城市污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀研究
發(fā)布時間：2024-6-18 9:06:47 來源：北極星環(huán)保網(wǎng) 作者：
1 導(dǎo)言 近年來，隨著我國污水處理能力的快速增長，污泥產(chǎn)量也同步大幅增加。據(jù)統(tǒng)計，2016年全國污泥處理能力約為1300萬噸，而污泥達(dá)標(biāo)處置率僅達(dá)到33%，有67%的污泥沒有得到合理處置。如何提高污泥處理效率和降低成本，合理處置污泥，是當(dāng)下城市污水處理廠普遍面臨的難題。 2 污泥特性 污泥特性的表征指標(biāo)包括有毒有害物質(zhì)、脫水性能、揮發(fā)性固體、水含量和固體含量以及化學(xué)動力學(xué)特性。有毒有害物質(zhì)是指污泥中含有的細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵，在施用前必須經(jīng)過處理。水含量是污泥中水含量的體積分?jǐn)?shù)，污泥是一種高水分物質(zhì)，根據(jù)其存在形態(tài)可分為四類： 1）自由水。不與污泥顆粒直接結(jié)合，占污泥總水分的70%；2）毛細(xì)水。存在于污泥顆粒間隙，約占20%；3）表面吸附水。吸附在污泥顆粒表面，約占7%；4）內(nèi)水。污泥顆粒或微生物細(xì)胞中水含量，占3%。四種水與污泥顆粒之間的粘結(jié)強度順序為自由水、毛細(xì)水、表面吸附水和內(nèi)水，這也是污泥脫水的難易順序。一般來說，我國城市污泥脫水后的含水量較高（約75%），揮發(fā)性物質(zhì)含量較低（約50%），國外數(shù)據(jù)一般為70%。一般來說，污泥含水量大于85%，呈流態(tài)化，含水量在65%-85%，污泥呈塑性，含水量小于65%，污泥為固體。 污泥脫水性能通常由污泥過濾比阻rSRF和毛細(xì)管吸水時間cst來評價，rSRF越高，脫水性能越差。污泥脫水性能不僅與污泥的性質(zhì)、調(diào)理方法和條件有關(guān)，還與脫水機械的種類有關(guān)。污泥脫水前的強化處理改變了污泥顆粒的理化性質(zhì)，破壞了其膠體結(jié)構(gòu)，降低了其與水的親和力，改善了脫水性能，這個過程稱為污泥調(diào)理。污泥化學(xué)動力學(xué)是表征污泥能量利用價值和焚燒特性的重要指標(biāo)。污泥的組成分析、熱值、可燃性和焚燒特性表明污泥的利用價值，是污泥資源化的基礎(chǔ)。 3 國內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀 我國污泥處理技術(shù)目前還處在起步階段，城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，城市人口的增多，導(dǎo)致城市污水排放量不斷增加，由此產(chǎn)生的污泥數(shù)量也不斷上增。目前我國常用的污泥處理技術(shù)包括污泥濃縮、污泥脫水等方式，進(jìn)而達(dá)到農(nóng)業(yè)利用、制作建筑材料、園林綠化及填埋等處置標(biāo)準(zhǔn)要求。按照“十二五”我國城鎮(zhèn)污水處理以及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，2015年我國的直轄市、省會城市和計劃單列市污泥無害化處理達(dá)到80%以上。但是受到技術(shù)、資金等方面的限制，我國大部分城市的污泥沒有得到有效的處理，而是直接排放到環(huán)境中，對周圍的環(huán)境帶來重大污染。目前污泥處理的技術(shù)難題主要在于含水率太高，污泥含水率從95%降低到80%，則污泥的體積減少75%，含水率從80%降低到50%，則污泥的體積縮小50%。污泥的含水率越高，則熱值越低，只有當(dāng)含水率降低到50%以下，達(dá)到5052.2kJ/kg的熱值才能焚燒。通過機械脫水含水率只能降低到80%，想要達(dá)到焚燒、填埋要求則需要將污泥的含水量降低到50%，所以需要研發(fā)將污泥的含水量降低到50%以下的技術(shù)。然而在處理污泥過程中，由于污泥中含有大量的微生物細(xì)胞以及膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)機械脫水和生物降解都有一定的難度。傳統(tǒng)的污泥消化的進(jìn)泥濃度只有2%-4%，反應(yīng)容器比較小，無法對污泥進(jìn)行有效的消化，因而進(jìn)一步增加了污泥處理難度。 4 城市污水處理廠污泥處理處置的有效途徑和技術(shù)方法 4.1 污泥處理 城市污水處理廠主要處理工業(yè)廢水和居民用水。因此，污水中往往伴隨有毒有害物質(zhì)，重金屬含量較高。在污水處理過程中，許多有毒有害物質(zhì)沉淀成為污泥的一部分，因此，在處理和處置這些污泥時，必須考慮污泥的來源和組成。目前，污泥處理技術(shù)包括濃縮（重力濃縮和機械濃縮）和脫水（自然干化、熱干化和機械脫水），在一線城市的污泥處理中，采用溶解法處理污泥。該工藝主要通過高溫分解污泥，高溫分解后，工業(yè)金屬與污泥中的化合物反應(yīng)實現(xiàn)汽提，回收污泥中金屬資源。 4.2 污泥處置 資源化利用是污泥處理處置需要達(dá)到的重要目標(biāo)。污泥資源的利用體現(xiàn)在污泥處置過程中對污泥中所含的有機質(zhì)、養(yǎng)分和能量的充分利用。污泥資源的利用包括土地利用、土壤改良以及通過焚燒等技術(shù)從污泥中回收能量。 4.2.1 污泥堆肥 常見的污泥堆肥處置工藝是好氧堆肥。好氧堆肥是在氧氣比較充足的情況下，好氧菌對廢棄物進(jìn)行吸收、氧化以及分解。好氧微生物將一部分吸收的有機物氧化為無機物，并釋放微生物所需的能量，另外部分有機物合成新的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，讓微生物不斷繁殖，繁殖出更多的新細(xì)胞質(zhì)。這種處理工藝可以最大限度殺死污泥中的有害原菌，加速有機物的降解速度，減少臭氧發(fā)生量。好氧堆肥工藝流程為：預(yù)處理—次發(fā)酵—二次發(fā)酵—后處理—存儲。 4.2.2 生物利用 根據(jù)對污泥的成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中含有大量的有機物，包括碳、硫、氫、氧等化學(xué)元素，根據(jù)污泥這一特性，可以嘗試采用生物處理技術(shù)。這種處理技術(shù)主要是通過微生物進(jìn)行代謝作用，借助微生物酶、菌群等對污泥中的有機物質(zhì)進(jìn)行消化分解，在這一分解過程中，又分為有氧處理和無氧處理。其中有氧處理技術(shù)是將相關(guān)的微生物注入污泥之中，并將污泥置于室外露天的環(huán)境中進(jìn)行平攤，使其獲得足夠的氧氣，以此來刺激微生物和菌群的活性，加速污泥的處理。進(jìn)行有氧處理處置后的污泥肥分比較高，具有很大的回收價值，但是相對來說處理的成本也比較高。無氧處理是通過在無氧的狀態(tài)下將微生物和菌群放入污泥中，使其對污泥中的有機物進(jìn)行消化分解，最終將污泥分解成無機物和氣體，處理后的污泥體積明顯變小，且經(jīng)過無氧處理的污泥容易脫水，性質(zhì)比較穩(wěn)定。此外，這種污泥處理處置技術(shù)的成本相對較低，因此在城市污水處理廠的污泥處理處置中應(yīng)用也比較廣泛。 4.2.3 炭化利用 炭化以后的污泥可以作為吸附材料和除臭，污泥活性炭在處理工業(yè)有機廢水，吸收污水中的氮氧化物，比商品活性炭效果更好，在除臭方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硫化氫和甲基硫醇等物質(zhì)。由于碳化污泥的熱值比較高，吸收太陽光熱量效果比較好，所以還可以作為融雪劑使用。碳化后的污泥還可以用于園林綠化施工中，改良土壤的性質(zhì)，提高土壤的透水性和透氣性。此外，工業(yè)產(chǎn)值比較高的污泥炭化以后，還可以作為生物質(zhì)原料用于熱電廠助燃料。 5 結(jié)束語 綜上所述，污泥處理處置需考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、土地資源、城市化程度等因地制宜地采取合適的技術(shù)路線，要盡可能避免二次污染，變廢為寶，實現(xiàn)污泥價值的提升，實現(xiàn)循環(huán)再利用。