有关污泥处理处置的几种基本方法

         

污泥是城市市政排水系统的副产品,主要来源于城市排水系统,包括排水管道、泵站和污水处理厂的污泥,其中污水处理厂是市政污泥的最主要来源。其特性是有机物含量高(60%80%),颗粒细(0.020.2mm),密度小(1.0021.006g/cm3),含水率较高,脱水性能差,性质很不稳定,极易腐化,造成污染。污水处理厂所产生的污泥虽然含有丰富的氮、磷元素以及有机物质,但同时这些物质不仅含水量高、易腐烂,有强烈臭味,并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和多氯联苯、二?英等难以降解的有毒、有害致癌物。如果这些剩余污泥不及时从污水处理系统中排除,会影响污水处理的效果,严重时能引起污水处理厂的停产;而剩余污泥的随意丢弃、堆放将会给四周环境造成二次污染。目前,如何妥善处理、处置大量堆放的剩余污泥问题已经成为国内多数地区政府亟待解决的问题。

1污泥的卫生填埋

污泥卫生填埋始于20世纪60年代,是一项比较成熟的污泥处置技术。污泥既可单独填埋也可与生活垃圾和工业废物一起填埋。这种处置方法简单、易行、成本低,污泥又不需要高度脱水,适应性强。填埋场一般为废弃的矿坑或天然的低洼地。但是污泥填埋也存在一些问题,尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体,如果填埋场选址或运行不当,这种液体就会进入地下水层,污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷,若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。另外,适合污泥填埋的场所也因城市污泥的大量产出而越来越有限,这也限制了该方法的进一步发展。

2污泥的直接土地利用

污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点,被认为是最有发展潜力的一种处置方式,这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。科学合理的土地利用,可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用于严重扰动的土地(如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地)的修复与重建,减少了污泥对人类生活的潜在威胁,既处置了污泥又恢复了生态环境。污泥农用正在成为世界各国主要的污泥处置方式,污泥农用的比例很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制情况,同时也与国家的领土的大小和农业发展情况有关。如英、美、法等许多国家城市污泥的农用率可达70%,有的高达80%以上。

3污泥的焚烧处理

湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍,没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难,而且在能耗上也是极不经济的。

以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法,它能使有机物全部碳化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积;但是其缺点在于处理设施投资大,处理费用高。

4污泥的低温热解处理

污泥热化学处理因其无害化和减量化彻底,地位已逐渐增强。但传统的热化学处理(焚烧法)通常需加入辅助燃料,费用较高。城市污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度(<500),由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭4种可燃产物,最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类,正常产率为200300L()/(干泥),其性质与柴油相似。低温热解是能量净输出过程,成本低于直接焚烧。

5污泥的热泵低温干化处理

20世纪70年代以来,美、日、法、德等国就开展了热泵干燥技术的研究,国际能源中心(IEA)集中了大量的有关热泵干燥技术的研究成果。我国也在80年代引进了该项技术,近几年逐渐将其应用到食品及农副产品的干燥作业之中,取得了较好的经济效益,产品的附加值大大提高。特别是我国政府的节约能源和环境保护政策的实施,极大的促进了热泵干燥技术的发展。如今采用热泵干燥设备处理的范畴已扩展到皮革加工、食品加工、茶叶烘干、烟叶烘干、蔬菜脱水、鱼类干燥、陶瓷烘焙、药物及生物制品的灭菌与干燥、污泥处理、化工原皮及肥皮干燥等诸多领域。

污泥干燥时空气在干燥室与热泵干燥机间进行闭式循环;它利用热泵干燥机的制冷系统使来自干燥室的湿热空气降温脱湿:当湿热空气流经热泵蒸发器时,内部的低压制冷剂吸收空气的热量由液态变为气态,空气因降温而排出其中的大部分凝结水,来自蒸发器的低压制冷蒸汽由压缩机升压后送至冷凝器。由于烘干的全过程是在全封闭的空间进行,全程除了排出烘干冷凝的水分,无任何水气、气味和粉尘排出,环保卫生,适合于任何地方安装使用。且可以节约大量的环保后处理设备的安装费用。

6太阳能污泥干化处理

是利用太阳能为能源,开发利用工业废热余热为辅助热源,对污泥进行低温干化,实现减量化、无害化的目的。这是目前所有污泥干化工艺技术中,成本最低廉的一种方式。该工艺利用主动式太阳能温室技术,结合自动化远程控制技术,以及成套污泥输送、摊铺、翻抛、收集、除臭等机械设备,实现了全过程无人操作。与传统的热干化处理技术相比,其主要优点是:耗能低,蒸发1吨水耗电量仅为20-100kWh,而传统的热干化工艺需耗电量为800-1060kWh;远程自动化控制系统,实现上料—摊铺布料—收料全自动化远程操控,减少人力资源的投入;系统运行稳定、安全,设备故障率低,操作维护简单,使用寿命长;系统运行透明度高,封闭性好,不产生二次污染;利用太阳能为主要能源,响应国家“节能减排”政策,满足可持续发展的要求。

7污泥密闭高温好氧发酵处理

密闭高温好氧发酵设备是专业处理生活污泥、厨余垃圾、畜禽粪便等有机废弃物的智能一体化成套设备。工艺原理是将湿污泥与回流料或生物质、高温生物发酵菌混合,利用微生物的活性,对废弃物中的有机质进行生物分解、腐熟,使有机废弃物转化成有机肥原料,用于土壤改良、园林绿化,最终实现有机废物的资源化利用。

该过程可分为快速升温阶段、高温阶段、降温阶段。物料进入发酵室内,在1-2天内快速分解,释放的热量使物料温度快速升高,温度一般为5065℃。最高可达到80℃。通过送风系统向发酵室内均匀送氧,满足发酵过程氧气量需求,使物料充分发酵分解,高温阶段维持5-7天。当分解速度缓慢下降时,温度逐渐降低。整个发酵过程持续9-10天。温度升高与通风充氧加快物料水分的蒸发,从而减少物料体积,达到物料的减量化、稳定化的处理目的。

8结语

从发达国家污泥处理处置的发展趋势分析,今后污泥处理处置的方向将会是土地利用和热能利用,污泥填埋的比例将大幅度降低。污泥土地利用将会向更安全、更经济的利用方向发展;污泥焚烧和热能利用将是污泥处理处置的发展方向之一,今后焚烧的比例将会进一步增加。另外,随着科学技术的发展,一些新的污泥处理处置技术(如污泥的低温干化处理技术、污泥养殖蚯蚓、污泥碳化技术、污泥制砖技术、太阳能污泥干化技术等)也逐渐盛行,应用前景十分看好。

可以看出,经济发达国家污泥处理处置技术的发展经历是卫生填埋、土地利用、焚烧(热能利用),并正向低温热解等高技术含量的处理方法发展,目前应用得最普遍和最成熟的处理处置方式是土地利用和焚烧。无论是传统的处理处置方法,还是新的处理处置方法,污泥的热干化处理技术皆因其操作灵活,可根据污泥的最终处置需求来调节干污泥的含固率等特点,愈来愈受到人们的重视,正发挥着越来越重要的作用。