處理兩部分,主要利用熱和壓力處理污泥,破壞污泥的內(nèi)在結(jié)構(gòu),使膠凝結(jié)構(gòu)分散后對污泥消毒和滅菌。污泥干熱處理技術可以使污泥的體積顯著減小,所以縮減體積后的干泥相對穩(wěn)定,沒有異味和病原生物;干熱處理后的污泥可當肥料使用、改良土壤和替代一些能源?,F(xiàn)在這項污泥干熱處理技術在美、英、奧地利、比利時等國家得到了較好的發(fā)展。污泥干化有直接和間接干化兩種方式,直接干化耗能大,容易增加處理污泥的成本且污染環(huán)境,熱處理過程則因加熱會破壞污泥中包含的有機成分。
7、污泥處理的其他方法
除了上述污泥處理方法外,其他的污泥處理技術還有改性進行活性碳、吸附劑、粘結(jié)劑的制作;污泥經(jīng)低溫熱解、油化、泥制煤、復合有機肥料的使用等都是正在發(fā)展的污泥處理新技術。
結(jié)論
我國污泥處理處置剛剛起步,技術還不成熟,要適當借鑒國外成熟的污泥處理處置技術以促進我國污泥處理技術的發(fā)展。
參考文獻
[1] 劉媛媛、張芹芹. 城市污泥基本特性與安全處置[J]. 水科學與工程技術. 2008(04)
[2] 李淑展、施周、謝敏. 脫水污泥/固化酶/高嶺土制作垃圾填埋場防滲材料[J]. 中國給水排水. 2008(15)
關鍵詞:污泥堆積;污泥處理;安全;技術
Abstract: this year our country town sludge to substantial accumulation, for the environment and residents living conditions caused very big effect. At present our country towns sewage treatment plant sludge treatment technology is relatively backward, sludge treatment rate is low, the equipment is simple, and to the sludge and no clear to put forward, leading to a large number of safe hidden trouble. Improve the urban sewage sludge disposal technology to become a more and more important topic. Thesis mainly through the reference of the existing sludge treatment technology before, to put forward some new types of sludge treatment technology for enterprises to reference.
Keywords: sludge accumulation;sludge treatment; Security; technology
中圖分類號:P624.8文獻標識碼:A 文章編號:
引言
近年來,隨著污水處理行業(yè)的高速發(fā)展,城市污水處理能力以及污水處理率的不斷提高,污水處理廠的污泥產(chǎn)量也隨之增長,按目前運營的污水處理廠日產(chǎn)生濕污泥量計算,預計到2012年底,我國每天產(chǎn)生濕污泥至少達到近20.5萬噸。然而受認識、資金、技術和政策等因素的影響,我國的污泥處理處置情況并不很理想,很多地方單純追求較高的污水處理率,污泥處理處置單元較為簡化甚至沒有考慮,產(chǎn)生的污泥去向不明,造成了較大的安全隱患。因此,采用合理的污泥處理技術解決城鎮(zhèn)污水處理廠污泥問題已成為迫在眉睫的問題[1]。
1、我國污泥處理處置技術的現(xiàn)狀
目前,我國污泥處理處置技術主要包括:填埋、堆肥、干化和焚燒等,上述處理處置方法特點為:
填埋——城市污泥填埋是一種便利和經(jīng)濟的方法,但其環(huán)境風險較大。在考慮采用這一方法進行污泥處置時,除了泥質(zhì)要滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》(CJ247-2007)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填滿泥質(zhì)》(CJ/T-2007)以外,還要更多的考慮與環(huán)衛(wèi)部門的溝通以及需要達到填埋場要求的技術參數(shù)。此外,運輸成本所占比重較大,一般50Km范圍內(nèi)每噸污泥的運輸成本在40元/噸左右[2]。
堆肥——是一種充分利用污泥的養(yǎng)份,便污泥為農(nóng)肥,在強化自然營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)上具有生態(tài)意義。然而,工業(yè)廢水進入污水處理廠將導致大量重金屬及有毒有害物質(zhì)累積,使得污泥堆肥變得不可行或者不能被接受。此外,我國污泥堆肥的管理經(jīng)驗還不十分成熟,如在堆肥過程產(chǎn)生的臭氣、季節(jié)性應用的矛盾等問題還需進一步解決。但若能滿足相關標準的污泥堆肥還是非常經(jīng)濟和便利的處理技術。如果以生物好氧發(fā)酵堆肥工藝為處理方法,總投資指標約為20萬元/噸濕泥,總成本約為90~110元/噸濕泥。
干化——是一種通過降低含水率,實現(xiàn)污泥減量化、干化泥在作為肥料、燃料等實現(xiàn)資源化,但成本較高;污泥干化的總投資指標約為35~45萬元/噸濕泥,總成本約為230~280元/噸濕泥。
焚燒——是一種能比較徹底實現(xiàn)污泥無害化處理的一種方式。污泥混合燃燒可利用每個城市的熱電廠、水泥廠和垃圾焚燒廠等。除了達到污泥處理處置目的以外,還可以做到能源回收。污泥單獨(干化)焚燒也是污泥最終處置比較徹底的一種方法,但設施相對復雜,需要獨立運行管理,投資和成本較高。污泥焚燒系統(tǒng)與污泥的熱值有直接關系,在達不到焚燒自平衡的情況下需要額外補充熱源。此外,煙氣的達標排放需要進一步關注,而目前我國還沒有針對污泥燃燒煙氣的排放標準,實際工作需要參照《大氣污染物綜合排標準》(GB16297-1996)、《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)等。污泥(干化)焚燒的總投資指標約為40~70萬元/噸濕泥,總成本約為245~490元/噸濕泥(熱值范圍3879~1766Kcal/噸干泥)。
2、污泥處置新技術探討
我國目前目前使用的污泥處理技術存在的較多的問題,污泥處理技術比較落后,污泥處理率較低,設備簡單,而且對于污泥的去向并沒有明確的提出,導致了大量的安全隱患。而且在污泥管理方面,對于相關指標如重金屬、有毒有機物等的重視程度還不夠。污泥對于環(huán)境污染越發(fā)嚴重,污泥散發(fā)到空氣中的臭氣中含有大量的病原菌,對人類的生存健康存在嚴重威脅。大量重金屬和有毒有機物流向地下水系統(tǒng),對于農(nóng)作物依賴的土地造成了嚴重的污染,且間接影響了人類的身體健康。因此基于這種現(xiàn)狀,迫切需要需新的有效的污泥處置方法?,F(xiàn)介紹幾種新發(fā)展的污泥處置技術:
2.1 污泥焚燒技術
污泥焚燒與其他處理處置方法相比,可迅速和較大程度的使污泥達到減量化,而污泥土地利用、填埋和建材利用等后續(xù)問題較多,且涉及到多個部門的權(quán)限管理,往往在監(jiān)管和污染控制方面存在漏洞,導致問題更加突出[5]。有研究表明,污泥焚燒成本看似是其他工藝的幾倍,但將其他工藝運行成本的后續(xù)費用計算在內(nèi),而污泥焚燒可利用電廠的余熱,折算后費用未必最高。污泥焚燒技術對于經(jīng)濟發(fā)達、土地資源緊張的大城市,使用焚燒法處置污泥應是經(jīng)濟有效的方法。
通過對污泥焚燒處理處置工藝流程的分析,同時結(jié)合國外的實例研究,筆者認為污泥焚燒無害化的方式尤其是采用混合焚燒處置污泥,應該是我國今后提倡發(fā)展的一種新思路。針對該處理處置方式,有以下建議:
(1)積極利用目前現(xiàn)有的大規(guī)模焚燒窯爐(如熱電廠焚燒系統(tǒng))和水泥廠焚燒窯爐進行焚燒污泥,既可利用原有設施,又解決污泥處置難的問題。