中小城市污泥处理的现状与展望
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污泥是由水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物质。污泥作为污水处理的剩余产物,含水率高达70-80%,易腐烂,有恶臭,并含有大量病原微生物、寄生虫卵或重金属等有害物质,如不加妥善处理和处置,直接排放会给环境带来严重的二次污染。由此可见,污泥处理已成为污水处理厂面临的又一难题。目前,我国中小城市污水处理厂每年产生的剩余干污泥约180万t(含水80%的污泥900万t),预计未来5年内,年干污泥产量将达到540万t(含水80%的污泥2700万t)。污泥的处理、处置在污水处理中是不可或缺的。自20世纪80年代起,我国开始大规模的建设现代污水处理厂,但一直忽视了污泥处理、处置的重要性,据资料统计显示,欧美等发达国家在污水处理厂的建设中,污泥处理、处置的投资占总投资的50-70%,而我国目前只有20-50%。


目前,中小城市污水厂由于规模小,比较分散的特点,污泥日产量几个立方或十几个立方,污泥不便于集中处理。处理与处置方式主要有:污泥填埋、农用、建筑材料利用、、污泥焚烧等。


污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内许多污水处理厂中常采取的方式,经过消化后的污泥有机物含量减少,性能稳定,总体积减少,脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。污泥填埋处理成本低、不需高度脱水或自然干化、既处理了污泥又增加了城市的建设用地。


中小城市污泥填埋主要是外运到城市垃圾填埋场。垃圾填埋的渗滤液属高浓度有机污水,必须集中加以处理;填坑需铺设防渗透性能好的材料,卫生填埋场应配设高渗滤液收集装置及净化设施,防止污泥中的各种有毒、有害物质,经雨水的浸蚀和渗漏污染地下水及土壤。填埋场四周应设围栏,并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施,未经干燥焚烧处理的污泥,宜小规模分层填埋,生污泥泥层厚度应<0.5m,消化污泥泥层厚度应不大于3m,泥层上面铺砂土层为0.5m,彼此交替进行填埋,选矿设备并设置通气装置,污泥焚烧灰渣填埋时,可不分层填埋。填埋不仅要占用大量土地,而且由于污泥中含有一定的有毒物质,填埋不当或者由于填埋地质条件等因素,将造成渗滤液的渗出而污染地下水层,影响给水水质。因此,采用填埋需要考虑多方面因素,合理规划


污泥的肥料化利用是一种积极、有效且安全的污泥处理方式。几十年来各国普遍采用,特别是美国近年来在污泥与工业废料生物堆肥技术上取得了进展。我国各地区的污水处理厂和科研部门也在污泥的处理、处置和利用方面进行了大量的研究工作,并取得了可喜的成果,污泥的土地利用已得到普遍的认同。


在应用实践中,因污泥中含有病菌、寄生虫、病原体及重金属等对农作物不利的因素,因此污泥用做农肥要注意污泥中重金属会造成土壤污染,其次污泥中的病原体会对环境造成影响,再次防止污泥中的高浓度N、P对地下水造成污染


近年来,伴随我国经济高速增长带来的建筑、房地产业的快速发展,面临着国家保护耕地,限制开采黏土与使用大量建材的矛盾之间,利用污泥生产建材料,不仅可以减少污泥填埋所占用的土地,减少自然资源消耗,而且可以使资源得到循环利用。既解决了污泥的出路,又解决建材面临的需求,有利于国家的可持续发展。


污泥可用于制砖、制纤维板材、制熔融材料、制陶粒等。


污泥制砖的方法有两种。一种是用污泥烘干机烘干后直接制砖,另一种是用污泥灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时,应对污泥的成分作适当调整,使其成分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按重量比1:10配料时,污泥砖可达普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时,灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的,制坯时只需添加适量粘土与硅砂。比较适宜的配料重量比为灰渣:粘土:硅砂=100:50:(15-20)。这种轻型砖与传统的粘土实心砖相比,具有轻质、高强度、保温隔热、抗震等功能。在该产品材料中,活性污泥占30-40%,用这种陶粒空心砖代替普通粘土烧结的实心砖,既可节约土地,又节约能源及钢材,降低污染,提高综合效益。


污泥制生化纤维板,主要是利用活性污泥中所含粗蛋白(有机物)与球蛋白(酶)能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质,在碱性条件下加热、干燥、加压后,发生蛋白质的变性作用,从而制成活性污泥树脂(又称蛋白胶),使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材,其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。


污泥熔融制得的熔融材料可以做路基、路面、混凝土骨料及地下管道的衬垫材料。利用有害的城市垃圾焚灰和污泥制成有用的建筑材料——生态水泥,不仅有效地利用了再生资源,而且对环境保护来说无疑是一大贡献。生态水泥混凝土的流动性好、凝结时间短、析水率小,这些性能均有利于混凝土的施工作业。


我国经过多年引进、消化和自主研发,已具备了成熟的陶粒生产技术和设备制造能力。污泥制成的陶粒具有轻质、高强、隔热、保温、耐久等特性,节能效果显著,用途广泛。陶粒可直接使用或用于制作陶粒制品;但在回转窑焙烧过程中产生的氯化二苯并二噁英(PCDD)和氯化二苯并呋喃(PCDF),这些物质毒性极大,可致癌,控制PCDD、PCDF的排放的较经济、有效的方法还正在研究中.


城市污泥中含有大量的有机物,约占70%~80%,脱水污泥发热量也很高,在研究中应充分利用这一点。目前污泥燃料化的方法有:污泥能量回收系统和污泥燃料。污泥能量回收系统是将剩余活性污泥和初沉池污泥分别进行厌氧消化、混合消化,使污泥含水率至80%,加入轻溶剂油,变成流动性浆液,送入四效蒸发器蒸发,后脱轻油成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。污泥燃料是将未消化的混合污泥经机械脱水后,加入重油成流动性浆液送至四效蒸发器蒸发、脱油,制成含水率5%、含油率10%以下的污泥燃料


污泥低温热解制油是把含水率为65%的干泥在隔绝空气下,加热升温到450℃左右,在催化剂作用下把污泥中有机物转化为碳氢化合物,最大转化率取决于干污泥的组成和催化剂的种类,其性质与柴油相似


污泥的处理处置已成为环境综合治理工作中的新难点、新挑战。污泥产量在未来的几年中还将会大量增长,但是目前国内污泥处理处置水平很低,污泥经过常规的浓缩脱水后,主要是弃置,难以达到污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化的要求,并带来环境的二次污染和污水处理无法正常运行的困难。污泥的资源化是解决城市污水厂污泥较佳的出路,能够达到污泥的减量化、稳定化、无害化资源化的有效处置,兼顾到环境生态效益、社会效益和经济效益的均衡,适应市场需求,发展前景广阔,是我们今后研究的主要方向。

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