城镇污泥范文(精选9篇)
城镇污泥 第1篇
关键词:污泥制砖,生物质燃料,部分取代,固体燃料,能源消耗限额,发热量,掺量
3 污泥允许掺量mr的计算
污泥在制砖混合料中的掺量mr的计算, 仅考虑单一因素的影响, 不考虑其他因素的影响。最后综合考虑污泥允许的掺量mr。
3.1 污泥在不同含水率条件下其在混合料中允许掺量mr的计算
3.1.1 污泥的特性及其对原料需水量的影响
由于污泥中含有大量有机物, 颗粒细 (0.02mm~0.2mm) , 极具亲水性, 因此, 含水率在65%~85%时呈柔软状态, 具有粘滞性;当脱水至65%以下几乎呈固态;含水率降低到35%~40%时, 呈聚散状态;进一步低到15%以下则呈粉末状, 因此, 污泥不具有可塑性。
图1是采用板框压滤机在1.2MPa压力下脱水得到的污泥泥饼, 含水率Ww·sl为60%左右, 泥饼用手可以掰断, 但用手是捏不动的。图2为由鼎盛超高压污泥压干机处理后, 含水率Ww·sl仅为55.04%的泥饼。图3所示为经带式干化工艺处理后含水率小于40%的污泥形态, 结构松散, 形同泥土。
如前所述, 黏土质制砖原料 (页岩、粘土、煤矸石等) 具有可塑性时的含水率通常在12%~30% (干基) 。由于污泥不具有可塑性和极具亲水性, 当其他制砖原料掺兑一定比例的污泥时, 将会降低其可塑性并显著提高混合料的需水量。
如西安墙体材料研究设计院进行的“城市污泥制备烧结墙体材料的性能研究”, 所用污泥、黏土及污泥和黏土之比分别为20:80和30:70的污泥-黏土混合料的普氏成型水分、塑性指数、塑限和液限见表11。所用污泥和黏土的化学成分见表12。
注:*表中污泥液限为57% (湿基) , 塑限位51.1% (湿基) , 视乎与图1所示含水率Ww·sl为60% (湿基) 左右的泥饼已成为固体相矛盾, 其实并不然, 因为表中污泥是经烘干后的污泥, 在烘干过程中, 有机物的性能和状态发生了一定程度的变化, 而改善了污泥的成型性能, 使污泥含水率在51.1%~57%范围内具有塑性。
根据表11中, 污泥:黏土=30:70和污泥:黏土=20:80的混合料普氏成型水分, 当污泥:黏土=10:90时, 其普氏成型水分约大于30%。
从表12可见, 污泥中Si O2、Al2O3含量不足黏土的1/2, 表明其仅含有少量的黏土矿物, 远不如黏土中的黏土矿物含量高。黏土质制砖原料的可塑性是由黏土矿物所赋予, 然而, 从表11可见, 污泥塑性指数是黏土的2倍多, 液限和塑限是黏土的4倍, 需水量是黏土矿物需水量 (见表5) 的2倍以上。因此, 污泥的这种可塑性并非来源黏土矿物, 主要来源是污泥中的有机物。处理后的污泥, 是由亲水性的有机残片、细菌菌体、微生物、胶体以及无机颗粒等组成, 污泥颗粒细小, 特别是胶体, 比表面积大。由前可知, 颗粒愈细, 比表面积愈大, 由于表面张力作用吸附水分较大。颗粒愈细, 毛细管半径愈小, 毛细管力增加, 因此, 塑性增高。胶体含量愈高, 可塑性也愈大。加之有机质的亲水性和细胞含有大量水, 而使污泥呈塑性时的需水量显著增加, 塑性增强, 其塑性指数达28.0、液限和塑限分别达到132.6%和104.6% (干基) 。从表11可见, 在黏土呈可塑状态时的含水率范围22%~35%内, 污泥则成半固体状态无可塑性, 将其掺入黏土中则成为黏土的瘠性料。在高塑性的泥料中, 通常要掺兑低塑性或无塑性的瘠性料, 如低塑性煤矸石、过火矸石、砂等 (不包括粉煤灰) , 会降低混合料的塑性指数、干敏系数和普氏成型水分, 并且会随着瘠性料增加, 降低幅度加大。由表11可见, 在黏土中随着无塑性污泥的增加, 塑性指数降低, 普氏成型水分却增大。
又如长安大学进行的“城镇污水处理厂污泥建材利用工艺研究”的论文中, 给出了污泥-黏土混合料配比, 污泥在不同掺量条件下的普氏成型水分、塑性指数和干敏系数的试验数据, 见表13。
注:表中污泥是经105℃~110℃温度下充分干燥后的污泥。
从表13可见, 在污泥-黏土混合料中, 随着污泥掺量的增加, 塑性指数下降, 而普氏成型水分和干敏系数提高。
污泥作为瘠性料掺兑于黏土质原料中, 可降低混合料的塑性指数, 但却较大幅度地提高了混合料的成型含水率, 亦即需水量, 以及干燥敏感性系数。
3.1.2 污泥在不同掺量mr和黏土不同含水率条件下其允许含水率
上述试验研究, 均是将污泥和黏土进行干燥后进行的, 未能体现出污泥含水率与其掺量mr的关系。试验研究表明, 掺兑污泥的制砖混合料呈塑性时的成型含水率与污泥掺量密切相关, 随着污泥掺量的提高而提高, 难以通过通常的需水量或成型含水率 (见2.2.1节第3款“含水率”) , 以及污泥及黏土或页岩的含水率, 计算污泥的允许掺量。但可根据表10和表12中的, 污泥掺量与普氏成型水分的对应关系, 以及黏土或页岩的含水率, 估算污泥在已确定的掺量条件下允许的含水率, 间接地了解塑性成形时, 污泥在污泥和黏土或页岩不同含水率条件下的允许掺量mr。
如果已知混合料普氏成型水分, 即混合料干基含水率为Wd、污泥干基含水率Wd·sl、黏土 (clay) 干基含水率为Wd·cl, 假设混合料中污泥掺量mr为X (%) 、混合料干料总量为100 (%) , 黏土掺量则为 (100-X) (%) , 则可得一次方程:
当已知污泥掺量X、黏土含水率Wd·cl, 污泥含水率Wd·sl可由下式计算:
3.1.2. 1 按表11中污泥掺量X和普氏成型水分Wd估算污泥允许含水率Wd·sl
由表11可知, 污泥掺量X分别为X1=20%、X2=30%时, 普氏成型水分Wd分别为:Wd1=35.01%和Wd2=38.47%, 黏土 (clay) 的含水率Ww·cl分别取Ww·cl1=10%、Ww·cl2=15%和Ww·cl3=20%。由式 (1) 可求得黏土干基含水率分别为:Wd·cl1=11.1%、Wd·cl2=17.6%和Wd·cl3=25%。
分别将污泥掺量X1=20%、X2=30%, 普氏成型水分Wd1=35.01%和Wd2=38.47%, 黏土干基含水率Wd·cl1=11.1%、Wd·cl2=17.6%和Wd·cl3=20%, 代入式 (2) , 则可求得污泥在不同掺量和黏土不同含水率条件下其允许含水率Wd·sl, 见表13。此外, 为便于问题的讨论, 将根据表11和参考表13估算的含水率Wd·cl为10%, 以及插值法估算的含水率Wd·cl为12%的, 普氏成型水分和污泥允许掺量列于表14。
3.1.2. 2 按表13中污泥掺量和普氏成型水分估算污泥允许含水率污泥含水率Wd·sl
由表13可知, 污泥掺量X分别为X1=10%、X2=15%和X3=20%时, 普氏成型水分Wd分别为:Wd1=28.47%、Wd2=29.01%和Wd3=31.19%, 黏土 (clay) 的含水率Ww·cl分别取Ww·cl1=10%、Ww·cl2=15%和Ww·cl3=20%。由式 (1) 可求得黏土干基含水率分别为:Wd·cl1=11.11%、Wd·cl2=17.65%和Wd·cl3=25%。
分别将污泥掺量mr X1=10%、X2=15%和X3=20%时, 普氏成型水分Wd1=28.47%、Wd2=29.01%和Wd3=31.19%, 黏土干基含水率Wd·cl1=11.1%、Wd·cl2=17.6%和Wd·cl3=25%, 代入式 (2) , 则可求得污泥在不同掺量mr和黏土不同含水率条件下其允许含水率Wd·sl, 见表15。此外, 将利用插值法估算的普氏成型水分和污泥允许掺量列于表15。
3.1.3 小结
由表14和表15可以看出, 随着各类原料含水率的降低, 污泥掺量mr提高。
当污泥含水率Ww·cl小于等于58%、黏土 (或煤矸石、页岩等) 小于等于12%时, 污泥的允许掺量mr最低为12%。
当污泥含水率Ww·cl小于等于48%、黏土 (或煤矸石、页岩等) 小于等于15%时, 污泥的允许掺量mr最低为15%。
当污泥含水率Ww·cl小于等于40%、黏土 (或煤矸石、页岩等) 小于等于15%时, 污泥的允许掺量mr最低为20%。
标准中规定的污泥含水率指标小于等于40%, 不仅是对城镇污水处理厂污泥减量化的要求, 更主要的是满足制砖的需要, 这样需要耗费能源进行热干化处理。试验研究表明, 深度脱水污泥泥饼含水率小于60%, 自然放置7 d后, 含水率可进一步降至45%左右, 且泥饼基本无臭味, 粪大肠菌群数为零, 此外采用深度脱水污泥用于制砖, 每吨干污泥可节约干化耗能约0.30 tce/t (干污泥) 。如此, 当采用经深度脱水并放置7 d后的干污泥, 与含水率小于等于15%的其他制砖原料掺配, 污泥的允许掺量mr最低为15%。
因此, 在进行混合料掺配时, 应根据实际检测含水率指标确定污泥的合理掺量mr。
3.2 污泥在不同烧失量条件下在混合料中允许的掺量mr计算
3.2.1 允许掺量mr的计算
烧结砖原料的烧失量L不宜超过15%, 否则砖的质量, 特别是强度将要受到严重影响, 由于污泥具有较高的烧失量, 因此其掺量mr将会受到限制。
现以污泥-页岩混合料为例, 如果混合料烧失量为L, 污泥的烧失量为Lsl, 页岩 (shale) 烧失量为Lsh, 假设污泥掺量mr为Y (%) , 混合料总量为100 (%) , 页岩掺兑比则为 (100-Y) (%) , 则可得一次方程如下:
因此, 污泥量可由下式计算:
GBT25031规定的污泥的烧失量Lsl小于等于50%, 目前较多市政污水处理厂污泥烧失量在50%以上, 认为这样的污泥搭配适当的辅料和工艺也可以制备合格的烧结砖, 因此, 希望能调整烧失量指标, 也就是要提高标准中污泥烧失量的指标。
为便于问题的讨论, 当污泥-页岩混合料中, 污泥的烧失量Lsl分别取为:Lsl1=40%、Lls2=50%、Lsl3=60%时;资料介绍部分页岩烧结砖厂用页岩的烧失量Lsh在5%~14%, 因此, 页岩的烧失量Lsh分别取为:Lsh1=5%、Lsh2=10%和Lsh3=14%;取污泥-页岩混合料的允许烧失量L=15%。计算污泥在不同烧失量条件下的允许掺量mr Y (%) 。
将各相互关联数据代入式 (3) , 则可求得污泥在不同烧失量条件下的允许掺量mr, 见表16。
3.2.2 小结
从表16还可以看出, 随着污泥和页岩烧失量的增加, 掺量减少, 反之则增加。为保证承重烧结砖的质量, 当污泥的烧失量不大于50%, 与其掺兑的黏土质原料的烧失量不大于10%时, 污泥的允许掺量mr最低为12%;如污泥的烧失量等于60%, 则污泥的允许掺量mr为10%。因此, 污泥的烧失量不应高于50%。
由于污泥烧失量并非是定值, 因此, 进行混合料掺配时, 应检测各种原料的烧失量, 合理确定污泥的掺量mr。
这里需要说明的是, 污泥可以作为烧结保温砖和砌块的成孔剂, 以提高制品的孔隙率, 提高保温隔热性能, 因此, 污泥的掺量mr可适当提高。
3.3 污泥在混合料发热量限值条件下允许掺量mr
本节仍以污泥-页岩全内燃烧结砖为例, 讨论污泥在混合料发热量限值C条件下允许掺量mr。
3.3.1 生产不同品种烧结砖的污泥-页岩混合料发热量限值C
a.烧结砖单位产品烧成耗热量限值H。
污泥-页岩全内燃烧结砖混合料发热量, 与其单位产品焙烧热耗量, 即焙烧煤耗密切相关。而焙烧煤耗则是烧结砖单位产品煤耗的一部分。因此, 为了确定混合料发热量, 应首先了解烧结砖单位成品标准煤耗 (Standard coal consumption) S (kgce/t或kgce/kg) , 折算的热耗量 (Heat consumption of) H (k J/kg) ,
为了实现烧结墙体材料的节能减排, 国家标准《烧结墙体材料单位能源消耗限额》 (GB30526—2014) 分别规定了现有企业和新建企业砖的不同品种单位产品综合和能耗的限定值和准入值。为满足国家标准关于综合能耗的规定, 则单位产品煤耗的限定值 (limit) Sl和准入值 (Access to the value) Sa, 不应超过表3和表4所列的煤耗参考值。表3和表4的煤耗参考值, 则可由下式换算成单位产品热耗 (heat loss) 的限定值Hl和准入值Ha:
式中29307——标准煤的发热量, k J/kg。
则现有企业和新建企业不同品种烧结砖单位产品煤耗和热耗的限定值和准入值见表17。
注:表17中煤耗指标分别摘自表3和表4。
b.混合料发热量C的计算。
混合料制成砖坯, 经干燥后送入焙烧窑进行焙烧。在焙烧过程中, 混合料中的烧失量将失去, 焙烧结束砖经冷却后, 其中的废品将被废弃, 那么烧失量和废砖在砖焙烧过程中的耗热都将计入成品砖中, 因此, 当单位产品热耗一定时, 焙烧合格率和混合料的挥发分, 对混合料发热量有显著影响。
假设焙烧合格率 (Percent of pass) 为P (%) , 混合料烧失量 (Loss) 为L (%) , 单位产品的热耗为H (k J/kg) , 则混合料发热量为C (k J/kg) 可由下式计算:
取污泥-页岩混合料的烧失量L为15%, 产品烧成合格率P一般取95%, 不同品种的烧结砖热耗限定值Hl和准入值Ha如表16所示, 则在不同的混合料烧失量和产品合格率条件下, 混合料的发热量限值可由式 (5) 计算求得。
现有企业制砖混合料发热量限定值Cl计算结果见表18。
新建企业制砖混合料发热量准入值Ca计算结果见表19。
3.2.2在污泥-页岩混合料不同发热量限定值Cl和准入值Ca的条件下污泥允许掺量mr
a.在混合料不同发热量限值C条件下污泥允许掺量mr的计算见表9, 初沉污泥热值达15 000 k J/kg~18 000 k J/kg, 经厌氧消化后降至5 000 k J/kg~7 000 k J/kg (以干污泥计) , 但仍达制砖原料允许发热量的4倍以上, 因此, 由于国家标准《烧结墙体材料单位能源消耗限额》 (GB30526-2014) 的颁布和实施 (2015年1月1日实施) 污泥在制砖原料中的掺量mr将会受到严格限制。
如果混合料发热量限值为C、污泥发热量为Csl、与污泥掺兑之原料发热量为Csh, 假设污泥掺量mr为Z (%) , 混合料总量为100 (%) , 与污泥掺兑的原料掺量则为 (100-Z) (%) , 则可得一次方程如下:
因此, 污泥掺量Z可由下式计算:
b.现有企业在混合料不同发热量限定值Cl条件下污泥允许掺量mr的计算。
现有企业生产污泥-页岩烧结砖, 当烧成合格率P为95%, 混合料烧失量L为15%, 不同品种烧结砖, 混合料发热量限定值C见表18, 污泥发热量Csl=5 000 k J/kg~7 000 k J/kg, 页岩发热量Csh=0 k J/kg。将混合料发热量限定值Cl、污泥发热量Csl和页岩发热量Csh代入式 (6) , 则可分别求得现有企业不同混合料发热量限定值Cl条件下的污泥掺量mr限定值Zl, 即现有企业允许掺量mr, 见表20。
注:*为污泥发热量为6000k J/kg时, 污泥允许掺量mr的限定值Zl。
c.新建企业在混合料不同发热量限定值Ca条件下污泥允许掺量mr的计算。
新建企业生产污泥-页岩烧结砖, 当烧成合格率为95%, 混合料烧失量L为15%, 不同品种烧结砖, 混合料发热量准入值Ca见表18, 污泥发热量Csl=5 000k J/kg~7 000 k J/kg, 页岩发热量Csh=0 k J/kg。将混合料发热量准入值Ca、污泥发热量Csl和页岩发热量Csh代入式 (6) , 则可分别求得现有企业不同混合料发热量准入值Ca条件下的污泥掺量mr准入值Za, 即新建企业允许掺量mr, 见表21。
注:*为污泥发热量为6000k J/kg时, 污泥允许掺量mr的限定值Zla。
3.3.3 污泥热解对掺量的影响
天津大学环境学院所进行的“城市污水污泥热解实验及产物特性”的实验研究表明, 污泥热解终温为700℃热解后残留的固体物质“为热解结束后残留在反应器内的炭渣, 它是固体废弃物脱除挥发分反应和碳化的结果, 由于其中还含有可挥发分, 通常称之为半焦, 固体半焦的灰分、挥发分及固定碳随温度变化的曲线 (见图4) , 表明热解温度达到700℃, 固定碳含量不到30%、挥发分仅有5%。热解是在隔绝空气的条件下进行的, 固定碳不会燃烧而保留下来。
当完全以污泥所含有机物——生物质燃料, 全部取代固体燃料作为内燃砖的内燃料时, 污泥在内燃烧砖过程中, 污泥的热分解则是在过剩空气条件下进行, 当温度达到300℃~350℃时, 污泥中的有机质开始受热分解并碳化, 有固定碳生成, 在此温度下, 坯体中内燃料的低温无焰燃烧已经开始, 此时污泥中有机物碳化形成的固定碳, 将会参与无焰燃烧, 随着窑温的升高, 有机物碳化得到的固定碳燃烧会愈加剧烈, 当砖焙烧尚未到达烧成阶段 (焙烧温度由900℃至最高温度段末端) , 由污泥中有机物碳化得到的少量固定碳已所剩无几, 无法满足烧结砖高温焙烧的需要。如21世纪初抚顺一家中石油所属企业, 拟利用本企业自备电厂产生的粉煤灰生产粉煤灰烧结砖, 并利用炼油塔塔底残渣做内燃料, 生产线建城进行试生产时, 发现在升温阶段, 油渣就开始热解、挥发、燃烧, 到高温段 (900℃以上) , 由油渣干馏形成的极少量的固定碳所剩无几, 无法满足高温焙烧的需要, 不得不外喷燃油, 以保证砖的高温焙烧。
当然, 为了能够多掺污泥, 可以在以污泥所含生物质燃料, 全部取代固体燃料作为内燃砖的内燃料的基础上, 再掺加煤矸石或石煤等含碳固体废弃物, 以满足烧结砖高温焙烧的需要, 有资料记载混合料的发热量可达24 00 k J/kg, 进行超内燃焙烧。然而, 由于2015年1月1日开始实施的国家标准《烧结墙体材料单位能源消耗限额》 (GB30526-2014) 为强制性标准, 必须严格执行, 若如此, 砖的单位能耗将远远超过国家标准规定的单位产品能耗限额, 而不符合国家标准的规定, 是不允许的。因此, 不能完全以污泥中的生物质燃料, 全部取代固体燃料作为内燃砖的内燃料, 只能部分取代含碳的工业固体废弃物或劣质煤。因此, 为满足砖高温焙烧的需要, 在初步确定混合料配合比时, 宜以上述确定的掺量mr限定值Zl或准入值Za的50%~60%作为初定掺量mr, 再配以含碳固体废弃物共同作为内燃料, 并应在符合GB30526-2014的规定和保证砖产品质量的前提下, 通过试生产进一步调整污泥的掺量mr。
3.3.4 小结
a.当与污泥掺兑的原料的发热量为0, 如果完全采用污泥中的有机物——生物质燃料作为砖的内燃料时, 当烧成合格率为95%、混合料烧失量为15%, 污泥的低位发热量为6 000 k J/kg, 则污泥的允许掺量mr:
(1) 由表16可知, 对于2015年1月1日前建厂企业, 允许掺量mr平均值为20.12%;
(2) 由表17可知, 对于2015年1月1日及以后新建企业, 则允许掺量mr平均值为18.65%。
b.由于污泥中生物质燃料在焙烧过程的加热阶段 (400℃~900℃) 的热解、挥发和燃烧 (包括固定碳燃烧) , 碳化生成的固定碳已所剩无几, 为了满足砖高温焙烧的需要, 污泥掺量mr不宜超过全内燃烧砖时, 完全以污泥作为内燃料时的掺量mr的60%, 即:
(1) 于2015年1月1日前建厂的现有企业, 当污泥发热量为6 000 k J/kg时, 其掺量mr不宜超过12;
(2) 于2015年1月1日及以后的新建企业, 则其掺量mr不宜超过11%。掺入污泥同时应掺配含碳固体废弃物, 混合料所配总发热量, 应保证单位产品的综合能耗符合GB30526-2014的规定。
3.4 污泥制砖试验研究实例——污泥掺量mr与强度
3.4.1 长安大学的试验研究
如前所述, 长安大学进行的污泥-黏土烧结砖试验研究, 污泥及黏土的配合比见表12。试验研究最终, 对烧结砖的性能进行了分析, 其中对强度的分析结果见图5。
试验研究认为:“抗压强度是衡量烧结砖性能的主要指标之一, 抗压强度极大的一定的MU10依赖与污泥的含量与烧成温度。如图45所示, 抗压强度随污泥掺量mr的增加而减少, 随烧成温度的增加而增加。”图中可见, 烧成温度为980℃时, 污泥掺量mr小于等于10%时, 污泥-黏土烧结砖的抗压强度可大于10MPa, 符合国家标准《烧结普通砖》 (GB5101) 规定的MU10级的要求。
3.4.2 福建工程学院的试验研究
福建工程学院利用低位热值煤矸石和城市污泥, 进行了生产烧结多孔砖试验研究, 利用高温梯度炉焙烧。在最佳配比为11%, 最佳工艺条件下烧制出的多孔砖平均抗压强度大于10 MPa, 符合GB13544《烧结多孔砖》中MU10级的要求。
试验研究采用了6种配合比, 见表22。
从图6可以看出, 随着污泥掺量mr的增加, 砖的抗压强度不断降低, 试验研究认为:“这是因为污泥中的有机物较多, 在烧结时有机物挥发造成砖内大量的孔洞和空隙, 从而使砖的强度下降。”并认为:“污泥掺量控制在10%以下可使砖体抗压强度保持在10MPa以上, 满足GB13544—2000《烧结多孔砖》中MU10级的要求。”
3.4.3 厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司的试研究验
厦门水务集团有限公司为研究城市污泥建材化利用的可行性, 委托厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司开展“污泥建材利用研究”项目, 包括污泥黏土烧结普通砖和污泥煤矸石砖的试验研究。试验结果如下:
a.污泥黏土烧结普通砖
污泥黏土砖随污泥掺量增加, 砖体抗压强度逐渐降低, 黏土砖中污泥掺量宜在20%以下。中试结果表明:污泥掺量15%的烧结黏土砖性能检测, 结果显示达到烧结普通砖MU10等级合格要求。
b.污泥煤矸石烧结砖
污泥煤矸石烧结砖, 污泥在煤矸石砖的掺量不宜超过20%。
中试结果表明:污泥掺量15%, 煤矸石:黏土质量比=8:2条件下, 烧结煤矸石普通砖可达到MU10等级合格要求。
c.针对试验结果
2015年7月16日, 污水公司组织“污泥制砖技术可行性研究”项目验收会, 项目通过验收。专家组得出以下验收意见:“项目组对污泥制砖技术进行了研究, 结果表明, 污泥制备的烧结砖无浸出毒性, 主要技术指标满足《烧结普通砖》GB5101标准的要求, 污泥制砖具有技术可行性”。
3.4.4 小结
上述试验研究表明, 利用污泥烧制承重砖, 为满足砖的力学性能要求, 其掺量mr不宜超过10%~15%。对此研究者认为:是由于污泥中的有机物较多, 即烧失量大, 砖的孔隙率增加, 而影响到砖的质量, 特别是严重影响砖的强度指标。笔者认为, 这仅是致使砖强度下降的重要原因之一, 如前所述, 由于污泥的特性, 随着污泥掺量的提高, 成型含水率提高, 造成砖的孔隙率进一步加大, 这亦是导致砖强度下降的重要原因。因此, 为保证砖的强度, 污泥掺量mr不宜过高。
4 结束语
以上对制砖原料的物理化学性能要求及国家标准《烧结墙体材料单位能源消耗限额》 (GB30526-2014) 进行了简要介绍, 进而就污泥的含水率、烧失量和发热量, 对用污泥制砖时, 对其掺量mr的影响, 以及掺量mr对强度的影响进行了讨论, 认为:
a.影响污泥掺量的主要因素是GB30526规定的烧结墙体材料单位能源消耗限额, 以及污泥所含大量可挥发性固体——生物质燃料, 只能部分取代固体燃料作为内燃料。因此污泥发热量对污泥在混合料中掺量mr的影响, 远大于污泥含水率和烧失量的影响, 当含水率小于等于60%、烧失量小于等于50%时, 含水率和烧失量对污泥掺量mr的影响可忽略不计。
b.污泥在混合料中的掺量, 应以污泥发热量确定的掺量mr为准。干污泥低位发热量为6 000 k J/kg时, 现有企业污泥在混合料中掺量mr不宜大于12%;新建企业污泥在混合料中掺量mr不宜大于11%。污泥的掺量mr随着发热量的提高而降低, 反之则提高。在混合料中掺兑污泥的同时, 应掺配含碳固体废弃物, 且混合料所配总发热量, 应保证单位产品的综合能耗符合GB30526-2014的规定。
c.按污泥发热量确定的污泥掺量, 砖的物理力学性能够得到保证。
上海市城镇排水污泥处理处置规划 第2篇
上海市水务局 二○○九年十月
一、规划必要性及主要特点
(一)规划必要性
近年来,上海市水环境的治理取得了丰硕的成果,但随着水污染控制工程措施大规模上马,伴随着污水处理而来的污泥处理处置问题日益突出。另外,随着雨、污水管道和泵站输水能力的提高,每天会有大量含有颗粒物、杂质的生活污水及工业废水进入排水管道输送系统,须定期清捞,造成通沟污泥和泵站垃圾产量也随之显著增加。
为了从根本上解决上海市城市污泥的处理处置问题,必须加快制定与污水专业规划相适应的污泥处理处置规划,其必要性和紧迫性主要体现在以下三个方面:
一是贯彻落实科学发展观、确保上海完成节能减排目标、推动资源节约型、环境友好型社会建设的需要;二是贯彻国家对污泥处理处置的要求,实现污水处理与污泥处理处置同步,推动污水处理厂功能完善,避免产生二次污染的需要;三是明确本市城镇排水污泥处理处置方式和相应处理技术路线,确保污泥安全处置的需要。
(二)主要特点
《上海市城镇排水污泥处理处置规划》具有如下特点:
一是注重统筹兼顾,强调系统性和整体性。本次规划范围覆盖全市,对中心城区污泥的处理处置予以重点研究,并提出郊区污泥处理处置规划初步方案,为今后编制各区的污泥处理处置规划提供指导意见;
二是注重因地制宜,强调区域特点。根据上海城市土地资源紧缺、降雨多、人口密度较高、经济较为发达的特点,参考了国外类似城市的污泥处理处置的成功经验,制定适合上海城市特点的污泥处理处置方案;
三是注重可操作性,强调近远结合。根据中心城区、郊区城镇污水厂规模、分布特点,以及污泥处置出路的消纳和污泥处理设施建设情况,近期注重发挥老港垃圾填埋场的作用,做到平稳过渡,远期优化系统布局,满足上海城市发展的需要。
四是注重科技支撑,强调基础课题研究。本规划为全国各省市层面第一个污泥处理处置规划,且因国家对污泥处理处置的相关规范不够完整,可借鉴的相关经验较少,本次规划以多份基础课题研究为基础,对国内外污泥处理处置情况进行分析研究,借鉴宝贵经验,以确保污泥规划的科学性。
二、污泥处理处置现状
目前上海城镇污水厂污泥处理处置存在的主要问题是:一是缺乏一个系统的污泥处理处置规划,污泥污水处理不同步;二是污泥处理处置以未达标填埋及应急填埋为主,易造成二次污染;三是污泥处理方式与处置出路缺乏统筹协调;四是污水成分复杂,污泥处理处置难度增加。
三、污泥处理处置规划指导思想、规划目标
(一)指导思想
贯彻落实科学发展观要求,结合上海实际,以污泥减量化、稳定化、无害化为基本要求,以资源化利用为发展方向,优化布局、集约高效、统筹协调、综合利用,促进上海经济社会和生态环境和谐发展,为上海市经济社会又好又快发展服务。
(二)规划目标
总体目标:形成与城市污水处理系统相匹配的污泥处理处置系统。(1)近期(2012年):污泥有效处理率达到85%以上;经处理过的污泥要同步有效处置;
(2)远期(2020年):污泥有效处理率达到95%以上;经处理过的污泥要同步有效处置。
(三)规划范围及规划研究对象
本次规划范围覆盖全市,总面积6340.5 km2。
规划研究对象为城镇排水设施产生的污泥,按产生源头可分为:污水处理厂污泥、城镇排水管网通沟污泥、雨污水泵站系统栅渣及城市污水处理厂沉砂池沉砂。
(四)规划编制依据
1.上海市城市总体规划(1999~2020)
2.上海市污水处理系统专业规划修编(2007年3月)3.上海市城市绿地系统规划(2002~2020)
4.上海市固体废弃物处置发展规划实施方案(2005年12月)5.上海市固体废弃物处置发展规划
四、污水厂污泥处理处置规划
(一)污泥处置出路分析 借鉴国内外发达城市的成功经验,结合上海城市水环境特点,上海污泥潜在的最终出路主要为焚烧后建材利用、土地利用及卫生填埋三个方面。
污泥焚烧后建材利用,主要用于沟槽回填、道路三渣、海塘内青坎维护等。
污泥无害化后土地利用,主要用于园林绿化的基肥。考虑上海污泥的含量,人口密度大的特点,建议污水厂污泥主要在外环线、郊区林带等绿地适量应用。
污泥减量化后卫生填埋,主要出路为垃圾填埋场。根据相关规划,本市中心城区污泥填埋出路主要为老港填埋场。
(二)系统布局
根据《上海市污水处理系统专业规划修编》,全市污泥的处理处置以污水处理系统的区域为基础,同样按6大区域进行,各污水系统内工业污水处理厂的污泥,规划由企业自行进行达标处理和安全有效处置。全市形成“中心城区以焚烧后建材利用为主,兼顾土地利用和卫生填埋;郊区以土地利用为主,焚烧后建材利用和卫生填埋为辅”的处置格局。
(1)石洞口区域
规划石洞口区域设置集中式污泥处理处置厂一座,服务对象为石洞口、泰和、吴淞、桃浦污水厂,污泥处理工艺为脱水+干化+焚烧,处置工艺为建材利用,污泥处理厂选址石洞口污水厂。
(2)竹园区域
规划竹园区域设置集中式污泥处理处置厂一座,服务对象为竹园一厂、竹园二厂、曲阳、泗塘污水厂,处理工艺为脱水+干化+焚烧,处置工艺为建材利用,污泥处理厂选址竹园污水厂。
(3)白龙港区域
规划白龙港区域设置集中式污泥处理处置厂一座,服务对象为白龙港、天山、龙华、长桥、闵行、莘庄等六座污水厂,污泥处理厂选址白龙港污水厂。近期白龙港污水厂污泥处理工艺为厌氧消化+脱水+干化(部分),处置工艺为土地利用。视土地利用消纳情况,考虑进一步焚烧后建材利用的可能性,进行用地控制。远期增量部分污泥处理工艺为脱水+干化+焚烧,处置工艺为建材利用。
(4)杭州湾沿岸区域
奉贤区:由于污水水质情况比较复杂,污泥处理方式确定为脱水+固态好氧发酵。远期视污泥量增长趋势、地区经济发展水平、污泥性质等情况保留卫生填埋和污泥焚烧的双重可能性。在奉贤东部及西部污水厂控制规划用地。
原南汇区:根据其区域位置的有利条件,原南汇区域污泥处理工艺采用脱水+预处理,初步拟定处置工艺为卫生填埋(老港填埋场)。
(5)嘉定及黄浦江上游区域
嘉定区:嘉定安亭、嘉定新城、南翔污水厂的污泥近期处理处置方案为脱水+固态好氧发酵+卫生填埋。嘉定北部污水厂近期考虑采用污泥制煤技术消纳北区厂的污泥。远期视嘉定区污泥增长趋势、地区经济发展水平,保留脱水+干化+单独(或混合)焚烧+建材利用的可能性。
青浦区:青浦区规划建设青浦南部、北部2座污泥处理厂。青浦南部污泥处理厂服务对象为练塘、金泽、商塌、西岑等4座污水厂,青浦北部污泥处理厂服务对象为青浦、青浦第二、青浦第三、华新、徐泾等污水厂。由于污水水质以生活污水为主,污泥泥质较好,初步拟定污泥处理工艺采用脱水+固态好氧发酵或其他无害化处理工艺,处置工艺为土地利用。污泥处理工艺同样采用脱水+固态好氧发酵或其他无害化处理工艺,处置工艺为土地利用。
松江区:松江区规划建设松江南部、北部2座污泥处理厂。松江南部污泥厂服务对象为叶榭、泖港、新浜等污水厂;松江北部污泥厂服务对象为松江新城、松江东部、东北部及西部第一、第二等污水厂。松江区各污水厂污水水质以生活污水为主,污泥泥质较好,初步拟定污泥处理工艺采用脱水+固态好氧发酵或其他无害化处理工艺,处置工艺为土地利用。
金山区:金山区规划建设金山南部、北部2座污泥处理厂。金山北部污泥厂服务对象为枫泾、兴塔、廊下、枫亭等污水厂,由于污水水质以生活污水为主,污泥泥质较好,远期初步拟定污泥处理工艺采用脱水+固态好氧发酵处理工艺,处置工艺为土地利用。金山南部污泥厂服务对象为新江、金山第二污水厂及金山区工业污水厂,根据其污泥的泥质,初步拟定污泥处理工艺为脱水+固态好氧发酵或脱水干化+焚烧,处置工艺作为卫生填埋覆盖土或焚烧后建材利用。
(6)崇明三岛区域
崇明岛规划建设城桥及陈家镇2座污泥处理厂,城桥污泥处理厂服务对象为城桥及新河污水厂,陈家镇污泥处理厂服务对象为陈家镇及堡镇污水厂。由于岛域污水以生活污水为主,污泥泥质较好,初步拟定污泥处理工艺采用脱水+固态好氧发酵或其他无害化处理工艺,处置工艺为土地利用。横沙岛规划有1座污水处理厂,选址为横沙污水厂,初步拟定污泥处理工艺采用脱水+固态好氧发酵或其他无害化处理工艺,处置工艺为土地利用。长兴岛规划有1座污水处理厂,初步拟定长兴污水厂污泥脱水后进行固态好氧发酵或其他处理工艺,运至长兴岛固体废弃物处理场一并处理。
(7)应急污泥填埋场
拟对白龙港污泥填埋场进行改造,作为上海应急污泥填埋场,用于石洞口、竹园污泥焚烧厂突发事件的应急设施,以及白龙港污水厂土地利用污泥春夏季节的临时堆场。
五、通沟污泥、泵站栅渣及污水厂沉砂池沉砂处理处置规划
拟在中心城区长宁区建设通沟污泥处理厂(试点),在其他区选址建设通沟污泥中转站,污泥经沉淀脱水后,通过环卫码头外运填埋处置。根据长宁区通沟污泥处理厂运营情况,远期考虑在其他区建设通沟污泥处理厂。近期各通沟污泥中转站占地规模暂按通沟污泥处理厂控制。
拟在郊区分别建立通沟污泥中转站,通沟污泥在中转站沉淀脱水后,运送到郊区生活垃圾填埋场填埋处置。
雨污水泵站栅渣及污水厂沉砂池沉砂的有机物含量较低,产量较低,性质类似与城市垃圾,宜与城市生活垃圾一道填埋处置。
六、污泥处理处置管理措施
1、完善标准。为了防止污泥处理处置过程中潜在的环境和健康风险,必须制订污泥处理处置的标准体系。为了保证污泥处理处置企业质量标准的有效实施,应当建立健全完备的法规体系。为了保证监测污泥处理处置企业的产品和服务质量,应当建立起独立于企业之外的第三方质量监测和污泥动态信息收集系统。为了保证对周边环境无不良影响,应加强城市污泥处理处置设施的环境影响评价。
2、市场引导。制订合理的污泥资源化利用鼓励政策,充分体现全面、协调、可持续的科学发展观,促进循环经济的发展,维护生态平衡。
3、完善职能。加强政府和行业的监管,对污泥的处理处置全过程加强监管,以保证不因处理处置而造成二次污染或者危害,制定对污泥收集、运输、处理、处置、应用等过程行之有效的监督管理办法,使得污泥能够得到有效收集,安全可靠的运输,满足污泥最终出路要求的有效处理处置,安全的应用。
七、建议
1、完善污泥处理处置标准体系和质量监管体系。
2、加快制定污泥处理处置和资源化利用的相关补贴政策。
3、结合第四轮环保三年行动计划,加快各郊区县的污泥处理处置规划的深化编制,指导推进郊区污泥处理处置设施建设。
浅谈城镇污水污泥的资源化利用 第3篇
1 城镇污水污泥的处置与运用现状
1.1 填埋处理
污泥的填埋处理技术经过很多年的发展已经较为成熟。可是因为填埋技术对污泥中土力学性质有着较高要求, 而近些年来我国城镇污泥量在逐渐增加, 所以导致大面积选址更为困难, 尤其是在人口较为密集的国家, 再加上城镇市政建设运用的土地面积也在逐渐扩大[1]。因此很多国家已经不再利用填埋技术。在我国, 一些地区依然运用填埋处理技术处理污泥, 可是大部分地区由于填埋场地的选址于运输花费等相关问题在很大程度上限制了其普遍运用。因为污泥填埋处理技术无法避免环境污染。仅仅延缓了造成污染的时间, 比如有危害成分的下渗导致地下水污染等, 因此填埋处理技术不是处理污泥最佳方法。
1.2 污泥焚烧
焚烧主要是运用污泥中包含的有机成分高, 具备一定热值特性来处置污泥[2]。一般情况下以焚烧作为核心的污泥处置方式, 在处理污泥时会比较彻底, 世界上运用污泥焚烧方式主要有两种, 一种是脱水污泥直接送入焚烧炉进行焚烧, 另一种是在脱水污泥干化之后进行焚烧。污泥焚烧方法和其他污泥处理方式相比较而言, 其具备产物无菌与无臭特点, 并且能够快速完成无菌化与减量的目标。因为污泥焚烧需要的设施与能源以及操作费用较高, 所以还不具备广泛运用的条件。
2 城镇污水污泥资源化运用的有效途径
2.1 污泥燃料化
城镇污泥中包含了大量的有机物, 大约占据75%, 而脱水污泥具备的发热量也非常高, 因此在研究中一定要充分运用这一特点。现阶段, 污泥燃料化的方式主要有污泥能量回收体系与污泥燃料。污泥燃料回收体系主要是把剩余活性污泥与初沉池污泥实施厌氧消化, 而混合消化污泥可以离心脱水到含水率大约为80%, 然后再加入轻溶剂油, 使其变成流动性浆液, 输送到四效蒸发器进行蒸发, 最后脱水轻油成为含水率大约为2.6%与含油率大约为0.15%的污泥燃料[3]。而污泥燃料主要是把没有消化的混合污泥利用机械脱水之后, 添加重油, 从而形成流动性浆液输送到四小蒸发器进行蒸发与脱油, 最后形成含水率大约为5%与含油率大约为10%以下的污泥燃料。这些污泥燃料不仅能够用在发电, 还能够用在水泥生产中, 在一定程度上节约了煤炭资源。
2.2 污泥堆肥技术
污泥堆肥技术是在上世纪中期逐渐发展起来的高科技生物处理技术。通常是运用微生物的作用, 把不稳定的污泥有机物进行降解使其转变成比较稳定的有机物, 同时在一定程度上降低污泥中具有挥发性质的物质含量, 改进污泥的物理性状。另外, 高温堆肥技术能够杀死病原菌与虫卵等, 形成的堆肥产品比较适宜当成土壤改良剂与植物营养源。
2.3 污泥烧制建筑材料
城镇污泥不仅含有大量的有机物, 还含有硅、铝与铁及钙等多种无机物。污泥的无机化学成分与粘土比较相似, 所以可以制作成水泥与陶瓷等相关建筑材料, 从而替换原有的资源消耗式建筑材料。污泥烧制的建筑材料通常有轻质陶粒与熔融微晶玻璃以及水泥等。在世界上很多国家, 因为污泥处理方式主要利用焚烧方法, 所以对污泥焚烧后的灰渣运用, 一定要先考虑污泥焚烧灰作为建筑材料或是附加材料, 并且技术已经趋于成熟, 广泛运用在建筑材料生产中。在我国, 也有部分污水处理工厂把污泥进行干化之后运输到砖厂或是陶瓷厂当成添加料。
2.4 污泥低温制油技术
污泥低温的热解制油技术主要是利用无氧对污泥进行加热到一定温度后, 使污泥转变成为油和反映水以及无凝性气体以及炭等诸多可燃物。污泥的低温制油技术具备很多优点, 比如设施较为简单, 不需要耐高温与高压设施, 就能够实现高效率能量回收, 并且造成环境的二次污染可能性较低, 经过相关研究人员评价, 处理过后的污泥中大量的重金属进入到炭油中, 可以在后续运用时逐渐氧化实现无害化。污泥的低温热解制油技术和焚烧技术相比较, 在运行成本方面大约为焚烧技术的30%。
3 结语
综上所述, 在污泥处理与运用的过程中还要注重环境保护, 尽量提升污泥处理和资源化运用效率。在未来污泥的资源化与能源化将成为各个国家的研究重点, 因此我国研究人员一定要加大污泥利用的开发与研究力度, 探索新的运用途径及加工技术, 化害为利, 将污泥的产生与处置以及环境保护形成一个整体, 从而获得最大化的经济效益与环保效益。
参考文献
[1]朱勇.城镇污水处理厂污泥处理处置现状与思考[C].2010年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会论文集.2010:24-29.
[2]张卫河.浅谈城市污泥处理与资源化利用[J].能源与环境, 2011, (10) :89-90.
城镇污泥 第4篇
征稿启事
主办:《中国给水排水》杂志社
协办: 威立雅水务工程(北京)有限公司
上海施维英机械制造有限公司
青岛理工大学青岛市新型环保技术重点实验室 时间:2011年5月中下旬 地点:青岛
支持单位:山东省城镇供水协会 中国市政工程华北设计研究总院
支持媒体:中国给水排水杂志独立网站(http://)
近年来,随着我国污水处理能力的快速提高,污泥量也同步大幅增加。截止到2009年年底,全国城镇污水处理量达到280亿立方米,湿污泥(含水率80%)产生量突破2000万吨。根据调研结果显示,我国污水处理厂所产生的污泥,有80%没有得到妥善处理,污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来,并且引起了社会的关注。社会的关注促使国家不得不对污泥的处理处置重视起来,国家的重视又促使了污泥处理处置市场的形成。2010年初,住建部副部长仇保兴称,“十五”期间我国主要进行污水处理厂工作,“十一五”期间,重点是进行管网的配套,即将到来的“十二五”,将重点放在污泥处置等方面。应“千方百计地将污泥处置搞上去”,鼓励污泥无害化后进行土地综合利用。由此可见,“十二五”期间,污泥处理处置市场将得到进一步发展,其也将成为继污水处理之后的下一个投资热点。2009年由住房和城乡建设部、环境保护部、科技部联合发布了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》,对于我国若干年后污泥处理处置技术的发展有重要指导意义。
为了进一步提高我国污泥处理处置技术水平,了解国内外污泥处理处置的现状、前景与发展趋势,切实达到污泥无害化、减量化、稳定化、资源化的要求,避免由此引起的二次污染,《中国给水排水》杂志社决定举办“2011年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会”。届时将邀请有关单位领导和专家到会作主题报告,针对污泥处理处置的标准实施、成熟工艺及设备运行经验、污泥处置政策等问题进行解答和研讨交流,同时为相关单位搭建推介城镇污泥处理处置与综合利用新技术、新工艺、新设备的平台。现征集以下内容的论文:
1、当地城镇污泥处理处置的概况及规划;
2、城镇污泥处理处置的技术标准解读及政策探讨;
3、城镇污水处理厂污泥处理的设计经验;
4、污泥处理处置技术研究与工艺选择;
5、污泥处理处置技术与管理经验探讨;
6、污泥生物堆肥与土地利用技术及工程实例;
7、城镇污水处理厂污泥干化技术研究与应用;
8、流化床污泥焚烧炉技术及应用;
9、热电厂、水泥厂等工业领域掺烧城市污泥的应用实例;
10、污泥厌氧发酵/工业化生物制气技术与装备;
11、污泥中温厌氧消化技术与装备;
12、污泥固化稳定化技术与装备;
13、国内外污泥处理处置技术及工程实例,设计经验,调试、运行管理经验等;
14、高效污泥脱水技术与装备;
15、污泥输送技术与设备;
16、城市污水处理厂污泥处理处置技术调研报告和市场分析;
17、自来水厂污泥的处理及处置;
18、工业污泥处理及处置;
19、国家“十二五”城镇污泥处理处置设施建设规划的总体思路; 20、污泥减量化、资源化利用技术
21、其他相关主题(如除臭)。
投稿格式要求:投稿要求
① 论文观点正确,技术先进,内容新颖,文字简练,语言通畅,语法正确。
② 来稿一般不超过6 000字,文稿由题目、署名及单位、摘要(150~200字)、关键词、正文、参考文献、联系方式七部分组成,正文为5号字,所有图表必须线条清晰、标识规范、数据真实准确,使用标准符号,且要求图文混排,所有论文需提供电子版(文稿要求用Word文件格式,A4纸幅,不分栏,左、右页边距分别为3.5、2.5 cm,上下边距为默认值,1.25倍行距),请发送至:wanglingquan88@163.com,并注明“2011中国给水排水污泥会议投稿”字样。
③ 恕不退稿,请作者自留底稿。
投稿方式:
以附件形式发送至wanglingquan88@163.com,主题注明“2011中国给水排水污泥会议投稿”。另外,请留邮箱以外的其他联系方式(如电话、手机、地址等),以便联系。特别提醒: 本次会议将编辑出版《2011年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会论文集》。部分优秀论文经专家审定后,将在《中国给水排水》杂志上优先发表,也可以在大会上宣读。另外,有意协办或在会上进行交流、宣传的公司、设备厂家等也可与编辑部联系。
电话:022-27835639 ***传真:022-27835592联系人:王领全 E-mail:wanglingquan88@163.com
青岛市麦岛污水处理厂污泥处理处置工程
青岛市麦岛污水处理厂采用中温厌氧消化处理,是山东省污泥资源化综合利用的标志性项目,充分利用污泥消化产生的沼气。该项目设置2座一级中温厌氧消化池,单池有效容积为12700m3,处理来自初沉池、反冲洗沉淀池的污泥和除油沉砂池的油脂,池内保持温度35±2℃,污泥停留时间20天。污泥消化产生的沼气首先用于四台500KVA沼气发电机,发电机发电经变压后并网,能满足厂内66﹪的用电,发电过程中产生的热水为消化池供热及厂房供热。沼气还用于沼气锅炉,补充消化池的热量,剩余的沼气通过火炬燃烧。通过沼气发电,可以为运营的厂家企业节省能源和费用,从保护环境方面来看,污泥通过消化以后更加安全。
青岛麦岛污水处理厂扩建工程为2008奥运会配套工程,处理规模140 000 m3/天,水线采用高密度沉淀池+曝气生物滤池+紫外线消毒,泥线采用中温消化+热电联产。该工艺具有处理效果高,占地面积小,全面除臭,噪声低,利用沼气发电节能,和周围环境融为一体,较好地解决了在城市中心区域建设污水处理厂对周围环境的问题。另外,麦岛污水处理厂污泥采用中温厌氧消化处理,两座消化池每座池体垂直高25.7m, 直径29.3m,单池有效容积为12700m3,处理来自初沉池、反冲洗沉淀池的污泥和除油沉砂池的油脂,污泥停留时间为20天,脱水后污泥含固率大于22%。污泥消化产生的沼气首先用于四台500KVA沼气发电机,发电机发电经变压后并网,能满足厂内66﹪的用电,发电过程中产生的热水为消化池供热及厂房供热。沼气还用于沼气锅炉,补充消化池的热量,剩余的沼气通过火炬燃烧。
目前,4台机组成功并网发电。污泥消化系统有2个作用:第一个作用是减轻污泥的臭气,然后可以使固体废物减量,大约能有三分之一。第二个作用是产生用来发电的沼气,在麦岛污水处理厂沼气是污泥处理的副产品。沼气发电量能占到全年总用电量的三分之二,沼气发电机组投入运行后,麦岛污水处理厂在污泥消化过程中每天至少可产生沼气15 000 m3,按照设计预期,每天可节电26 000 Kw,节省费用近20 000元。通过沼气发电,可以为运营的厂家企业节省能源和费用,从保护环境方面来看,污泥通过消化以后更加安全。发酵之后剩余的污泥经过脱水工艺被制成泥饼,泥饼可以用来填埋或者变成有机肥料。目前麦岛污水处理厂的沼气发电机已并网发电,这不仅实现了污泥资源化再利用,也解决了多年困扰污水处理厂的污泥处置难题。这对破解污水处理、污泥处置、垃圾收集等城市环保难题提供了成功范例,具有广泛的开发利用前景。泥线处理两点主要体现在:
-为我国污泥处理的稳定化,减量化,资源化提供了一套成熟技术,-该厂的污泥消化,热电联产,发电并网的成功说明该处理工艺非常适合中国国情,-水线的高密度沉淀,曝气生物滤池的产泥含有大量有机质,为污泥消化提供了很好的前提条件,而且沼气质量优良,无需脱硫即可得到< 20ppm 的H2S,事实证明,水线的高密度沉淀,曝气生物滤池和污泥消化,热电联产是很完美的组合,-自发电可以负担整座水厂的65%以上的电,回收的热水可以向消化池供热,从而达到热平衡,-该厂泥线为中国污泥消化,热电联产为数很少的成功案例之一,每年节省了标准煤4334吨。
威立雅水务技术--全球水处理的专家 威立雅水务技术(简称VWS)是世界上领先的水处理工程公司,向全球的市政和工业客户提供全面的,先进的水处理技术解决方案。
威立雅水务技术是世界500强企业威立雅环境集团(Veolia Environnement)旗下水业务分支威立雅水务(Veolia Water)的全资技术子公司。
威立雅水务技术在水处理工程领域拥有70多年的国际经验,向全球众多城市提供自来水和污水处理厂水处理工程服务。威立雅水务技术一直致力于研究和改进从水质分析、水处理以及水循环的整个水处理领域的技术处理解决方案。目前,威立雅水务技术已经在全球57个国家设有分支机构,拥有员工9500多名,其中研究人员,工程师和项目管理经理占总员工的60%。
在中国,威立雅水务技术在以下领域向中国的市政和工业客户提供技术解决方案:
饮用水处理
市政污水和工业污水处理 工艺水处理 污泥处理 除臭处理 中水回用 海水淡化
《中国给水排水》杂志简介:
《中国给水排水》(半月刊)创刊于1985年,由中华人民共和国建设部主管、中国市政工程华北设计研究总院和国家城市给水排水工程技术研究中心主办,她作为中国给水排水专业最具权威性的核心期刊,发表了许多科技含金量高、很有影响的文章,不少文章被国内外著名的信息检索中心收录,如美国工程信息公司(Ei)、美国化学文摘(CA),国际建筑文献数据库(ICONDA)、美国柯尔比科学文化信息中心(CICSC)、亚洲环境卫生信息中心学会(ESR)等。发展至今,她已成为专业工作者交流科技成果和设计经验、了解国内外技术动向和热点信息、展示先进生产设备的重要窗口。她被列为全国建筑科学类中文核心期刊;中国科技论文统计源期刊;被评为全国优秀期刊。2008年被科技部评为中国精品科技期刊(全国共300种),是水行业唯一入选期刊。据中国科技期刊引证报告的统计结果,中国给水排水杂志的影响力继续稳居水行业科技期刊的首位,被誉为“中国水行业的首席杂志”。《中国给水排水》(半月刊)发行方式:每月1、17日出版,通过全国各地邮局公开发行。发行量:15 000余册/期。
《中国给水排水》(半月刊)读者对象主要是自来水、市政排水、水与废水处理、建筑给排水等行业的工程总承包、工程设计、科研、教学、生产、管理、施工、信息、环评、分析、监测人员和大中专院校师生。
中国市政工程华北设计研究总院简介:
中国市政工程华北设计研究总院原直属国家建设部,现隶属于国务院国有资产监督管理委员会管理的中国建筑设计研究院。2008 年在同行业中率先取得了“工程设计综合资质甲级”证书,成为可承接各行业、各等级的建设工程设计业务,可从事资质证书许可范围内相应建设工程总承包业务、项目管理和相应的技术与管理服务及科技研发为一体的大型综合性国家设计研究机构。是“国家高新技术企业”,具有中华人民共和国进出口企业资格,具有 ISO9000 质量管理体系、ISO14000 环境管理体系、OHSAS18000 职业健康安全管理体系国际标准认证资格。“国家城市给水排水工程技术研究中心”,“国家燃气用具质量监督检验中心”、“建设部城市煤气技术发展中心”、“建设部给水排水设备产品质量监督检验中心”均依托我院。由我院编辑出版的《煤气与热力》和《中国给水排水》为国家一级专业期刊。
我院成立于 1952 年,是我国最早的城市煤气和给排水设计院,全院现有职工约 1500 人,拥有包括工程院院士、全国勘察设计大师、工程监理大师、享受政府特殊津贴专家、人事部突出贡献专家、建设部突出贡献专家等一大批科技精英。全院有 9 个工程设计研究院和燃气技术研究院、给排水技术研究院、信息网络管理中心以及相应的业务管理和技术档案、信息、资料等服务机构,并且建立了 5 家院属驻外省市分院。我院主要从事给水、排水、燃气、固体废弃物、热力、道桥、轨道交通、建筑、油气管道输送、油气库、公路、冶金(焦化)、园林绿化、环境工程、区域基础设施综合配套等工程的规划、可行性研究、工程设计、工程总承包、环境影响评价、工程监理等多项业务。多年来积累了丰富的经验和成果,技术力量雄厚,专业设置齐全。我院是中国土木工程学会城市燃气分会理事长单位,并以中国城市燃气学会理事长单位的身份代表中国参加国际煤气联盟,成为注册理事单位。我院是国际水环境联合会(WEF)团体成员,是代表中国土木工程学会水工业分会参加 WEF 的中国理事。是中国城镇供水排水协会科学技术委员会副主任单位,中国城市燃气协会、中国土木工程学会水工业分会副理事长单位,中国城镇热力协会会员,建设部城市供热工程委员会委员,国家城镇燃气标准技术归口单位。
半个多世纪的发展,我院已为 31 个省、市、自治区的数百个城市、县镇完成了 6000 多项市政工程的设计、可行性研究、技术咨询、试验检测等技术工作。近年来我院完成近400 多项由世界银行、亚行、日本协力基金和一些外国政府贷款及赠款的城市燃气、城市引水、污水处理、供热和垃圾处理等方面的工程设计项目。参与和完成了“引滦入津”、“陕气进京”、“西气东输”、“南水北调(东线)”、我国规模最大的天然气应急调峰项目——北京小屯南湖渠燃气工程、我国规模最大的污水处理厂——上海竹园污水处理厂和亚洲规模最大的热水锅炉房——天津金泰供热中心等一大批有影响的重大工程项目,创造了骄人的业绩。自国家颁发设计科研成果奖以来,先后荣获国家、部、市级金银铜奖及其它各类设计科研奖百余项。
我院的城市燃气和给水排水等专业技术水平始终处于国内领先地位,拥有一批经验丰富的专家学者,不仅成就了丰硕的理论研究成果,而且完成了大量的国家重点科技攻关项目,其中“十五”、“十一五”国家科技攻关计划专题和国家“十一五”重大专项近40 个,取得了一大批达到国际领先或国际先进水平的研究成果和多项专利技术,参与了全国城市天然气规划及淮河流域、海河流域等重点污染水域和南水北调工程(东线)各城市技术咨询和决策咨询工作。我院是 ISO / TC161 国际技术标准的归口单位。
城镇污水处理厂污泥资源化利用探讨 第5篇
污泥目前处置方式主要有焚烧、填埋、堆肥和投海等。与其它处置方式相比, 堆肥处理不但可以达到稳定污泥的目的, 同时制成肥料农业利用具有经济、简便、可资源化等优点, 引起各国的重视, 并进行大量的研究。我们对银川市污水处理厂的污泥进行了堆肥实验, 并进行了农作物实验, 探索其使用效果及对土壤及农作物的影响。
1 污泥堆肥设计思路
污泥堆肥分为好氧发酵工艺与厌氧发酵工艺两种过程。机械化好氧堆肥技术是在有控制的条件下, 利用好氧微生物对污泥中易腐有机物进行生物降解, 使之成为具有良好稳定性的腐植粒状物的全部过程。目前国内外正在研究开发的污泥好氧发酵堆肥技术都是采用进料、搅拌、通气、出料同时进行的高效发酵装置, 其核心是好氧发酵槽。而发酵槽按照形状可分为几类:立式多段发酵槽;筒仓式发酵槽;卧式旋转发酵槽;卧式敞口发酵槽。从建设投资低、动力消耗小, 符合高效、低耗的节能环保原则出发。本研究选择以强制通风静态发酵装置为基础的堆肥处置。
1.1 污泥堆肥装置设计
强制通风静态堆肥池 (如图) 。
1.2 材料与方法
本试验采用银川市污水处理厂脱水污泥, 挥发性有机物含量为49.12%, 含水率79.8%, 添加调理剂 (谷物加工产生的麸皮和谷糠、20mm长的农作物桔杆及牛、羊、鸡粪) 。按吨泥 (含水率60%左右) 5Kg-8Kg的量配比进入堆肥条垛, 堆肥垛为59.0m4.5m2.4m, 堆肥垛底部有曝气棒, 分别采用1.3m3/ (m inm3) 、0.79m3/ (minm3) 两种通风量。
目前污水处理厂所产生的污泥主要通过带滤机或离心机脱水, 带滤机污泥脱水后污泥含水率基本在80%左右, 离心机脱水后污泥含水率在75%左右, 所以污泥的半干化是污泥制成有机肥的一个难点。利用现有的牛、羊肥及谷物加工产生的麸皮和米糠、农作物桔杆、造纸厂的麦杆等资源来降低污泥含水率至55-60%, 以利于堆肥发酵。
1.3 所需设备、仪表
鼓风机、铲车、干燥设备、圆盘造粒设备及相应管件、温度计等。
2 污泥堆肥装置操作参数选择及效果
影响好氧堆肥的主要因素是含水率、温度和供氧量。好氧传统堆肥的核心问题是供氧受到限制。使用研制出的污泥动态堆肥装置, 通过自然通风、连续强制通风、间断强制通风三种方式对含水率, 通风与温度的关系等进行了实验, 目的在于探索堆肥装置的最佳运行参数。
2.1 污泥的前处理
由于污水处理厂压滤机脱除下来的污泥含水率高达80%, 不能直接进行堆肥试验。需采取前处理 (干燥) , 银川市周边有沙荒地, 良好气候条件, 经济污泥干燥方式是采用自然晾晒。采用自然晾晒的方式, 污泥层厚5~8cm。根据天气和季节情况晾晒3~5天, 天气状况良好的情况下3天左右的晾晒, 可以使污泥的含水率降低到70%左右, 再通过添加调理剂的方式基本可以达到堆肥装置的含水率要求 (55-60%) 。
2.2 污泥含水率的控制与变化
水的比热高于其他堆料, 因而水分可通过传热而影响堆温。高湿度堆肥 (通常大于65%) 的升温速率较慢, 堆肥周期长, 堆体容易过早冷却, 甚至无法达到高温堆肥的要求。相反, 当堆肥过程中湿度低于40%时, 堆温开始降低。由堆温的变化表明, 堆肥过程中湿度应维持在50%~60%。
通过试验得出不同含水率的堆温变化。在同等的通气条件下, 含水率较高则堆温较低, 含水率较低则堆温较高。在自然通风的条件下, 进料的含水率在70%和60%时, 55℃以上的堆温均能保持三天, 但是含水率达到70%, 污泥容易成团, 影响供气设备的正常工作。但当进料含水率在20%以下时, 整个堆体温度改变不大, 发酵作用不明显。
综合几方面因素, 确定了控制进料水份在55%60%左右, 即污水厂的脱水泥饼经自然晾晒3~5天就可以做为堆肥装置的进料。这样可以比较经济地解决进料含水率的调整问题, 可减少掺混干燥物调整含水率的经济性。
2.3 堆肥容积的变化
通过试验, 二周、一个月及三个月堆肥后污泥容积变化如下表:
2.4
二次堆肥二次堆肥发酵主要使微生物获得了一次重新接种的机会, 在一次发酵中未分解完全的一些较难分解的有机物, 得以继续分解。二次发酵采用将一次发酵出料翻倒均匀, 在室内平地堆积, 堆高1m, 堆长2m, 堆宽1.5m, 表2为二次发酵过程的温度变化。
由上表可以看出二次发酵温度随时间缓慢下降, 温度没有回升现象, 并且没有蚊蝇孳生现象出现。说明在堆肥发酵阶段有机物已得到分解, 虫卵已被杀死, 污泥达到腐熟和稳定。二次堆肥发酵证实了强制通风的污泥静态堆肥装置中可以在较短的停留时间 (5天) 内, 高效、彻底地对污泥进行稳定化和无害化处理, 并为后续造肥工艺提供了有利的条件。
2.5
污泥中重金属污泥是污水处理过程中伴生物质, 含有丰富的的氮、磷、钾及维持植物正常生长发育的多种微量元素, 可以改良土壤结构的有机质。但也含有一定的重金属。重金属的含量与污水来源、污水处理厂处理工艺及季节不同, 差异较大。银川市多数污水处理厂主要以处理生活污水为主, 根据宁夏家林科学院农产品质量监测中心的监测结果, 不存在污泥中重金属超标的问题。检测结果如表3:
检测结果表明用这些污泥进行堆肥重金属含量不会超标, 科学合理地进行城市污泥农用不会造成土壤和农产品的重金属污染问题。
从表3可以看出, 银川市污水处理厂的污泥中重金属含量完全符合农用污泥的国家标准。当制做污泥颗粒肥时, 则应根据施用场地的土壤条件, 计算污泥安全施用量来确定施肥量。以避免重金属在农田土壤中过度积累, 保护农业生态环境。
2.6 病原微生物的去除
好氧堆肥是放热过程, 由嗜温菌与嗜热菌完成分解有机物的作用, 另外, 在堆肥升温过程中又可杀死病原生物和寄生虫卵等使污泥无害化。通过试验证明堆温达到>50℃时, 保持5天, 大部分病原微生物就会被杀灭。自然通风、连续通风、间断通风这几种运转方式都可以达到杀灭病原微生物的目的。生污泥的大肠菌值在107~109之间, 蛔虫卵数在3.8103~3.7104个/kg之间变化, 经过在发酵池中7日的高温发酵, 出料的大肠菌值≤102, 蛔虫卵为0, 可达到无害化目的。在常用的复混肥园盘造粒生产线中, 物料要经过混合、粉碎、成型、烘干、筛分等各工艺段。其中烘干段的温度达到95-100℃, 肥料经过约20分钟烘烤, 能够进一步杀灭残存的病原微生物。
3 污泥堆肥后用于农作物试验
为了解堆肥后污泥肥效, 并研究其对农作物的影响, 先后联合宁夏农科院在银川市掌政乡茂盛村科技示范区及红寺堡沙塘科技示范园区进行了试验, 试验结果如下:
掌政园区:甜瓜肥效试验, 试验安排肥量为常规羊粪施肥量的.12倍, 在甜瓜生长期内, 植株综合生长势前期低于对照7.6%, 后期由于发酵肥料缓释特性的作用, 综合生长势低于对照1.2%, 由于发酵肥料中P、K元素含量较高的因素, 最终产量为, 污泥发酵肥料总产量高于对照羊粪处理13.4%, 检测无重金属残留。另外进行几组试验结论与此相似。
4 结论
4.1 城市污水厂剩余污泥好氧堆肥, 生产有机肥是一种有效的污泥处理利用方式, 污泥强制通风好氧静态堆肥装置是较为理想的机械化堆肥装置。
4.2 建议采用间断性强制通风方式, 其温度积蓄良好, 堆温保持较高, 能量消耗也比较低。
4.3 污泥含水率是影响堆肥过程的重要因素, 适合的含水率为50~60%, 在这一范围内, 污泥进入堆肥系统中, 可以有较好的通透性, 更好地进行好氧发酵反应, 通过分解污泥来使堆温升高。
4.4 在污泥动态堆肥装置中的堆肥过程达到55℃以上的高温, 并维持超过5日的时间, 可以充分地杀灭病原微生物, 其中蛔虫卵的杀灭率达到100%, 大肠杆菌值降低约5~7个数量级, 达到无害化标准。
4.5 中、小型城镇污水处理厂主要以处理生活污水为主, 因而一般污泥中重金属超标问题不严重, 但应采取技术措施避免引起重金属的二次污染。
4.6 采用好氧堆肥方式处置城镇污水处理厂所产生的污泥, 投资省, 易操作, 运营成本低, 易管理。
4.7 我国是一个农业大国, 将污泥作为一种肥料资源加以利用, 不但减少了污染, 还具有良好的经济效益和环境效益。
参考文献
[1]金儒森, 刘永龄.污泥处置.北京:中国建筑工业出版社.
[2]田宁宁等.污水处理厂污泥处置及利用途径研究.《环境保护》2000.2pp18~20.
[3]岳波, 陈同斌, 黄泽春等.城市污泥堆肥过程中气温对堆体温度影响的模拟[J].环境科学学报, 2005, 25 (11) :1476-1483.
城镇污泥 第6篇
污水处理过程中产生的污泥,含水率较高,体积大,其脱水减量化处理是后续处理处置的经济性的前提和保证。在污泥脱水减量化处理前,需要添加絮凝剂进行调理,改善污泥脱水性能,提高脱水效率。
1 污泥的分类
污水厂所产生的污泥按其来源,大致可分为初沉污泥、二沉污泥和消化污泥三大类。
初沉污泥,是指污水经一级处理过程所产生的污泥,又叫初次沉淀污泥。
二沉污泥,是指污水经二级生化处理所产生的污泥,包括活性污泥法中排放的剩余污泥,生物滤池及生物转盘等脱落的生物膜。此类污泥的组分与活性污泥及生物膜基本相同,除吸附了水中少量的悬浮物、无机盐或未分解的的残余有机物外,主要是由微生物的细胞所组成,污泥的有机物含量、含水率都较高,密度低。
初沉污泥与二沉污泥混合后在消化池进一步处理所形成的污泥即为消化污泥,是污泥处理过程中的一种产物。
一般污水处理厂生产中,二沉污泥是脱水处理的主要对象。
2 污泥的性质及其指标
2.1 污泥的性质
污泥的组分复杂,变异性大,组成絮体为水中悬浮固体经不同方式胶结凝聚而成,结构松散,形状不规则,高度非均匀,比表面积与孔隙率极高,具有分形结构,外观上具有类似绒毛的分支与网状结构,呈胶状液态,其主要特性是含水率高。
2.2 污泥性质的指标
含水率是表征污泥性质的一个重要指标,是指污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数,含固率的定义与其恰恰相反。污泥中的固体颗粒主要为胶体粒子,有复杂的结构,与水的亲和力很强,因此,污泥的含水率很高,含水率的高低直接影响了污泥的体积。
城市污水厂的初沉污泥含水率一般为95%~97%,而二沉污泥含水率则高达99%以上。
当含水率变化时,可近似地用下式计算污泥体积:
式中:V1、V2分别是含水率pw1(含固率为ps1)、pw2(含固率为ps2)时的污泥的体积。
据此可知,污泥的含水率从97.5%降低到95%时,污泥体积减小了一半。
3 污泥中水分存在的形式
污泥中所含水分的形态,尽管不同的文献有不同的分类,但一般都认为是有以下四种,即间隙水、毛细结合水、表面吸附水和内部结合水[23],如图1所示。
4 污泥脱水的方法
4.1 污泥浓缩
污泥浓缩是去除污泥中的间隙水,缩小污泥的体积,为污泥的输送、消化、脱水等后续处理与利用创造条件。污泥浓缩的方法通常有5种:重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和螺压浓缩机浓缩等。
4.2 污泥脱水
污泥既使经过浓缩及消化处理,含水率仍高达95%以上,体积很大,难以消纳处置,必须经过脱水处理,提高泥饼的含固率,以减少污泥处置的难度。
一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多,按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水3大类。国内污水处理厂常用的有压滤机(包括带式压滤机及板框式压滤机)和离心式脱水机。
5 污泥的调理
构成污泥的固体颗粒一般都很细小,而且常常带负电荷,能够形成一种稳定的胶体悬浮液,使污泥脱水比较困难,故污泥颗粒大小是影响污泥脱水性能的最主要因素。污泥颗粒越小,颗粒的比表面积越大,同时颗粒水合程度也越高,对脱水过程的阻力也越大。为了提高污泥脱水效率,需要对污泥进行调理,以改变污泥的理化性质,使其凝聚力增强,颗粒变大,增加脱水性。因此,污泥调理是污泥脱水过程中不可缺少的工艺过程。
污泥调理方法主要有物理调理法、化学调理法和生物调理法3大类。由于化学调理方法操作简单,投资成本较低,调理效果较稳定,因此实际生产中以化学调理法为主。
污泥的化学调理是通过添加适量的絮凝剂、助凝剂等化学药剂改变悬浮溶液中胶体表面电荷或立体结构,克服粒子间的斥力,并以搅拌等外力使其相互碰撞,污泥颗粒絮凝成团而发生沉淀,达到去稳定化的效果,同时絮体体积的增加使胶体表面积大幅降低,表面与内部的水分分布也发生改变,减少了水分的吸附,从而改善污泥脱水性能。
一般认为化学调理的主要作用是通过絮凝剂使污泥中微粒电荷中和,降低电位,粒子聚集,粒径变大,从而加快了污泥颗粒的沉降速度,另外还存在物理作用,絮凝剂通过架桥吸附使小粒子聚集体变为絮团,加快沉降速度。
6 污泥脱水中常用的絮凝剂
6.1 无机絮凝剂
无机絮凝剂是一种电解质化合物,主要有铝系和铁系两大类。铝系化合物有硫酸铝、明矾及三氯化铝等;铁系化合物主要有三氯化铁、氯化绿矾、绿矾、硫酸铁等。无机絮凝剂主要对水中具有相反的电荷的胶体起中和、压缩双电层作用,同时,还存在有弱酸性,与碱性物质配合使用,还会对微生物的细胞有破壁作用,改善了污泥脱水性能。采用铁盐或铝盐等无机絮凝剂,一般能使污泥量增加15%~30%,另外污泥的肥效和热值也都将大大降低。
6.2 有机高分子絮凝剂
6.2.1 阳离子型有机高分子絮凝剂
阳离子高分子污泥脱水絮凝剂可通过吸附、电中和及吸附架桥作用使带负电荷的胶体颗粒和其它污染物质脱稳而得到去除,具有良好絮凝脱水功能。
6.2.2 两性有机高分子絮凝剂
两性絮凝剂兼有阴、阳离子基团的特点,不仅具有电中和、吸附架桥作用,而且还有分子间的“缠绕”包裹作用,所以具有较好的脱水性能。它对各种污泥都有较好的脱水、助滤作用,得到的泥饼含水率低,且用量较少。
6.2.3 复合型絮凝剂
随着工业的发展和人民生活水平的提高,污泥内部成分越复杂多样,单一的絮凝剂已不能满足污泥脱水的要求,于是人们开始研制将絮凝剂采用多种方式复合用于污泥脱水,其优点是复合絮凝剂能发挥各种絮凝剂的优点,降低絮凝剂成本,提高脱水性能。复核型絮凝剂有无机絮凝剂+阳离子絮凝剂型、无机絮凝剂+两性絮凝剂型和阳离子型+两性絮凝剂。
7 污泥脱水效果的指标
衡量污泥脱水效果好坏的指标有泥饼含固率、滤液含固率、固体回收率和絮凝剂投加量。
7.1 泥饼含固率
泥饼是一个广义词,实际上只有压滤脱水后的污泥才呈饼状,离心脱水后的污泥不是饼状。实际中所有方式脱水后的污泥均称之为“泥饼”。泥饼含固率的高低是评价脱水效果好坏的最重要指标,泥饼含固率越高,污泥体积越小,运输和处置越方便。
7.2 滤液含固率
滤液含固率是机械浓缩或脱水设备排出的滤液中所含的干固体量的百分数,通常与固体回收率配合使用。滤液含固率高,说明随滤液流失的干固体就多,脱水效果较差。
7.3 固体回收率
固体回收率是泥饼中的干固体量占进脱水机污泥的总干固体量的百分比。固体回收率越高,说明污泥脱水后转移到泥饼中的干固体越多,随滤液流失的干固体越少,脱水率越高,其与滤液含固率相反。
7.4 絮凝剂投加量
污泥脱水中的絮凝剂投加量是指污泥中单位重量的干固体所需投加的絮凝剂干重量。加药量与污泥本身的性质、环境因素以及脱水设备的种类有关系。
7.5 絮凝剂效果评价
一般首先从泥饼含固率和固体回收率两个指标同时评价絮凝剂脱水效果的好坏。只获得较高的泥饼含固率,而固体回收率很低,或者固体回收率很高,但泥饼含固率很低,都说明脱水效果不佳。正常运行的污泥脱水系统,一般泥饼含固率应在20%以上,固体回收率应在85%以上。
另外,在满足以上脱水指标要求的前提下,如何降低加药量,实现加药的经济指标也是评价脱水效果好坏的一些重要方面。
要综合以上因素,找到既满足要求又降低加药费用的最佳药剂,一般必须进行实验室小试和上机试验,具体污泥脱水性能指标如表1所示。
8 实际应用中选择的絮凝剂
污泥处理过程中,采用铁盐或铝盐等无机絮凝剂进行调理,一般能使污泥量增加15%~30%,另外污泥的肥效和热值也都将大大降低。而采用有机高分子絮凝剂进行调理,污泥量基本不变,其肥效和热值都不降低,因此当污泥脱水后用作农肥或焚烧时,最好采用该类药剂。另外,阳离子型PAM在调理过程中,能与一些悬浮物质生成沉淀,脱水滤液中污染物相对较少。
应该根据实际生产运行,经小试和上机实验确定选用合适的絮凝剂种类。根据笔者实际经验,在机械浓缩脱水处理二沉污泥中,不同的浓缩脱水设备应该选用不同的高分子絮凝剂,具体如表2所示。
9 结语
随着城市人口的增长、市政服务设施的不断完善、污水处理技术的革新以及处理程度的深化,在污水处理过程中产生的污泥量还将大大增加,污泥脱水减量化势在必行,这也为絮凝剂的发展提供了广阔的前景,但我们在实际生产中,应该根据具体的情况选用合适的絮凝剂。
参考文献
[1]彭晓峰,陶涛,陈剑波,等.国际污泥研究现状初探[J].自然杂志.2002,24(4):191~194
[2]吕斌.东湖底泥的脱水性能试验研究[J].中国给水排水,2003(19):56~58
[3]赵庆祥.污泥资源化技术[M].北京:化学工业出版社.2002.9
[4]高廷耀,顾国维.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社.2002.5
城镇污泥 第7篇
1.1 污泥在不同的应用方向上的技术处理
1.1.1 建筑材料
所谓将污泥充分地利用在建筑材料中, 就是先将污泥进行无机处理, 可以制作砖块, 还可以添加到水泥的制作中去, 用于填充路基材料也都是可以的, 污泥稍微处理后, 用于建筑材料是比较常用的方式, 不仅得到了充分利用, 还可以获得更多的经济效益。一般只需要将污泥热干化或者焚烧, 就可以对污泥进行处理处置。并且处理后的污泥在用于建筑材料上时, 需要严格遵守国家和地方政府的相关规定, 防范在使用中再次产生污染。
1.1.2 土地利用
污泥除了用于建筑材料, 还可以用来改良土地、绿化园林。污泥用于土地和园林绿化中时, 其处理处置方式和用于建筑材料的处理处置方式是不同的, 它需要经过厌氧消化, 或者是经过高温好氧发酵等等这样的方式来处理, 唯有如此处理的污泥, 才能达到土地、绿化的使用标准。此外, 用于园林绿化的污泥, 需要首先实施无害化和稳定性的处理, 并且根据地理环境和区域环境的具体条件来对污泥实施有效的调节, 而且还要符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》的标准的, 否则仍然是不能用于绿化的。
1.1.3 污泥填埋
对于污泥的利用还可以采用填埋处理。污泥填埋主要包括污泥的单独填埋和污泥的混合填埋, 其中污泥的混合填埋就是污泥和工业垃圾、城市垃圾一起填埋。但是用于填埋的污泥必须先经过相应的处理, 如, 采用高温好氧发酵处理, 使得污泥中所含有的水分不高于40%;或者在污泥中添加粉煤灰改变污泥的特性。如此处理处置之后, 达到《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》的相关标准, 方能进行污泥的填埋。除此之外, 用于污泥填埋的场所, 还需要配备沼气利用系统, 这样才能使得渗滤液的排放量达标。
1.2 根据污泥特性选择的技术处理方法
1.2.1 污泥脱水
污泥脱水顾名思义就是将污泥中的水成分和污泥相脱离。其中包括污泥的细胞内水、各种吸附水以及毛细水等等。用于污泥脱水的机械主要有:离心脱水、真空过滤脱水、板框压滤脱水以及滚压带式过滤脱水等等。城镇中一般的污水处理厂都会采用机械脱水, 用机械脱水不仅能快速缩小污泥的体积, 还方便了其他的后续处理作业。随着污泥脱水处理技术不断的改进, 在机械脱水前更多地采用化学调节法、热处理及冷冻法等方法对污泥进行预处理, 以提高脱水设备的生产能力。目前城镇污水处理厂对污泥的处置方式大多是采用化学调节法对污泥进行预处理, 即向污泥中投加混凝剂使污泥聚集, 提高脱水性能, 再经机械脱水设备脱水, 被处理处置过的污泥含水量约为75%~80%。
1.2.2 污泥热干化
运用热干化的方式处理污泥可以减少污泥自身原有一些负面的特性, 比如, 气味很重有臭味、特性不稳定, 有时候污泥中还带有一些病原物等等。污泥经过热干化的方式处理后, 不仅降低了污泥自身的含水量, 还增加了污泥的热值, 同时也方便了运输, 降低了输送成本。在污泥的热干化处理中, 比较常见的还是这几种:空心桨叶式干化、流化床干化、喷雾干化等。一般都采用污泥处理过程中余热的热源来进行污泥的热干化处理, 而不是采用优质的能源, 还要十分注意污泥热干化过程中的生产安全, 避免安全事故的发生。
1.2.3 运用石灰稳定干化
在污泥的处理中, 加入石灰等一些无机药剂就可以很好地对污泥进行一定程度的脱水处理, 降低污泥的含水率, 从而增强污泥的横向剪切力, 这样某种程度上也提高了污泥处理中的卫生状况, 便于对污泥采取其他后续操作。运用石灰稳定干化技术, 在污泥中加入生石灰, 充分利用生石灰与水所产生的化学反应, 既减少了污泥中的水的成分, pH值达到12以上, 同时又产生了大量的热量, 增强了污泥的稳定性, 也大大处理掉了污泥中所含有的各种负面的病原体。对于这种技术的有效调控, 还主要是从其pH值和时间上进行参考。用石灰稳定干化法对污泥进行处理后, 其含水量降到70%, 如果继续在自然界中堆放1个月含水率则又减少10%左右, 这样就能够达到《生活垃圾填埋污染控制标准》、《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》的相关要求。
2 城镇污水处理厂污泥处理处置技术的发展走向
2.1 突破节能降耗的技术障碍
由于城镇条件和观念的限制, 长期以来都十分重视对污水进行必要的处理, 而对污泥的相关处理却是很少处理或者采取不闻不问的态度。这种状况就导致城镇中污泥的一些处理处置技术十分落后, 而且污泥的处理技术的相关研发也是没有太多的成效和进展。因此要突破城镇污水处理厂污泥的处置方式规模化就需要发展技术性的研究, 突破节能降耗的技术障碍。
2.2 完善二次污染的防治处理技术
在城镇污水处理厂对于污泥的相关处理处置中, 由于一些技术上的限制或者条件的缺失, 使得处理环节上存在着二次污染的现象。但是对于二次污染的相关问题却仍然没有受到应有的重视, 在技术方面和工程上都没有太多的关注。但是随着我国经济的进一步发展, 城镇的扩大, 污水处理厂任务量的加大, 就需要有关部门对二次污染的问题给予更多的关注, 研发、应用更多的新技术、新设备, 从而形成一个完善的污染防治处理体系。
2.3 开拓污泥的循环利用模式
随着环境的恶化, 环境保护意识的日益高涨, 保护环境的行动更需要付诸实践。我国建设环境友好型、资源节约型社会, 实施可持续发展, 因此开拓污泥的循环利用模式也是大势所趋。
在城镇污水处理厂的污泥处理处置过程中也要本着这种理念, 对污泥进行必要的处理, 用在土地资源和建筑材料上去, 通过不同的技术处理, 提取出有用的成分, 充分地运用到实处。
3 结语
对城镇污水处理厂污泥的处理处置技术有很多种, 根据不同的应用方向还有不同的处理方式, 而且在选取何种方式时, 还需要综合考虑很多因素, 比如技术、资金、设备条件等等。但仍然要遵循资源化、稳定化、无害化的原则, 在充分利用污泥获得经济效益的同时, 还需要注重环境效应, 本着可持续发展的原则, 加强资源利用的相关监督, 防止污泥运用过程中的二次污染问题出现。建立完善的污泥循环利用体系, 突破节能降耗的技术障碍, 使得污泥的处理利用得到最大化。
参考文献
[1]罗彬源, 曾佳敏.城镇污水处理厂污泥处理处置技术探讨[J].广东化工, 2010, (2) :243-244.
[2]孔祥娟, 何强, 柴宏祥.城镇污水厂污泥处理处置技术现状与发展[J].建设科技, 2009 (19) :57-59.
[3]方益民.我省城镇污水处理厂污泥出路探讨[R].广东省城镇污水处理厂污泥处理处置经济技术研讨会, 2009, 51-54.
城镇污泥 第8篇
截止到2010年,三峡库区重庆段已有100多座污水处理厂建成并投入运营,污泥总产量已经突破3 000 t/d(含水率80%),根据《三峡库区及其上游水污染防治规划》预测,到2020年三峡库区污水污泥总产量将会突破5 500 t/d(含水率80%)[1],这些污泥能否得到有效最终处置,将是对三峡库区生态环境保护的严峻考验。
1三峡库区污水污泥处置现状
污泥卫生填埋是国内外很多地区最常用的处置方式,三峡库区也不例外。据环卫部门相关资料显示,当前三峡库区污水污泥的主要处置方式是脱水处理后送至垃圾填埋场与生活垃圾掺混后做卫生填埋处理,只有都市区少数污水厂设有污泥厌氧消化设施进行稳定化处理后送至垃圾填埋场填埋,或少量进行农用或绿化肥料。三峡库区内多数污水处理厂设计处理规模较小,大多没有污泥消化等设施,将剩余污泥经过脱水后直接运至填埋场填埋。
污泥卫生填埋虽然有使用时间长、技术成熟、操作简单、投资少、处理量大、运行费用低等优点。但由于污泥含水率过高,数量大,污泥粒度分布较小,不具有稳定的形态,会急剧增加填埋场垃圾渗滤液的数量,同时,极易造成填埋场垃圾渗滤液管道的堵塞、垃圾无法压实、填埋体变形或滑坡等,均给填埋场的运行带来诸多不便。污泥中含有大量有毒有害物质,污泥卫生填埋具有二次污染的危险,给填埋场的安全运行造成了巨大隐患。三峡库区已经有部分垃圾填埋场拒接污泥进行填埋。
2国内外污泥资源化利用技术
2.1 污泥土地利用技术
20世纪90年代以来,世界各国在污泥处置利用方面的发展趋势为放弃投海、减少填埋,大力增加农林土地利用及能源回收。我国污泥农业利用率较低于10%,而英国、美国、法国、荷兰等国家污泥农业利用率为60%[2] ,污泥土地利用是最有发展前景的一种处置方法,它是城市污水污泥处置中一种经济有效的出路,为此我国相继开展了园林绿地施用污泥对环境的影响及污泥林地利用等方面的研究。
污泥土地利用主要是利用土壤具有自净能力的特性来消纳污泥,同时污泥中含丰富的蛋白质、核酸、氨基酸等有机质,N,P等营养性元素和Ca,Mg,Cu,Zn,Fe等微量元素,又因具有一定的粘性、肥力,可作为肥料、调节剂等来增加土壤肥力,改善土壤理化性质,用于农作物种植、植树、园林景观、改良受损土壤等。
2.2 污泥建材化技术
2.2.1 污泥制砖
污泥燃烧产物和粘土的化学成分基本接近,在适当的调整或混入适量的添加剂后,完全可以制备建筑用砖。直接采用干化污泥制砖时,还可以充分利用污泥中有机质的发热量,降低烧砖能耗。污泥砖在焙烧过程中病原菌可全部被杀灭,重金属(As,Cd,Cr,Cu,Pb等)被固结,病原菌全部被杀死,实现无害化处置。
2.2.2 污泥制造生态水泥
随着水泥窑中焚烧废弃物技术水平的提高,在水泥生产过程中使用污泥作为辅助的原燃料的研究也取得了较大的发展。污泥制水泥的理论是污泥灰分高,其化学特性与水泥生产所用的原料基本相似,干化和研磨后添加适量石灰即可制成水泥,与单独建设专用焚化炉相比,具有建设投资省、运行费用低、经济效益好、无害化处理彻底等资源化环保处理的优点。
2.3 污泥能源化技术
污泥能源技术中较成熟的有污泥作为燃料直接燃烧、发酵制沼气等,污泥制造合成燃料、热解制油、分解制氢仍处于研究阶段。
污泥中含有大量的有机质以及大量的发热性物质,蕴含了大量的能量,混合污泥的发热量12 005 kJ/kg~16 956.5 kJ/kg,为褐煤24 000 kJ/kg热值的一半左右[3],污水污泥具有良好能源前景。
2.4 污泥材料化技术
2.4.1 制造轻质材料(陶粒)
污泥中无机成分以SiO2,Al2O3和Fe2O3为主,类似粘土的成陶成分,将其与粘土按一定的配比混合,经过干燥,脱碳,烧胀等工艺条件,在不同的温度、烧制时间的条件下,制成不同程度的陶粒。我国广州华穗轻质陶粒制品厂自2000年起利用猎德、大坦沙污水处理厂产出的污泥作为主要辅助原料生产超轻陶粒,产品质量好,生产成本低,企业经济效益好,获得圆满成功[4]。
2.4.2 污泥作粘结剂
污泥本身含有大量有机物,如蛋白质、脂肪和多糖,具有一定的粘结性能。利用活性污泥作粘结剂将无烟粉煤加工成型煤,型煤燃烧的同时污泥在高温气化炉内被处理,防止了污染;污泥作为型煤粘结剂替代白泥可改善在高温下型煤的内部孔结构,提高了型煤的生化反应性,降低灰渣中的残炭,提高炭转化率。污泥既可作为一种粘结剂,同时也是一种疏松剂,污泥的热值也得到了利用,这种处理方式既提高了碳的转化率[5],同时污泥的热值也得到了充分的利用。
2.4.3 垃圾填埋场覆盖材料
含水率为60%的消化污泥与炉渣以2∶1混合时,渗透系数达到10数量级,已经接近垃圾填埋场防渗层对渗透系数的要求,且各种污染物负荷较小,各项指标能达到污泥作为垃圾填埋场覆盖材料的要求[6]。
3三峡库区城市污水污泥的组成及性质分析
3.1 污泥中含有机质及N,P等可利用元素
三峡库区污水厂污泥中含较多的有机质和氮、磷、钾等植物营养素,其中挥发性有机物含量一般为30%~60%(质量百分比),有效氮含量为446 mg/kg~518 mg/kg,有机磷含量为114 mg/kg~160 mg/kg,速效钾含量为392 mg/kg~577 mg/kg,基本上仍能较好地满足重庆市园林用土的理化指标,且可以对土壤起到一定的改良作用,重庆市农业局进行了污泥堆肥的相关研究,试运行处置费用为110 元/t[7]。
3.2 含有大量可以建材化利用成分
三峡库区污水污泥燃烧灰近似二类粘土质原料。硅酸率低于2.7可掺合硅酸率高的硅质校正原料——砂岩和粉砂岩。氧化镁碱含量、三氧化硫都能满足粘土质原料的要求。三峡库区拉法基公司、农业局、同兴垃圾处理公司等单位利用水泥窑并行处置污泥已经完成中试,技术可靠,各项污染物均达标排放,运行处置费用约为106元/t~126元/t[8],这表明三峡库区污泥用于建筑材料是完全可行的。
3.3 重金属污染并不严重
三峡库区污水厂的污泥重金属含量高于一般园林用土和厩肥,但仍低于GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中的相应限值,部分污水厂污泥锌含量较高(502 mg/kg),部分污水厂污泥镍含量较高(达176 mg/kg),约是酸性土壤要求最高允许限值(100 mg/kg)的2倍,可能是工业废水预处理没有达标直接排放至城市下水道所致,其他重金属含量均低于我国城镇污水处理厂污泥处置农用标准(CJT-2009),低于美国EPA 503的标准和欧盟建议性标准,所以说只有锌元素限制了库区污泥的农用途径,如果含锌废水得到较好的预处理,库区污水污泥农用基本是没有问题的。
3.4 污水污泥热值相对较高
三峡库区污水污泥热值约9 MJ/kg~12 MJ/kg,低于国内其他地区一般污水厂污泥的平均热值23 MJ/kg,能够达到自持燃烧热值底线(>3 349 kJ/kg)[9],无需添加入助燃剂就可自持燃烧;少数污泥甚至能够达到余热利用的低位热值(>4 180 kJ/kg),如果选用适合燃用低热值污泥的流化床焚烧炉,可不加辅助燃料进行处理,大大降低费用。
另外随着城市居民生活水平的提高,污水污泥中的有机质含量也在逐步提高,更是增加了污水污泥作为燃料进行开发的可能性。
4污泥资源化利用技术路线
4.1 污泥利用的技术路线
结合三峡库区污水污泥上述污泥特性分析,三峡库区城镇污水厂污泥的具体消纳途径可考虑采用建材化利用、园林绿化、废弃矿场修复以及垃圾填埋场覆盖土等,而农田使用应慎重。所以三峡库区污水厂污泥的处置应该以建材化利用、园林绿化利用、废弃矿山修复、焚烧发电等资源化利用体系或手段逐步取代以填埋为主的土地消纳途径,不仅可以解决污泥出路问题,还可大量节省填埋场使用空间,是适合三峡库区当前发展的、经济高效的污泥处置方法。
4.2 污泥资源化利用存在问题或障碍
三峡库区污水污泥进行资源化开发利用时,由于现在科技水平、工艺条件等方面的问题,污泥组成以及利、害两重性又限制了污泥资源化开发利用,主要体现在两方面:
一方面在污泥组成上的限制因素:污泥中的重金属;寄生虫、细菌、病毒等病原微生物;杀虫剂等有毒有机物。
另一方面污泥含水率过高,易腐、不稳定等性质又增加了污泥处置的难度,提高了污泥处理的成本,限制污泥资源化利用前景。
5结论与展望
虽然一些技术问题和困难有待解决,但三峡库区污水污泥是可以作为资源进行开发利用的。三峡库区污水污泥资源化利用,不仅可以有效解决污泥填埋带来的问题,还可以使其资源性得到充分发挥,为三峡库区污水污泥处理与处置找到一条化害为利、变废为宝的合理出路,实现经济利益与社会效益同步增长。
参考文献
[1]焦艳静.三峡库区污水厂污泥改性作生活垃圾填埋场日覆盖材料研究[D].重庆:重庆大学优秀硕士论文,2007.
[2]王新,周启星.污泥堆肥土地利用对树木生长和土壤环境的影响[J].农业环境科学导报,2005,24(1):174-177.
[3]班福忱,刘明秀,李业峰,等.城市污水处理厂污泥资源化研究探讨[J].环境科学与管理,2006,31(5):45-47.
[4]郭立新,刘天元,罗景辉,等.污泥热处理技术的研究进展[J].长春理工大学学报(自然科学版),2008,31(3):90-95.
[5]熊帆,黄君涛,钟理.城市污泥的处理处置与资源化利用[J].广东化工,2005(1):87-91.
[6]焦艳静,王里奥.三峡库区污水厂污泥处理处置浅析[J].环境科学导刊,2007(2):54-56.
[7]石运刚.重庆市污水处理污泥处置的主要思路[J].科技资讯,2008(5):214.
[8]张召述,马培舜.污泥制备聚合物复合材料工艺研究[J].化学建材,2003(21):21-25.
[9]姜文超,张智.重庆市城市污水厂污泥处理处置规划及有关问题[J].中国给水排水,2008,24(18):19-23.
城镇污泥 第9篇
在各级政府的推动下, 经过多年努力, 该县目前已经做到城镇生活处理全覆盖, 借中央农村环境连片整治契机, 对较集中的居民聚居点产生的生活污水也进行处理后排放, 对保障长江三峡水库水质有重要的战略意义。污水处理厂在污水处理的过程中必然产生污泥。而且随着城镇污水处理率的不断提高, 污泥的产量同样在不断增大。历史原因导致的“重水轻泥, 隐患严重”现状使污水处理产生的大量剩余污泥得不到有效处理, 给当地带来不小困扰。
1 污泥的特性及危害
城镇污水处理厂产生的污泥含水率高 (75~99%) , 有机物含量高, 易腐烂。污泥中不仅含有丰富的氮、磷、钾等有益物质, 也含有重金属、毒性有机物、病毒微生物、寄生虫卵等有毒有害物质, 如果得不到及时、有效的处理处置, 极易对地下水、土壤等造成二次污染。
2 某县污泥处置现状及存在的主要问题
2.1 污泥处置现状
随着城镇经济的发展和污水净化率的提高, 城镇污水处理厂产生的污泥量也将大大增加。根据调查, 该县目前投入运营的各级污水处理厂污泥年产生量约1.1万t, 含水率约80%。各乡镇村庄污水厂投入运营后将达到近3万t/年。目前处置污泥的方式主要是脱水后运往位于长江北岸的生活垃圾卫生填埋场, 如今已接纳约10000t, 大大超过了垃圾填埋场的承受能力。而将污泥交水泥窑协同处置则费用高达200元/t, 经济压力较大。
2.2 污泥现行处置方式存在的主要问题
(1) 由于污水处理厂脱水污泥含水率高达80%, 大大增加了填埋场渗滤液处理量, 由于污泥细小, 经常堵塞渗滤液收集系统和排水管, 在填埋库区积存大量渗滤液。
(2) 大量污泥进入后, 污泥的流变性使得填埋体易变形和滑坡, 成为人为的"沼泽地", 给填埋场带来极大安全隐患。
(3) 填埋场难以压实, 直接影响填埋场的使用年限。
(4) 污泥具有含水率高、易腐烂、有恶臭、含有大量寄生虫卵与病原微生物的特点。污泥的性状就土力学性能和稳定性而言, 也不适宜简易的填埋处置。
(5) 由于无有效的污泥解决方案, 除部分进入垃圾填埋场外, 部分污泥堆放在田间, 部分堆弃在低凹地带, 带来的结果是垃圾处理场变沼泽地, 排气孔被堵, 几近报废;由于不合理地堆放田间凹地, 雨季使露天堆放的污泥涨成了浑浊的稀汤, 褐色的污水混着污泥在场区到处蔓延。
(6) 鉴于上述原因, 目前填埋场已不受理污水处理厂污泥。
2.3 原因分析
要保障伍拾处理厂的正常运营, 必须寻求污泥处置的有效办法, 才能适应三峡库区水环境保护和经济持续发展的需要, 建设污泥处置项目也就成为必然。
事实上, 国家在多个环保标准中均对污泥提出了处置要求。《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002) , 对城镇污水处理厂污泥的排放要求“应进行污泥脱水处理, 脱水后污泥含税率应小于80%”。
《生活垃圾填埋场污染控制标准》 (GB16889-2008) 中规定“厌氧产沼等生物处理的固态残余物、粪便经处理后的固态残余物和生活污水处理厂污泥经处理后含水率小于60%, 可以进入生活垃圾填埋场填埋处理。”
从制定的标准要求上看, 只要含水率降下来, 就可以进入垃圾填埋场, 污泥就有一个合去处。客观上, 含水率处理难度也大, 最关键的问题是, 西南地区雨水丰沛, 经过简单处理后的污泥, 稳定状态很容易被打破, 一场雨就可以使污泥恢复原形, 因此使含水率处理失去意义。
3 国内污泥常规处理方式及存在的主要问题
3.1 污泥常规处理方式
目前国际上污泥常规处理方式主要是对污泥浓缩脱水预处理后采取污泥厌氧消化、污泥好氧发酵、污泥土地利用级焚烧等四种方式。
3.1.1 污泥厌氧消化技术
工艺原理是在厌氧条件下, 通过微生物作用将污泥中的有机物转化为沼气, 从而使污泥中有机物矿化稳定的过程。厌氧消化可降低。
3.1.2 污泥好氧发酵技术
工艺原理是在有氧条件下, 污泥中的有机物在好氧发酵微生物的作用下降解, 同时好氧反应释放的热量形成高温 (>55℃) 杀死病原微生物, 从而实现污泥减量化、稳定化和无害化的过程。
3.1.3 污泥土地利用技术
工艺原理是指将经稳定化和无害化处理后的污泥通过深耕、播撒等方式施用于土壤中或土壤表面的一种污泥处置方式。污泥中丰富的有机质和氮、磷、钾等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素可改良土壤结构, 增加土壤肥力, 促进植物的生长。
3.1.4 污泥焚烧技术
工艺原理是在一定温度和有氧条件下, 污泥分别经蒸发、热解、气化和燃烧等阶段, 其有机组分发生氧化 (燃烧) 反应生成CO2和H2O等气相物质, 无机组分形成炉灰、炉渣等固相惰性物质的过程。这种方法含有单独焚烧和混合焚烧技术两种。混合焚烧技术有主要是污泥与生活垃圾混烧、污泥的水泥窑协同处置以及污泥的燃煤电厂协同处置。
3.2 各种处置方式存在的突出问题
无论是污泥厌氧消化还是好氧发酵技术普遍存在占地较大, 能量消耗较大, 时间长, 有二次污染物产生, 还要进行再次处理。
土地利用最主要的问题是部分接纳了工业企业的城镇污水, 污泥中中可能含有铜、锌、镍、铬、镉、汞和铅等重金属, 多以离子化合物形态存在, 在土地利用过程中, 应特别关注铜、锌和镉造成的环境问题。单纯的生活污水不存在此问题, 但也存在一定污染风险。
污泥焚烧最主要的问题是有二噁英排放。20世纪90年代后期, 二噁英控制技术达到了欧盟认可的安全水平。随着技术的发展, 垃圾焚烧发电与污染防控技术也越来越成熟, 并也成为Waste-to-Energy (废物变能源) 的一项环保技术。大量小的焚烧炉也由于污染控制技术改造成本太高被关闭, 而代之以有昂贵尾气处理装置的大型焚烧炉。
综合而言, 目前的污泥处置方式中, 从技术难度来看, 技术难度最低是填埋, 然后是土地利用, 焚烧的难度最高。从投资成本比较, 投资成本最高的是焚烧, 然后是填埋, 投资成本最低则是土地利用。但从环境风险来看, 焚烧存在尾气风险, 填埋存在地下水污染的风险, 相比之下, 风险较小的是土地利用。
4 发达国家的污泥处理现状和经验
美国有约16000座污水处理厂, 服务2.3亿人口, 日处理污水量1.5亿m3, 年产污泥量3500万t (以80%含水率计) 。污泥的最终处置方式分布为:60%农用、3%生态修复、17%填埋和20%焚烧。
欧盟国家的50000座污水处理厂年产污泥量4000万t (以80%含水率计) 。污泥的最终处置方式为:50%以上农用、20%填埋、20%焚烧, 污泥填埋量持续减少, 土地利用量逐渐增加, 焚烧量维持不变。英国、丹麦、挪威、芬兰、卢森堡的土地利用均已超过60%。
德国的城市污水处理厂总规模达2800万m3, 污泥年产量1000万t (以80%含水率计) 。通过回收污泥中的生物质能源可以满足污水处理厂40~60%的电耗需求, 碳减排效益十分明显, 污泥的最终处置50%土地利用, 50%为焚烧或协同焚烧, 污泥填埋要求有机质含量低于5%, 脱水污泥已禁止进入填埋场。
并且根据《欧洲废物处理处置政策》, 自2000年起, 欧洲已经对污泥处理填埋征收填埋税, 要求减少直至完全禁止填埋, 而对污泥的处置的原则是遵循着“减量化”-“循环利用”-“焚烧”-“填埋”的顺序。在发达国家, 污泥的资源化处置已是发展趋势。
5 重庆某县生活污泥资源化利用处置的探索及可行性
污泥处置最终要求达到的目标是经处理后的污泥或污泥产品在环境中或利用过程中达到长期稳定, 并对人体健康和生态环境不产生有害影响。
污泥是放错位置的资源。为充分利用资源, 遵循循环经济的“3R”原则, 污泥的处置以再循环原则 (recycle) 为上策。
污泥中矿化的有机质和营养物质提供丰富的腐殖质和可利用度高的营养物质, 能改善土壤结构和组成, 并使营养物质更容易为植物吸收。
研究表明, 城市生活污泥以烘干样计平均含量:氮为4.17%、磷1.20%、钾0.45%;有机质含量60~80%, 总灰分20~40%。一座20万t级的污水处理厂, 每年产生的污泥中, 含有硫酸铵46~232t、过磷酸钙30~150t、硫酸钾4.8~24t、有机质含量40~60%, 相当于100~400多吨标准肥和大量有机肥, 具备了农用的可能性。
根据重庆某县的特点, 雨水充沛, 工业企业少, 农业大县, 肉牛养殖大县, 生活污水处理设施全面覆盖, 纯城镇生活污水, 基本不含金属成分, 污泥产生量大, 秉承“生态涵养, 绿色崛起”理念, 建议建设污泥肥料厂加以利用。结合该县牛粪产生量大, 本着因地制宜, 化害为利的原则, 采取“污泥+牛粪”-烘干-发酵-土地资源化利用。
大量牛粪曾经也是当地突出的环境问题, 经过多年摸索, 目前基本采取资源化加以利用, 比较有名的是某企业在养殖场附近, 利用自己取得专利的“滚筒式污泥干燥机设备”对牛粪烘干、发酵后作为高档园林花卉肥料外售, 效益显著。烘干机产生的废气经过中国科学院广州化学研究所测试分析中心的检验, 各废气污染物 (包括二噁英) 完全达到国家标准。
从科学角度来看, 污泥的资源化利用涉及环境保护、水处理、农学、园林学、肥料研究、机械制造等一系列学科, 是一个涉及社会各个层面的复杂工程。但本着创新和因地制宜、实事求是的精神, 在国家大力推动生态文明建设建设, 政策资金大力支持的大环境下, 如果企业措施得当, 不仅可以解决污染问题, 甚至可以带动并形成一个新型的环保产业。
参考文献
[1]环境保护部.《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南 (试行) 》 (HJ-BAT-002) .2010, 2.
[2]李国鼎, 等.固体废物处理与资源化.清华大学出版社, 1990, 02.
[3]蒋建国.固体废物处理处置工程.化学工业出版社, 2005, 06.