随着我国城镇化的不断推进和国家对“十二五”全国城镇污水处理率的规划要求,全国城镇污水处理厂处理能力不断增大。伴随城镇污水处理规模的扩大,污泥作为污水处理副产物也大量产生。按照城市污水以干物质计平均0.02%的含固率估算,可产生干污泥3.14 万吨/天。按照污泥脱水前80%的含水率计算,每天产生湿污泥15.7 万吨。全年以360天计,2014年全国年产生湿污泥达5652 万吨。而同时城镇污水的来源决定了污泥含有病原微生物、有机污染物、重金属等有毒有害物质的特性。数量巨大的污泥产生量得不到有效的处理、处置将造成二次环境污染等一系列问题。
随着我国城镇化的不断推进和国家对“十二五”全国城镇污水处理率的规划要求,全国城镇污水处理厂处理能力不断增大。伴随城镇污水处理规模的扩大,污泥作为污水处理副产物也大量产生。按照城市污水以干物质计平均0.02%的含固率估算,可产生干污泥3.14 万吨/天。按照污泥脱水前80%的含水率计算,每天产生湿污泥15.7 万吨。全年以360天计,2014年全国年产生湿污泥达5652 万吨。而同时城镇污水的来源决定了污泥含有病原微生物、有机污染物、重金属等有毒有害物质的特性。数量巨大的污泥产生量得不到有效的处理、处置将造成二次环境污染等一系列问题。
因而,按照城市污泥处理“减量化、稳定化、无害化”的原则和“绿色、循环、低碳”的总体要求,寻求技术可靠、经济可行、综合利用处理、处置城市污泥的有效途径变得十分紧迫。
>>>> 污泥水分(四水)构成
毛细管结合水是指在污泥颗粒间形成一些小的毛细管中充满的水分,约占污泥水的20%左右。可采用离心、真空等机械脱水方法去除。
间隙水是指存在于污泥颗粒间系中的水,约占污泥水分的70%左右,易去除。一般采用浓缩法即可去除。
表面吸附水指吸附在污泥颗粒表面的水,约占污泥水分的7%左右。可用加热法脱除。
内容水指存在于污泥颗粒内部或微生物细胞内的水,约占污泥水分的3%左右。可采用生物法破坏细胞膜去除内部水或高温加热法、冻融发去除。
城市污泥的基本性状
城市污泥是城镇污水处理厂对生活污水经各级处理工艺后形成的沉淀产物,含有各类有益有用、有毒有害的物质。其中有益有用物质包括植物所需的氮、磷、钾等营养素以及有机质等养分;有毒有害物质主要包括有机污染物、重金属、寄生虫卵和病原菌等病原微生物等。
>>>>
国内外城市污泥处理研究进展
国内外关于城市污泥处理的研究主要包括太阳能干化、厌氧消化、好氧消化、蚯蚓生物分解处理技术以及与各种技术相关的前处理、后处理研究。
污泥处理
城市污泥的太阳能干化技术
污泥干化成套设备是福航公司自主研发的适用于污泥干化处理的设备,该设备主要以太阳能和中水热能作为主要热源对污泥进行干化处理;采用企业自主研发的长齿条式摊铺机对污泥进行布料、翻拌、收料;利用先进的自动控制技术与数控采集和调整理论相结合;与先进的实验监测设备及仪器所监测的结果相对比,确定科学的污泥泵送、自动布料、自动翻拌、自动收料等工序,最终达到太阳能和地热能最佳配比利用,实现污泥干化处理的高效稳定。
污泥厌氧消化技术是基于兼氧菌和厌氧菌的生化作用进行的厌氧生化反应,利用微生物同化、降解污泥中有机污染物质最终形成CO2、CH4、水等代谢产物的是一种当今应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的污泥处理技术。
城市污泥的好氧消化技术
好氧消化技术是活性污泥法的一种延续,是通过鼓风曝气实现污泥自身氧化的一种污泥处理技术。
蚯蚓生物分解处理技术(略)
>>>>
污泥处置
城市污泥的处置
通常把污水厂污泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用,称为污泥的处置。
世界范围看,目前,城市污泥的主要处理处置方式有土地填埋、投弃大海、焚烧和土地利用。各国根据本国的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素确定不同的处置方式。但是,各种处置方法在实际应用中都存在一定的优点和局限性。
(1)卫生填埋
卫生填埋是将经过简单处理的城市生活污泥放置于经过特殊处理建造的填埋场,是目前污泥处置的主要方法。在我国,卫生填埋也是主要的处置方法。卫生填埋场的污泥经过长期的分解,可能发生渗漏现象,对地下水系造成污染。卫生填埋同时埋掉了污泥中可回收再利用的成分,而且此法占用土地,适宜填埋的场所因城市生活污泥的大量产生而显得越来越有限。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等原因,卫生填埋的处理技术标准要求越来越高,许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。
(2)污泥焚烧
城市生活污泥中含有一定量的有机物质,可在高温下燃烧为灰烬。但焚烧处置要求污泥达到较高的燃烧值,一般来讲,低位发热量小于 3300 kJ/kg 时不适宜焚烧处理;低位发热量介于 3300~5000 kJ/kg 时适宜焚烧处理;低位发热量大于 5000kJ/kg 时适宜焚烧处理并回收热能。这种处置方法解决了污泥的出路问题,又可充分地利用污泥中的能量,而且不需要进行无害化预处理。在国外,特别是西欧和日本已得到了广泛的应用,在日本,污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的 60%以上,欧盟也在 10%以上。在我国由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到广泛应用。此外,污泥中的重金属和一些有害的挥发性物质在燃烧过程会随着烟尘的扩散而污染空气,易造成二次污染,而且焚烧法也烧掉了污泥中的可回收再利用部分。
(3)污泥投海
这是一种操作简单而经济的处理方法,利用江河海洋消纳城市生活垃圾和污泥一般不需进行严格的无毒无害化处理,而且容量大。但这种方法只能是解决污泥污染问题的一种权宜之计,并没有从根本上解决环境污染问题。污泥进入水体后,其中的有害有毒物溶入水环境,导致水生环境恶化;另一方面,污泥经长年累月进入水体,其中的泥沙会致使河床码头淤塞。随着生态环境意识的加强,人们越来越多地关注污泥投海对海洋生态环境可能存在的影响。因此,该法已逐渐被各国禁止使用。
(4)土地利用
土地利用即将垃圾和污泥直接或经堆肥化处理后作为一种有机肥料施用于土壤。该法处置容量大,资源化程度高,但若不合理施用也可能会对环境造成污染。土地利用越来越被认为是一种积极、有效、有前途的垃圾和污泥处置方式。我国是一个发展中国家,又是一个农业大国,相对于其它处置方式而言,城市生活垃圾和污泥的土地利用更符合我国的国情。
目前, 我国在各种污泥处置方法中, 农用约占44. 8% , 陆地填埋约占31%, 其他处置约占10. 5%,另有大约13. 7%的城市污泥未经任何处理便重新回到自然界中。污泥的农田利用由于既能为作物提供营养成分、改良和培肥土壤,又能大量处理污泥,从而受到国内外的普遍视,若将污泥加以利用,每年可得到价值相当于9 500万美元的商品化肥。