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浅析我国城镇污泥处理与处置方略

2011-02-11 15:45:13 来源:亚洲环保杂志官方网站

浅析我国城镇污泥处理与处置方略

杨彦虎

(中核第四研究设计工程有限公司,河北  石家庄  050021

  :  本文通过分析城镇污泥的各项特性,从我国国情和污水及污泥处理现状实际出发,浅析从通过改进污水处理工艺,提高污泥的脱水率,以减少污泥排放量开始,逐步完善污泥处理单元,实现污泥的集中处理,使之稳定,无害化,最终回收污泥进行资源化利用,分阶段逐步完成污泥处置与回收。

关键词: 城镇污泥   污泥处理与处置   污泥特性   脱水   消化   资源化利用   

Simple Talking about Measures of Sludge Treatment and Disposal in Chinese Urban Districts

 YANG Yan-hu  

(The Fourth Institute of Nuclear Engineering of CNNC,Shijiazhuang 050021,China)

Abstract: This paper summarizes measures of sludge treatment and disposal by analyzing the characteristics of urban sludge and chinese economic conditions and the actual status of sewage and sludge treatment. First of all sewage treatment plant reduces emissions of sludge by improving the sewage treatment process and improve the sludge dewatering rate . Gradually we have improved sludge treatment process to achieve the stabilization of sludge and safe disposal. Ultimately, we recovered the use of sludge as resource. A step by step, sludge disposal and recycling have been achieved.

Key words:  urban sludge; sludge treatment and disposal; the characteristics of sludge;  sludge  dewatering;  sludge  digestion;

utilization of sludge as resource

为促进节能减排,我国近年来积极兴建城镇污水处理厂,提高污水处理率,与此相应城镇污泥量也在与日俱增,据十一五规划,到2010年,全国干污泥产量最高将达733万吨每天,湿污泥产量为2850万吨(按含水率80%计),而城镇污水处理厂80%以上的污泥未经过妥善处置,这些污泥无控排放或进行简单的填埋处置,造成三峡库区水环境二次污染,填埋场过量填埋等严重的污染事故,破坏了生态环境,影响人们的正常生活。探讨符合我国实际的城镇污泥处理与处置方略,以实现污泥的减量化、稳定化、无害化及资源化迫在眉睫。

1城镇污泥特性及处理方法

城镇污泥主要来自城镇自来水厂,生活污水处理厂和工业废水处理厂,由于污泥来源和水处理工艺各不相同,污泥特性亦不尽相同。自来水厂污泥主要含泥沙,无机盐等无机成分,有毒有害物质含量少,污泥沉降脱水性能好。污泥做脱水处理后泥饼土质一般能够满足垃圾填埋场的覆土要求,而目前垃圾填埋场的土源缺乏,泥饼可以与城镇垃圾统一规划,综合处置。

城镇污水处理主要采用以微生物为载体的活性污泥和生物膜等生物处理工艺,产生污泥以有机物和腐殖质为主,主要含泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物,由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物,重金属元素及盐类,氮磷等营养物质,少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质,污泥的含水率高(可达99%以上),有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒细小,比重小,呈胶体液状,难于脱水,部分工业污泥含有毒有害物质。应根据污泥不同性质采用不同的处理方式,去除有毒有害物质后进行消化、消毒、浓缩脱水、焚烧等稳定化,无害化处理。

2城镇污泥处理与处置方略探讨

城镇污泥处理与处置应该与当地经济及技术条件相适应,结合国内实际情况,采用从各污水处理厂分散处理,到完善污泥处理单元相对集中处理;从污泥浓缩脱水等初级处理到污泥消化等稳定,无害化处理;从控制污泥中污染物的排放到污泥资源化回收利用;分阶段,逐步深化的处理方式。

2.1完善城镇污泥排放标准,严格控制污泥排放量和关键性指标

由于受经济条件及技术水平的限制,我国现阶段无法实现排放污泥的100%处理和适当处置,现实可行的办法就是完善城镇污泥排放标准,严格控制污泥排放量和有毒有害物质排放,杜绝对生态环境造成严重危害的污染物排放。由于与城镇污泥相关的立法滞后,没有完善的适合控制污泥排放量和污染物含量的技术标准,监管力度不够,很多小型污水处理厂甚至连污泥脱水的设施都没有设置或者没有实际运行,导致大量的含水率在95%以上的污泥直接排放,污染物含量更无法监控。含水率是控制污泥排放量的关键指标,污泥的含水率从80%降低70%,污泥排放量约减少33%,而目前的技术水平适当提高污泥的脱水率是完全能够实现的。其他有毒有害物质,如重金属含量等也是控制污染的关键性指标,应完善污泥排放标准,严格控制这些有害物质的排放量。

2.2第一阶段,完善污泥初级处理,控制有毒有害污染物的排放,实现污泥的减量化

结合国内已建污水处理厂的实际情况,首先应该保证含有毒有害污染物的工业污泥得到妥善处置和各污水处理厂污泥脱水率的提高。同时从生产的源头水处理工艺入手,进一步控制污泥的排放量,污泥处理的重点在污水处理厂。第一阶段的目的就是,严格控制对环境危害严重的有毒有害物质的排放和减少污泥的排放量。对重金属等有害物质含量超标的污泥单独进行深度处理,去除或者将有害物质含量控制到环境容量能够接受的范围。改进完善污水处理厂的污泥初级脱水处理,监督监控污泥必须经过浓缩脱水处理,严格控制排放污泥的含水率。已建污水处理厂逐步改进处理工艺,控制适当的污泥回流比,减少污泥的产生,新建污水处理厂将污泥量作为处理工艺评审的关键参数,选择技术先进,污泥产量小的处理工艺。最终脱水污泥以固体废物排放,可以与城镇垃圾统一规划,进行填埋或填海处理。

2.3第二阶段,相对集中配套建设污泥处理单元,集中处理实现污泥的稳定化,无害化

随着经济技术的发展,污泥处理的重点应该集中到污泥处理单元,综合考虑污泥处理的规模效应和原污泥的转输成本,在大型污水处理厂设置污泥处理单元,同时服务周边各小型污水处理厂。对污泥进行深度处理,进一步减少污泥量,降解有机物,控制排放污泥各种常规指标均达到对环境及土壤无危害的要求,达到污泥稳定化,无害化的目的。最终污泥经消毒,脱水后用作农林绿化,填埋,填海或其他覆土等。

污泥处理主要采用厌氧消化,好氧堆肥及其以此为基础的改进工艺。厌氧消化是在无氧条件下,由兼性及专性厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中的有机物,使污泥稳定,最终产物主要为二氧化碳和甲烷气。通过厌氧消化,大部分病原菌或蛔虫卵被杀灭或作为有机物被分解,使污泥无害化;部分有机氮转化为氨氮,提高了污泥肥分;产生沼气,可以回收部分能量。但由于甲烷菌对环境温度比较敏感,污泥消化过程需要加热搅拌,能耗大,且消化时间较长,建设投资高。

好氧堆肥是在持续曝气充氧条件下,好氧微生物的生长阶段超过细胞合成期,达到自身氧化及内源呼吸期。污泥中的微生物由于缺乏食物而逐渐死亡,体内含有的有机物质最大限度地被用于新细胞的养分,这一过程一直持续到污泥中微生物的养分被消耗殆尽,充分降解有机物,消化程度高,剩余污泥量少,且肥分高,易被植物吸收,易脱水。但需要充分曝气,运行能耗大,运行费用高,有机物的降解程度随温度变化波动大,运行不稳定。污泥处理工艺一直在不断的发展改进,应该根据污泥特性,当地的环境和经济技术条件,进行充分的技术经济比较后确定合适的污泥处理工艺。

2.4第三阶段,深化污泥处置,充分回收利用,以实现资源化。

从经济发展,节能减排的角度出发,污泥处置最理想的出路应该是资源化回收利用,变废为宝,使之具有良好的生态、环境、经济和社会效益。在经济技术成熟的条件下,配套设置城镇污泥回收加工设施,对污泥进行深加工,生产污泥产品,发展循环经济。主要发展方向有利用污泥进行农林土地肥料生产,建筑材料生产,和其它化工材料生产。

城镇污泥本身是一种有效的生物资源,含有促进农作物生长的氮磷等营养物质,含量高达50%以上的有机质是良好的土壤改良剂。污泥经无害化处理后补充添加剂进行堆肥处理或者发酵仓发酵,最后干燥造粒,可以生产肥料,用于农林绿化或者土壤改良。

污泥也可用于制砖和制纤维板材等建筑材料。对干化污泥的成分作适当调整,使其成分与制砖粘土的化学成分相当,当污泥与粘土按重量比1:10配料时,污泥砖可达普通红砖的强度,直接可以用于制砖。污泥制生化纤维板,主要是利用活性污泥中所含粗蛋白与球蛋白能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质,在碱性条件下加热、干燥、加压后,发生蛋白质的变性作用,从而制成活性污泥树脂,使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。

污泥热化学处理生产其它化工材料,因其无害化和减量化彻底,地位已逐渐增强。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、不凝性气体和炭等可燃产物,最大转化率取决于污泥组份和催化剂的种类,正常产率为200300L(油)/t(干泥),其性质与柴油相似。污泥的资源化利用技术还不是很成熟,还需不断的探索研究适合我国实际的工艺技术,关键在于降低运行成本,实现经济效益。

3结束语

我国城镇污泥处理起步较晚,经济基础和技术水平也是一个逐步发展提高的过程,只有从目前实际出发,逐步完善和提高污泥处理水平,才是现实可行的办法。首先严格控制污泥的排放量和有害物质的排放,逐步实现污泥的分散处理与集中处置,最后实现污泥的回收利用,变废为宝,达到节能减排和发展循环经济的目的。

参考文献:

[1]《污泥处理技术及资源化利用》2007版,朱开金、马忠亮主编

[2]《污泥处理处置技术与工程实例》2006版,张辰主编

[3]城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》

[4]《给水排水设计手册——城镇排水》(第二版)

[5]《排水工程》(第四版)

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