污泥解题36问(上)

           

污泥(sludge) 是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质。

由于各类污泥的性质变化较大,分类是非常必要的,其处理和处置也是不尽相同的。根据其来源,可以划分为:

——市政污泥(civil sludge,也叫排水水泥sewage sludge,),主要指来自污水厂的污泥,这是数量最大的一类污泥。此外,自来水厂的污泥也来自市政设施,可以归入这一类。

——管网污泥,来自排水收集系统的污泥。

——河湖淤泥,来自江河、湖泊的淤泥。

——工业污泥,来自各种工业生产所产生的固体与水、油、化学污染、有机质的混合物。

在非特指环境下,污泥一般指市政排水污泥。

2.污泥如何从废水中产生?

废水的处理是由一系列物理化学和生物处理过程组成的:

·沉淀(使用或不使用化学絮凝剂)、过滤、滤清

·通过微生物进行好氧和厌氧处理,产生有机复合物

·生化脱氮和脱磷

·消化处理并产生沼气

在废水净化过程中,废水中的污染物经生化降解集中去除。生物处理可将大部分有机污染物降解为水和气体(好氧处理产生CO2、O2,厌氧处理产生CH4为主的气体),金属污染物(包括重金属)则不能处理而集中到污泥中。

污泥是经各级污水处理后产生的固形物,是污水处理厂不可避免的副产品。

3.污泥根据污水处理工艺如何分类?

污水处理厂的污泥根据处理的工艺级别不同,可以分为以下几种:

·初沉污泥(Primary):只经过物理-化学处理

·二沉污泥(Secondary):生物处理后的污泥

·三沉污泥(Tertiary):脱磷/脱氮后的污泥

根据污泥的性质,又可以区分为:

·未消化生污泥(undigested)

·消化污泥(digested)

 污泥的消化又有好氧与厌氧之分。

各个级别的污泥的物理化学性质不同,消化和未消化污泥的性质差别更大。很多后端处理工艺必须了解前端污泥的性质才能确定其处理方式。

4.什么是污泥干化?

  污水处理所产生的污泥具有较高的含水量,由于水分与污泥颗粒结合的特性,采用机械方法脱除具有一定的限制,污泥中的有机质含量、灰分比例特别是蓄凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说,采用机械脱水可以获得20%-30%的含固率,所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高,具有流体性质,其处置难度和成本仍然较高,因此有必要进一步减量。此时,在自然风干之外,只有通过输入热量形成蒸发,才能够实现大规模减量。采用热量进行干燥的处理就是热干化。

  污泥干化是水分蒸发的过程。为了进行干化项目的调研,以确定减量处理的规模,必须了解有关污泥项目的一些经济参数,这些参数包括:

·机械脱水后的湿泥含固率

·最终处置的目的、类型

·当地能够找到的廉价热能及其价格指数

  污泥成分是根据污水厂的来水水质变化的,当然在很大程度上也会受到污水处理工艺的影响。最终会对干化工艺产生重大影响的内容则是蓄凝剂添加量。对干化工艺来说,以下内容值得注意,这些内容通常是通过试验来确认其干化效果的:

·污泥中蓄凝剂含量;

·污泥的粘度、弹性;

·有机物在干物质中的比例

·磨蚀性成分的比例(如沙、石等)

·腐蚀性成分的浓度(如氯、硫等)

·油脂类物质的百分比

7. 脱水污泥是怎么来的?

  污水中的污染物和营养成分在大量繁殖的细菌作用下,在化学药剂的作用下形成聚集,逐渐增大的团粒结构最终在水中沉淀下来,形成污泥。进一步添加高分子絮凝剂,采用物理方法浓缩,可以脱去大部分或一部分所谓的自由态水,形成我们所见到的脱水污泥。  

因此经生物处理所得到的污泥,其有机物构成主要就是这些微生物细菌。  

因污泥成分不同,未消化的市政污水污泥的有机物含量可能占到干物质的60%-75%,高效消化处理后减半。  

有机硝酸盐是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里,硝酸盐经生物降解可改善土壤。

8. 脱水污泥为什么含水率很高?

  污水厂污泥脱水车间出来的污泥具有很强的流动性,这是因为其含水率很高,一般在75%-85%,这是污泥本身的性质决定的。根据分析,污泥与水分子的结合非常紧密,并具有不同的相态:

·自由态水:可经重力沉淀和机械作用去除

·物理性结合水:须更多能量去除(如加热)

-毛细管/间隙水

-胶态/表面吸附水

·化学性结合水:只有打破化学键才能去除,被称为“平衡水”

-细胞内的水

-分子水

9. 污泥对人体是否有害?

  在污水处理过程中,细菌及大部分寄生生物留存在污泥中,病毒可以吸附在污水中的颗粒上,随颗粒的沉淀也沉积到污泥中。  

生污泥中病原菌的数量每克以亿计,这些微生物包括:大肠菌、大肠粪菌、粪链球菌、噬菌体、沙门氏菌、痢疾菌属、铜绿色极毛杆菌、寄生虫卵/幼虫、蛔虫、鞭虫、群体鞭虫、弓蛔虫、膜翅目幼虫、肠道病毒等。  

由于市政污水的来源是人类生活环境、大肠菌、大肠粪菌、粪链球菌等是哺乳动物直肠正常的排出物、它们的数量在污水和污泥中基本保持恒定。而其它各种病原菌如沙门氏菌、痢疾菌、肠道病毒(例如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、肝炎病毒、轮状病毒)和寄生生物(例如蛔虫、鞭虫、内阿米巴虫)在污水/污泥中的比率同当地传染病的流行有关。  

显然,机械脱水后的污泥如果处置不当,进入人类的食物链,必然会导致疾病的传播。

10.工业污泥有哪些特点?

  工业污泥根据其来源,有着非常大的差异。这些差异主要表现在其粘度、吸湿性、污染物性质、含油率、含水率、有机质比例、无机物比例等多方面。  

比较市政污泥来说,其粘度大、含油率高、无机物比例高,有时使得其处理难度更高。  

来自化学、制药工业的污泥因其高浓度的污染成份,必须妥善处置。来自石油、冶金、制革、发酵、食品、屠宰等行业的污泥均可以分别处理并资源化。

11. 污泥的数量是如何估算的?

  污泥的数量估算一般有两个方法:

<1> 根据污水处理量和含固率进行估算。比如某城市平均污水含固率0.02%,日处理量60万吨,脱水污泥含固率20%,则年产湿泥饼:

600,000 x 0.02% x 360 / 20% = 216,000 吨/年

<2> 根据人口估算。比如某城市2,400,000人口,典型人均日产污泥(干)50克,脱水污泥含固率20%,则年产湿泥饼:

2,400,000 x 50 / 1,000,000 x 360 / 20% = 216,000 吨/年

后者是国外通行的计算方式,欧共体14国的人均污泥日产量是58克(2000年数据)。根据专家的测算,可以考虑我国人均日产污泥为50克(干物质)。

12. 污泥问题开始提上日程的原因是什么?

  污泥问题日益显得突出的原因在于早期建设的一批污水处理厂在长期摸索和试验后,仍然没有找到好的处置方案,而用于堆放、弃置、填埋的资源越来越少,各地环保部门的监管力度加强,而我国的污水处理正在以前所未有的速度发展和扩大,污泥的处置成为一个棘手的问题。  

按照我国的城市人口基数,既便只有1亿人口的污水被处理,每天也将产生25000吨含固率20%的污泥泥饼,这部分泥饼如果按照最高2米来堆放,每年需要600个国际标准足球场。对于城市来说,周边土地资源已经难以满足需要。因此污泥的合理处置迟早必须进行。

13. 污泥是一种危险的固体废物吗?

  污泥不同于其它的固体废物,在于它具有以下几个主要特征:  

- 含水率高,多达70%以上,这部分水份难以焚烧,运输成本高,堆放占地面积大,直接填埋则会使填埋场提前报废。  

- 微生物、病原体含量高,不加处理,直接施用或弃置,可能会污染食物链。  

- 恶臭污染环境,同时向大气排放温室气体(是二氧化碳的20倍);  - 超细粉末,在热干化和处理过程中存在较大的危险。  

- 含有重金属,如果不加控制施用,可能污染土地,造成不可逆的耕地退化;  

目前污泥的危害还鲜为人知,常常被非法取用,造成土地的重金属积累超标、土地板结,人类居住环境和食物被无意中污染和破坏。  

欧共体将污水厂和自来水厂污泥划为“特殊垃圾”(不是“危险垃圾”),必须具有资格的企业按照规定的程序进行妥善处理,不得弃置。

14. 污泥有用吗?

  污泥因为主要成分包含有机质和矿物质,因此可以用来产生肥效,改良土壤。  

污泥的有机质具有一定的热值(2200-3000大卡/公斤·干污泥),因此经过处理后,可以作为低热值的燃料加以利用。  

由于其含有大量的无机质,在处理后也可以作为建材的原料。  

毫无疑问,以上三种现有的利用途径均要求这些利用在经济上是可行的,在卫生方面是安全的。

15. 污泥的处理和处置有什么不同?

  污泥的处置指的是给污泥一个最终的归宿:要么作为肥料施用到农田、绿化等土壤中,成为土壤的一部分;要么加以资源化利用,形成有用的材料,如铺路的渣土、水泥、制砖等;要么填埋,未加任何利用,且耗费土地资源而弃置。  

任何不能达到最终安置的过程,都可以算作处理。比如污泥堆肥,杀灭细菌和熟化后才能产生安全的肥效;焚烧最终还会产生灰烬,这部分的数量要占到原干物质质量的40%以上,因此还要考虑填埋或利用;干化是为了去掉泥饼中的大部分水份,节约运输成本,减少占地,少付填埋费,并为其它的最终处置方案提供减量、卫生化和经济性条件。

16. 我国污泥现在是如何处置的?

  我国的污泥目前绝大部分是弃置或填埋的,只有极小量的进行干化后用于制作混合肥。  

由于我国的填埋场标准实施较晚,旧的填埋场接纳污泥,可能造成大量的污泥污染物随渗滤液从地表进入深层,甚至威胁地下水和江河湖海。  

无规则的弃置仍是主要消纳途径,其中一小部分进入了农田,这些弃置无论在近期还是远期都将成为地表水和地下水的潜在污染源。

17. 污泥是否会造成二次污染?

  污泥是一种污染治理工艺的副产物,这种副产物富含微生物、病原体、病毒等,具有较强的污染性质。  

污泥如果处置不当,其污染传播的途径是很广泛的。  

首先,污泥的含水率极高,除了一部分自然蒸发到空气中外,大部分将渗入地表土层,并在雨水等的冲刷下进入地表水系统或影响地下水,污泥中的污染物将沿着这两种途径进行传播。  

其次,没有进行卫生化的污泥进入农田以至菜地,可能直接威胁人类的食物链。  

第三,污泥散发恶臭,可能影响相当大的一片周边环境。排放的气体是污染严重的温室气体。此外,污泥的数量庞大,储运这些污泥需要较大的空间和很多的工具,这些空间和工具都可能被污染,要做到与其它接触食物链的世界有效“隔绝”有一定难度。

18. 污泥具有肥效吗?