目前全國(guó)污泥處理處置規(guī)模巨大,但安全處置率低。對(duì)我國(guó)的環(huán)境存在巨大的威脅。那么如何對(duì)污泥進(jìn)行處理和處置呢?
在說污泥處理處置技術(shù)之前,先來(lái)了解一下污泥處理和處置的含義:
污泥處理(sludge handling or sludge treatment):污泥經(jīng)單元工藝組合處理, 達(dá)到“減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化”目的的全過程。
污泥基礎(chǔ)知識(shí)
原污泥(rawsludge):未經(jīng)污泥處理的初沉淀污泥。二沉剩余污泥或兩者的混合污泥。
初沉污泥(primarysludge):從初沉淀池排出的沉淀物。
二沉污泥(secondeysludge):從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出的沉淀物。
活性污泥(activatedsludge):曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。
消化污泥(digestedsludge):經(jīng)過好氧消化或厭氧消化的污泥,所含有機(jī)物質(zhì)濃度有一定程度的降低,并趨于穩(wěn)定。
回流污泥(returnedsludge):由二次沉淀(或沉淀區(qū))分離出來(lái),回流到曝氣池的活性污泥。
剩余污泥(excessactivatedsludge):活性污泥系統(tǒng)中從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出系統(tǒng)外的活性污泥。
污泥氣(sludgegas):在污泥厭氧消化時(shí),有機(jī)物分解所產(chǎn)生的氣體,主要成分為甲烷和二氧化碳,并有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。
二、污泥處理類型
污泥消化(sludge digestion):在氧或無(wú)氧的條件下,利用微生物的作用,使污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定物質(zhì)的過程。
好氧消化(aerobic sigestion):污泥經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的曝氣,其中一部分有機(jī)物由好氧微生物進(jìn)行降解和穩(wěn)定的過程。
厭氧消化(anaerobic digestion):在無(wú)氧條件下,污泥中的有機(jī)物由厭氧微生物進(jìn)行降解和穩(wěn)定的過程。
中溫消化(mesophilic digestion):污泥在溫度為33-53℃時(shí)進(jìn)行的厭氧消化工藝。
高溫消化(thermophilic digestion):污泥在溫度為53-330℃進(jìn)行的厭氧消化工藝。
污泥濃縮(sludge thickening):采用重力或氣浮法降低污泥含水量,使污泥稠化的過程。
污泥淘洗(elutriation of sludge):改善污泥脫水性能的一種污泥預(yù)處理方法。用清水或廢水淘洗污泥,降低消化污泥堿度,節(jié)省污泥處理投藥量,提高污泥過濾脫水效率。
污泥脫水(sludge dewatering):對(duì)濃縮污泥進(jìn)一步去除一部分含水量的過程,一般指機(jī)械脫水。
污泥真空過濾(sludge vacuum filtration):利用真空使過濾介質(zhì)一側(cè)減壓,造成介質(zhì)兩側(cè)壓差,將污泥水強(qiáng)制濾過介質(zhì)的污泥脫水方法。
污泥壓濾(sludge pressure filtration):采用正壓過濾,使污泥水強(qiáng)制濾過介質(zhì)的污泥脫水方法。
污泥干化(sludge drying):通過滲濾或蒸發(fā)等作用,從污泥中去除大部分含水量的過程,一般指采用污泥干化場(chǎng)(床)等自蒸發(fā)設(shè)施或采用蒸汽、煙氣、熱油等熱源的干化設(shè)施。
污泥分類
污泥處理新技術(shù)
優(yōu)點(diǎn):
該工藝的特點(diǎn):
所謂污泥碳化,就是通過一定的手段,使污泥中的水分釋放出來(lái),同時(shí)又最大限度地保留污泥中的碳值,使最終產(chǎn)物中的碳含量大幅提高的過程(sludge carbonization)在世界范圍內(nèi),污泥碳化主要分為3種。
(2)無(wú)害化水平提高,完全殺滅病原菌,泥餅達(dá)到a級(jí);
(3)ph略高,可降低沼氣中的h2s和co2濃度,使ch4含量提高;
(4)減少污泥體積,提高污泥穩(wěn)定性。
厭氧消化具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)提高后續(xù)處理的效率并減少后續(xù)處理能耗。通常認(rèn)為厭氧反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化。通過厭氧反應(yīng),污泥中有機(jī)物去除40%-60%,有害病菌減少。此外,厭氧消化提高污泥脫水穩(wěn)定性,讓焚燒等后續(xù)處理減少35%以上的能耗。
(2)厭氧消化成本較低。根據(jù)《中國(guó)環(huán)境報(bào)》統(tǒng)計(jì),單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬(wàn)元/(噸/日),由于不用鼓風(fēng)曝氣等,節(jié)約了成本,單純厭氧消化運(yùn)行費(fèi)用約為60-120 元/噸(含水率80%,不包括濃縮和脫水),而好氧發(fā)酵運(yùn)行費(fèi)用為120-160 元/噸。
歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理,產(chǎn)生的沼氣轉(zhuǎn)化為電能可滿足污水廠所需電力的33%-100%。
但污泥厭氧消化在我國(guó)應(yīng)用的并不順暢。我國(guó)建設(shè)的約50 座污泥厭氧消化設(shè)施中,可以穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的只有20 余座。
主要原因是由我國(guó)污泥泥質(zhì)差、處理廠運(yùn)行管理水平低。我國(guó)污泥含砂量較高、有機(jī)物含量較低、污泥可生化性差,消化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和產(chǎn)沼氣率等指標(biāo)普遍未達(dá)到國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。此外,我國(guó)缺乏沼氣利用的激勵(lì)機(jī)制,設(shè)備的投資費(fèi)用高,系統(tǒng)運(yùn)行較為復(fù)雜不易掌握。
不過采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理,可以提高污泥水解速率,改善污泥厭氧消化性能。并通過項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累,企業(yè)也逐步掌握了較為全面的操作技能。污泥厭氧消化技術(shù)會(huì)是未來(lái)的一個(gè)主流方向。
二、土地利用為主的好氧發(fā)酵技術(shù)路線
好氧堆肥是在有氧情況下,通過微生物的發(fā)酵作用,將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。其中有機(jī)物料代謝為二氧化碳、水和熱。
好氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)包括:
(1)發(fā)酵效率高,穩(wěn)定化時(shí)間相對(duì)短;
(2)臭味少,實(shí)現(xiàn)滅菌;
(3)含水率可降到40%;
(4)污泥成品主要用于修復(fù)鹽堿地、城市綠化、垃圾場(chǎng)覆蓋以及建筑等方面用土;
(5)并衍生出蚯蚓生物堆肥等來(lái)強(qiáng)化堆肥效果,比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。
堆肥的難點(diǎn)主要包括:
(1)能量?jī)糁С?,通風(fēng)能耗費(fèi)用占比80%;
(2)需對(duì)好氧堆肥運(yùn)行的不同階段的合理通風(fēng)量加強(qiáng)研究;
(3)缺少c/n 等控制因素的理論研究,致使存在調(diào)理添加劑使用過多的情況。
污泥經(jīng)發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì),可限制性農(nóng)用、園林綠化或改良土壤,從而實(shí)現(xiàn)污泥中有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素的高效利用,設(shè)備投資少、運(yùn)行管理方便。
但占地面積大、發(fā)酵產(chǎn)品存在重金屬污染等缺點(diǎn)使得好氧發(fā)酵技術(shù)在我國(guó)較難發(fā)展。
目前污泥好氧發(fā)酵工程可采用高效、快速、穩(wěn)定、集約化的設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)模式,可實(shí)現(xiàn)占地面積的大幅縮小;此外,研究表明我國(guó)城市生活污泥的重金屬超標(biāo)比例約5%,污染風(fēng)險(xiǎn)較小,不應(yīng)該成為限制污泥發(fā)酵產(chǎn)品土地利用的主要障礙。
因此,在《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處理技術(shù)指南(試行)》中,“好氧發(fā)酵+土地利用”也被列為推薦技術(shù)路線。該技術(shù)在相對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),應(yīng)用前景較大。
三、污泥干化-焚燒技術(shù)路線
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)人對(duì)污泥干化焚燒工藝存在誤讀,普遍認(rèn)為它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實(shí)際上,國(guó)際上污泥焚燒能量可以達(dá)到自給,不同工藝能耗來(lái)看,焚燒工藝(-100kw/t)與堆肥工藝(>100kw/t)相當(dāng)。
焚燒實(shí)現(xiàn)徹底處理和處置,而堆肥后續(xù)需要考慮儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)饶芎?。而且,污泥中的有機(jī)質(zhì)焚燒是碳中性的。此外,人們還誤認(rèn)為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。
四、建材利用為主的污泥高干脫水處理技術(shù)路線
大家對(duì)污泥高干脫水技術(shù)的普遍認(rèn)知還停留在投加大量化學(xué)藥劑,導(dǎo)致減容不減量;且藥劑對(duì)后續(xù)污泥焚燒、土地利用、建材利用等產(chǎn)物影響;是臨時(shí)性、應(yīng)急污泥處理處置技術(shù)路線等。
目前采用的高干脫水工藝,投加大量藥劑未達(dá)到減量效果,且未與后續(xù)處置相結(jié)合,將阻礙污泥處理技術(shù)發(fā)展,導(dǎo)致劣幣驅(qū)除良幣的現(xiàn)象。