【污水处理】城市污水处理厂污泥的处置及其综合利用

           

城市污水处理过程中产生的污泥对于环境十分不利,因污泥中有机物含量高,易变质,其含有的大量寄生虫及病原体如不能有效、及时处理将二次污染水源、空气和土壤,对环境造成危害。因此对污泥的处置和资源化利用是污水处理厂面临的重要问题。

一、城市污水处理厂中污泥的成分

污泥在处理污水的过程中产生的沉淀物,它是由无机颗粒、胶体、有机物质、细菌、水分构成,其含水量、有机物含量高,性状不稳定容易腐败。其中有益部分是含有氮磷钾等植物性微量元素,但也存在重金属、病原菌、寄生虫、多氯联苯等不易降解的有害有毒物质。通过分析我国城市污水厂的初沉污泥和剩余污泥的成分,得知污水中的主要成分是淡水化合物,脂肪和有机质比例较低。

二、城市污水处理厂污泥的处置技术

(一)污泥高温堆肥

城市是人口比较集中的地方,工农业用水、生活污水都比较集中,量也十分大,如果处理不当,势必会对环境造成严重破坏,从污水中分离出来的污泥的含水量很高,一般要经过诸如压缩、脱水干燥、高温杀毒等处理。

我国污泥处理处置常用的方法有以下几种。堆肥化实际上就是对自然环境中的细菌、真菌的最好利用。这个过程是有效使这些成分控制污泥中的难以降解的有机物,并使它们向稳定的类腐殖质生化转化的微生物学过程。

目前,污泥高温堆肥实现的方式不尽相同。有静态的、动态的、好氧与厌氧的,静态堆肥是将污泥堆放于基垫上,基垫可以是由小木块、碎草屑组成的通风性能良好的材质,在基垫的下方是被包裹住的通风管道。在通风管道的中间或者两头,可以放置鼓风器,进行空气的抽送。这样上层的污泥堆,就可以在氧气的化合作用下,逐渐中和掉有害物质。

处理过的污泥可以直接运到农田等地方,作为肥料使用。而鼓风器吹出的空气,经过脱臭后,也可以直接排放。但缺点十分明显,即受天气影响大,碰到雨天,通风管道易进水,从而造成短路。但无论是上面的哪种堆肥方式,都会经历三个过程,即中温、高温、腐熟阶段。

其中高温阶段挥发出的臭味较重,耗氧量也大。高温堆肥对温度的要求特别高,必须达到60℃以上,并且持续堆肥15天以上,高温堆肥的优点是处理量大,城市中大量的污水经过处理后得到的污泥都可以这样处理,但是缺点是,需要大面积场地、臭味重,影响周边人类生活,资金耗费多。另外,堆肥的地方,土壤破坏严重。

(二)填埋处理

应对大量的城市污水处理后产生的污泥,最直接和高效的方法就是填埋,这里说的填埋并不是直接埋到地下,对周边环境、泄露处理、防渗透都要有周密的考虑。

首先,我们应该将污泥做脱水处理,烘干后运送至远离城市的偏僻地带,应该选择远离水源地、地下水稀少且渗透性低的地方。然后造填埋坑,用高密度聚乙烯防渗透层作填埋坑的底层。

并且考虑加装渗透液的搜集装置,以防污染到土壤和水源。 这一方法的优点是快速、成本低,政府等相关负责机构能够节省开支,但是缺点是,可选的填埋地点会越来越少,而污泥产生却是持续的。因此,在选择的时候需要慎重考虑,毕竟土地资源有限。

(三)焚烧处理

城市污水处理厂处理污泥,不仅要考虑到安全、成本合适、无后遗症,而且要高效快速。焚烧处理算是能够基本同时满足这几种要求的方法。焚烧处理能够最大限度杀死污泥中的有害的有机物质,对周边环境影响也小。但我国的污泥焚烧技术还在探索中,还有很多技术瓶颈需要攻克。焚烧的时候,需要将污泥脱水干化。

焚烧措施的缺点也是比较明显的,那就是对设备的要求非常高,需要专门在污水处理厂的附近建设焚烧厂,而且产生的烟尘会随风飘散,不注意就会污染大气。此外,做成建筑材料也是很好的选择,经过检测,污染不严重、有害物质相对少的污泥,可以经过杀菌高温处理后,放置到空心砖内,作为建筑地基使用,暴露在空气中,影响也小。

(四)浓缩脱水技术

浓缩是指通过浓缩的方式降低污泥含水量,有效缩小污泥体积。浓缩方式又分为机械浓缩和重力浓缩两种方式。机械浓缩与重力浓度相比,具有占地面积省,总建设成本低,操作环境好,不会发生污泥厌氧磷的情况等优点,考虑到在这个项目中应用了生物除磷的方式,为了防止活性污泥在厌氧条件下二次放磷,构筑物里剩余污泥不宜停留过长时间。

脱水指的是将污泥中的吸附水及毛细水分离出来,转化为半固态或固体黏土的处理方法。脱水后,污泥含水量将快速降低,实际脱水效果污泥和沉淀物的性质和脱水设备的效率有关系。进一步脱水称为污泥干燥,干燥后污泥含水率低于1/10。脱水的方法,主要是机械脱水法、自然干燥法和造粒。自然干化法和机械脱水法适用于处理污水中的污泥。造粒法适用于处理混凝状态和沉淀的污泥。因为自然干化法需要的时间周期长,所以城市污水处理厂使用机械脱水法比较多。

(五)污泥厌氧消化

污泥厌氧消化是指污泥在厌氧条件下,污泥中可被微生物降解的有机物由兼性厌氧菌的分解成二氧化碳、甲烷和水等,产生沼气,使污泥的状态稳定,是使污泥减量化、稳定化的常用方法。

厌氧消化技术的主要优势在产生甲烷可以用来发电,能有效的降低污泥中有机物浓度,减少固体污泥体积。提高污泥的脱水能力,使污泥无明显臭味,减少了后续处理费用。通过高温消化能杀死寄生虫卵,病原体去除率高。实际应用中也存在处理方法复杂,厌氧消化时间久,占地面积大等缺点。初期投资和运行费用高,适用于大规模和处理污泥量多的污水处理厂。

(六)污泥好氧发酵

污泥好氧消化也被称作好氧堆肥,是污泥中的嗜热菌、好氧嗜热菌分解有机物的内源代谢过程,最后形成类似腐殖质土壤的物质。通过曝气的方法在污泥堆中充入氧气,活性污泥中有机体自身氧化分解,转化为水、二氧化碳、氨气等。有机降解的过程中产生热量,使堆料层中形成高温,能有效杀灭病原体、寄生虫卵等微生物,使污泥得到稳定,从而实现污泥稳定化、减量化和无害化。好氧发酵阶段通常采用一次发酵方式,有时需要干燥和造粒。

三、城市污水处理厂污泥综合化利用

“资源化”城市污泥处理处置工程原则是“减量化”、“稳定化”、“无害化”,“资源化”,主要体现在:

(一)污泥农林利用

城市污泥中各种有机质和生长元素,是一种非常好的肥料和改良剂。我们可以将污泥用于花卉、草坪的种植中,这样不会污染粮食生产,还能减少对化学肥料的依赖。

(二)建材利用

有些城市污水厂与水泥制品厂或制砧厂合作,把污泥作为掺合料一起焚烧,最终生产出质量完全符合标准的建材产品,如砖块、生态水泥、陶粒、填料等。

(三)其他综合利用

有的城市污水厂和供热发电单位合作,利用脱水的污泥代替一部分燃煤,取得效能良好。污泥在焚烧中达到处置的无害化,制热生产成本也随着降低利了。

总之,城市污水厂污泥处理与处置采用了“减量化、稳定化、无害化、资源化”的处置原则,采用综合利用的方法,这样,我们能解决环境污染问题,同时取得良好的经济效益和社会效益。