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城市污泥处置新技术发展及研究
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-03-16 17:13:16

 摘要:城市污泥的产量巨大并且成分复杂,如何对城市污泥处置与利用已成为人们所关注的问题。污泥是有用的生物资源,如能合理利用则不仅能变废为宝,还能增加经济效益,所以,探讨适合我国国情的有效处理处置和利用污泥的技术具有重要的现实意义。本文对污泥的处置技术和污泥资源和技术的现状进行了研究,认为对污泥资源化利用是符合我国国情的一种经济、有效的途径,污泥的资源化利用尤其是农业利用不但可以节省大量的污泥终端处置费用,更可以为肥力低下的农田增添有机质、提稿肥力,促进农业生产发展、实现农业生态环境的良性循环。 

  关键词:城市污泥;处理;处置;资源化 

  中图分类号:A715文献标识码: A 

  前言: 

  近年来,随着我国经济的发展和城镇化的不断推进,城市污水厂的建设规模不断扩大,污水处理程度逐步提高,随之剩余污泥的产量也逐渐增加。截止2011年,全国年污泥产量已达到2200万t,并呈现不断递增的趋势,预计到2020年污泥产量将突破6000万t。污泥将成为废物中影响环境、造成危害最为严重的因素之一。因此符合妥善、科学的处理污泥作为一个亟待解决的环境问题,越来越受到人们的关注。 

  1、污泥的处理新技术 

  当前国内外各污水处理厂的污泥处理方法主要有浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等。这些方法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足,于是一些新的污泥处理方法被应用到实践中。 

  1.1污泥湿式氧化法 

  湿式空气氧化技术是将污泥置于密闭反应器中,在高温高压条件下通入空气或氧气作氧化剂,按浸没燃烧原理使污泥中有机物氧化分解,将有机物转化为无机物的过程。该法主要是用于处理各种难降解的有机污泥,缺点是设备复杂,运行和维护费用高。 

  1.2蚯蚓处理污泥 

  波兰的Bnrsk和Zambrow利用蚯蚓有效地处理废水筛余物和污泥,得到一种无气味、类似腐殖质且含有高营养的蚯蚓肥料。余德等利用蚯蚓净化处理长沙污水厂的消化污泥,效果良好。经过蚯蚓净化处理,污泥中的Cu、Zn、Zi含量均有明显降低;污泥经处理后转变为无臭、疏松、高校的有机颗粒肥料,但处理污泥后的蚯蚓体内有重金属富集,因此不宜作为饲料以免进入人体食物链。 

  1.3膜生物反应器 

  膜生物反应器是指将膜分离技术中的膜系统与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新工艺。膜生物反应器中污泥的停留时间很长,甚至可避免排泥,但是膜的堵塞和膜材料价格问题限制了该方法的推广应用。 

  1.4污泥酸化 

  污泥酸化是给予剩余污泥有机物含量高的特点而开发的处理方法。其基本原理是将剩余污泥水解酸化后返回到废水处理系统中一同代谢,从而达到减少或基本无污泥排放的目的,该方法正处于探索阶段。 

  2、污泥的处置 

  不论用何种方式处理污泥,处理后的污泥处置都是必须要面对的问题。当前国内外污泥的处置方法主要有两种:焚烧处理、污泥农用。 

  2.1 焚烧处理 

  焚烧是利用污泥中有机成分较高、具有一定热值的特点来处置污泥,其优势在于可以迅速和最大程度地使污泥减量化和无害化。近年来焚烧法由于采用了合适的预处理手段,实现了热能的回收利用,并能满足越来越严格的环境要求。但焚烧的成本是其他工艺的2~4倍[1],且污泥中的重金属可能随着烟尘的扩散而污染空气。投资运营费用高和环境压力使得焚烧受到一定限制,但对于大城市中远离填埋场而造成运输费用高的场合以及土地紧缺的国家,污泥焚烧具有较好的应用前景。 

  2.2 污泥农用 

  农用是一种积极有效的污泥处置利用方法,近年来日益受到重视。国内外污泥的农用技术主要是将其作为肥料或土壤改良剂[2]。堆肥是一种污泥间接施用的处理方法,比污泥直接施用干净卫生,我国近年还发展了将污泥和城市垃圾、木屑、树皮、稻壳、稻草等其他物质混合堆肥后加以利用的新方法[2]。但其养分毕竟低于化肥,因此运行良好、规模较大的污泥堆肥场在我国为数不多。农用的另外一种方式是将污泥在堆肥化的基础上与化肥按一定比例制成颗粒复混肥,此法解决了污泥中肥分含量不高的问题,但目前应用范围和应用量较少,推广程度远远不够。由于污泥中含有重金属、有毒的有机污染物、病原菌、寄生虫等,使用时一定要控制污染物的含量,同时对土壤进行定期监测,以降低使用风险。 

  3、污泥资源化利用 

  3.1污泥能源化利用 

  污泥中含有大量的有机质,为其能源利用提供了物质基础,污泥的能源利用主要有3种形式,即厌氧消化制沼气、污泥合成燃料和热化学处理回收能源。 

  厌氧消化后的污泥减量化效果明显,灭菌除臭,易脱水,性质稳定,适宜作肥料,同时消化后可以产生大量的甲烷,这为沼气资源化利用展示了良好的应用前景。脱水污泥发热量高且具有粘结性能,活性污泥作为粘结剂可将无烟粉煤加工成型煤,能改善高温时型煤的内部孔隙结构,提高型煤的气化反应性,降低灰渣中的残炭。低温热解是在400~500℃、常压和缺氧条件下,将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物的过程。热解前的污泥干燥,可利用热解产物的燃烧来供热,实现能量循环;热解生成的油还可用来发电。热解炼油是正在发展中的污泥处理新技术,其投资和运营成本均较高,但该技术的环境效益和资源化效益十分可观,是一个很有前景的污泥资源化利用方法。 

  3.2污泥材料化利用 

  污泥中除了有机物外,往往还含有20%~30%的无机物,主要是硅、铁、铝和钙等。材料化是一种充分利用污泥中无机物的有效方法,目前污泥的材料化利用可归纳为以下几类: 

  (1)制砖。污泥制砖有两种工艺,一种是用干化污泥加入水泥或粘土等直接制砖,一般可掺入煤渣、石粉、粉煤灰、粘土或水泥等作为材料;另一种是使用污泥焚烧灰加粘土调配制砖,污泥中的有机质和油类物质易对砖块造成不利影响,因此可将污泥焚烧去热后,再将其焚烧灰掺加其他原料制砖。 

  (2)制轻质陶粒。轻质陶粒可作路基材料、混泥土骨料或花卉覆盖材料使用。近年来,广州华穗轻质陶粒制品厂利用污水污泥成功烧制成轻质陶粒,处理污泥量可达300t/d;日本将制成的陶粒作为污水处理厂快速滤池的滤料,由于其空隙率大,不易堵塞,反冲次数少且冲洗流失量少,滤料补充量和更换次数比普通滤料少。 

  (3)制水泥。将脱水污泥干燥粉碎后与石灰石、粘土混合,磨碎后煅烧,可生产水泥;近年来,日本利用污泥焚烧灰为原料生产“生态水泥”获得成功。虽然污泥的掺量较低(5%),但水泥的生产量大,同时污泥中的有机和无机成分都得到了充分利用,资源化效率高。 

  (4)制生化纤维板。利用污泥中蛋白质的变性作用,在碱性条件下将其加热、干燥、加压后,可制成活性污泥树脂,再与漂白、脱脂后的废纤维胶合起来,压制成板材,即生化纤维板,可以达到国家的三级硬质纤维板的标准。 

  (5)制熔融石料。将干燥后的污泥饼定量送往表面熔融炉内燃烧(温度达1300℃),燃烧过后的炉渣冷却固化呈玻璃质,进而在结晶炉进行热处理,使熔渣从玻璃质改性为结晶质。日本京都市引进了污泥熔融石料化设备,产生的产品完全可以代替天然碎石作为各类混凝土的骨料,同时水冷熔渣还可作为外墙装饰瓷砖的原料。 

  4、结束语 

  本文对城市污泥处理新技术和资源化利用进行了分析。污泥处理处置应以无害化为主导、以资源化为方向来确定今后污泥处理处置的思路。 

  实际应用时应根据城市污泥的产量、性质和重金属含量等情况,综合考虑环境生态效益、经济效益、处理成本、技术限制等因素,因地制宜地采取适合我国国情的污泥处置技术路线,实现污泥处理处置的经济效益和环境效益最大化。 

  参考文献: 

  [1]赵庆祥.污泥资源化技术[M].北京:化学工业出版社,2002. 

  [2]周少奇.城市污泥处理处置与资源化[M].广州:华南理工大学出版社,2002. 

  [3]胡光埙,洪云希.城市污泥合成燃料的应用研究[J].中国给水排水,1996,12(2):13-15. 

  [4]何品晶,顾国维,邵立明,等.低温热化学转化污泥制油技术[J].环境科学,1996,17(5):82-86. 

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