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浅谈城镇污水处理厂污泥处置与资源化利用

来源:中国水网 作者: 人气: 发布时间:2018-10-17 15:30:47

随着城市污水处理厂对生物技术的广泛运用,产生的污泥也明显增加,造成了一定程度的二次污染,在这种情况下,城市污水厂污泥处理问题成为了社会普遍关注的问题。但目前尽管污水处理厂的建设费用中用于处理污泥的大约占了20%~50%,是污水处理系统中的重要组成部分,但大多污泥仍没有被妥善处理,而是随意处置,这会造成环境污染,甚至危害人类健康。

1.城市污水处理厂污泥的特性

一是污泥量大。随着中国社会经济和城市化的发展,城市污水的产生及其数量在不断增长,随着中国污水处理事业的发展,污泥的处理处置问题在城市污水处理中占有的位置已日益突出。

二是污泥性质安全稳定。一般城市污泥中都含有一定量的重金属,其含量的高低往往决定它是否可以农用。中国污水处理厂污泥中含有多种重金属,其含量的性质较为稳定,主要以Zn和Cu为主,其他重金属含量较低,一般的城市污水处理厂污泥有害成分比较低,因此,城市污水处理厂的污泥采用好氧堆肥之后土地利用是适宜的,也是安全的。污泥的pH值为6~7,一般不会明显影响后续处置及利用,随着人们环保意识的增强,污泥中重金属含量呈下降趋势。

三是肥效较高。城市污水处理厂产生的污泥中含有大量的N、P、K及有机质,而且N、P以有机态为主,还含有植物所必须的多种微量元素,中国污泥的有机质平均含量为37.18%,N、P、K平均含量分别为3.03%、1.52%、0.69%,均超过国家堆肥需要的养分标准,在中国,不同地区污水处理厂污泥的养分含量相差较大,同一地区城市污泥中钾的含量变化并不大,从长远来看,中国污水处理厂的污泥中N、P的含量将随着脱氮除磷等二级污水处理工艺的增加而增加,这将有利于污泥土地利用和堆肥处理。

2.传统的污泥处理方法及弊端

2.1填埋处理

污泥填埋处理技术是一项成熟的应用广泛的污泥处理方式,是将污泥运到山间、平地等所需区域,并将其铺平压实后覆盖惰性土壤,最后形成完好的土地覆盖层,可种植绿色植物。这一处理技术具有投资少、简单易行、见效快的优势。

但这一技术也存在较多的弊端之处,主要表现在:污泥填埋后,容易污染地下水,且需要占用大量土地。随着城市污水处理后污泥量的增加,在我国人口较为稠密的现状下,大面积的选址成为难点,因填埋选址中出现的问题限制了填埋处理技术的广泛运用。另外,相比发达国家,我国污泥处理技术起步较晚,发展较慢,对于城市污泥处理缺乏一定的规划,一些随意混合垃圾填埋的现象较为普遍,这在很大程度上导致了填埋区域周边生态环境的恶化。

2.2污泥焚烧

污泥焚烧法主要是通过污泥中含有大量的有机物,而这些有机物又易于燃烧的特点对污泥进行处置的。污泥燃烧法是处置污泥比较彻底的一种方法,主要是分为两大类的:一种是脱水污泥直接送焚烧炉进行焚烧,另一种是将脱水的污泥先干花,除去其水分,然后再进行焚烧。至于选择何种焚烧方式,应根据焚烧时的具体情况进行。

和其他的污泥处置法相比,污泥焚烧法有很大的优势,如,通过污泥焚烧法能够迅速降低污泥的现存量,且焚烧污泥后的产物不含细菌,也没有异味。然而,用焚烧法对污泥进行焚烧对焚烧设备和焚烧条件要求是相当严格的,操作也比较麻烦,资金投入也比较大,不具备推广应用的现实条件。

与此同时,由于污泥中含有大量的有机物,因此,虽然焚烧后的产物不会污染环境,然而污泥在焚烧过程中却产生了很多有害气体,如二氧化硫、二氧化碳等,这些气体就会对大气造成二次污染,污泥焚烧过程中也将有用的营养物质焚烧掉了,没有实现污泥的资源化。这些弊端都限制了污泥焚烧法的广泛应用,一般情况下,只有在其他方法使用受限的情况下,才会考虑使用污泥焚烧法对污泥进行处理。

3.城市污水处理厂污泥的综合利用

3.1 能源与热能利用

污泥制油技术可以由两种工艺技术实现:一种是污泥热解制油技术。其原理是在无氧或低于理论氧气量的环境下,将污泥加热到一定的温度,利用高温环境下,污泥的有机质热裂解和热化学转化反应,使污泥中的固体物质分解为油、不凝性气体和炭三种可燃物质,部分产物可以作为干燥与热解的能源,剩余可以当能源回收;二是污泥直接油化技术。该技术是在高温高压、催化剂的环境下,污泥中的高分子化合物质通过分解、缩合、脱氢、环化等一系列反应后变成低分子油状物质,目前已经在美国、英国、日本等国家得到推广使用。

3.2污泥能源化利用

(1)利用污泥厌氧消化制沼气。污泥厌氧消化制作沼气,是利用无氧环境下生长于污水、污泥中厌氧菌菌群的作用,而使有机物发生变化后分解成其他稳定物质,达到杀菌、无害化的目的。而沼气就是这些有机物在厌氧条件下经过厌氧菌的分解作用而产生的以甲烷为主要成分的可燃性气体。沼气可以为城市居民和工厂生产活动提供能源,据悉,1m3沼气的燃烧发热量相当于1kg煤的燃烧发热量,可见其资源利用的良好前景。与此同时,污泥厌氧消化也能同废水处理结合在一起,构成完整的污水处理系统,实现有机物无害化处理的目的。当前,污泥厌氧消化制沼气的处理方式,以成为最广泛的污泥处理工艺。

(2)利用污泥低温热解制油。污泥低温热解制油是目前一种新型的热能利用技术,主要是指污泥在无氧或缺氧的条件下加热到一定温度,并经过干馏、热分解等作用将污泥中的有机物转化为碳氢化合物,最后使污泥转化为可以与油或炭等发生作用的可燃性产物。在污泥热解技术上,我国已开展了大量的研究,研究发现污泥低温热解制油具有成本低廉的优势,也具有较好的应用前景。近年来,国内又开发出了微波热解技术,这一技术更加方便快捷,且生成的液态油中所含脂肪类物质较高。

(3)利用污泥制合成燃料。城市污泥中含有70%-80%的有机物,且脱水后的污泥具有发热量高的特点,因而将其制成合成燃料具有科学性与可行性。研究表明,将35%的消化污泥与50%的煤和15%的添加剂合成燃料,其热效率远大于煤的热效率。与此同时,污泥还具有较强的黏性,将活性污泥与无烟粉煤混合加工,能在燃烧利用的过程中减少煤污染,还能提高煤的反应性,减少残渣。

随着污泥处理技术的发展,我国城市污泥资源化利用取得了一定的成绩。然而,与发达国家相比,我国还处于较为落后的阶段。为了促进城市污泥的资源化利用,构建资源节约型、环境友好型社会,各城市都应该在遵循城市污泥的特性基础上结合城市发展的实际,实现对污泥的有效利用,使之发挥出巨大的环境保护效益。

(编辑;Wendy)

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