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污泥处理与处置的前景探讨

2011-08-03 09:55:07 来源:亚洲环保杂志官方网站

污泥处理与处置的前景探讨

      孙红卫

 

摘要:城市污水厂污泥产量高,剩余污泥的处理与处置已经成为当务之急。目前国内对于污泥的处理和处置主要有三个方向:一是控制剩余污泥的产量,即污泥的减量化、无量化研究,如臭氧氧化污泥减量、超声波污泥减量、生物强化技术污泥减量、黑子光化处理系统污泥减量等;二是污泥的减容化研究,如污泥干化、污泥热处理等;三是对剩余污泥的处理与处置,即污泥的稳定化、无害化、资源化研究,如卫生填埋、海洋倾倒、污泥焚烧、污泥堆肥、污泥制砖等。因对剩余污泥进行处理和处置时费用较高,且存在二次污染的问题,所以有必要加大污泥的减量化和减容化研究,从而降低污泥处置费用,同时减少二次污染,甚至实现零污染,真正达到节能减排的目的。

Abstract: urban wastewater treatment plant sludge high output, and surplus sludge treatment and disposal has become a top priority. The current domestic sludge treatment and disposal for three main direction: one is to control the output of excess sludge, namely the sludge reduction, and no quantitative research, such as ozone oxidation sludge reduction, ultrasonic sludge reduction, biological sludge reduction, strengthen technology sooty the light processing system such as sludge reduction; 2 it is the reduction of sludge let, such as sludge drying, heat treatment sludge; 3 it is for the rest of the sludge treatment and disposal, namely the sludge, harmless, and set the stabilization, such as sanitary landfill, Marine dumping, sludge incineration, sludge compost, sludge brick making, etc. Because of the surplus sludge treatment and disposal cost is higher, and there when the second pollution problems, it is necessary to increase the sludge reduction and reduce the research, which can reduce the let sludge disposal cost, and reduce secondary pollution, even realize zero pollution, achieve true purpose of energy saving and emission reduction.

关键词:污水处理   污泥处理与处置   节能减排

Key words: the sewage treatment the sludge treatment and disposal     Energy conservation and emission reduction 

污泥是污水处理的副产物,如果不能够得到有效的处理处置,实际上是污染物转移。如果不把处理污水过程中产生的污泥处置好,近50%的COD(化学需氧量)将以另一种形式转移到环境中。中国城镇供水排水协会副会长杨向平说。但是目前,公众甚至很多政府部门对此并不完全理解。许多专家和学者都认为,污泥处置已迫在眉急,清华大学王凯军教授认为,在污泥处理处置方面,有3个责任主体目前可以明确。其一是政府,其二是污水处理厂,其三是公众。作者认为还应加上排污的工业企业,因为污水或污泥中的重金属等特征因子绝大部分来自于排污企业。

结合国内外污泥处理处置的现状,作者认为可将污泥的处理与处置分为三个阶段:一是污泥的前处理,二是污泥的中处理,三是污泥的后处理。

1、          污泥的前处理

污泥的前处理实际是指污泥的减量化处理,考虑到剩余污泥的处理处置费用较高,而且可能出现二次污染,我们应着重考虑怎样在污水处理厂的运行过程中,既不影响污水厂的正常运行,又能使剩余污泥的产生量减少。污泥减量化是使整个污水处理系统在保证污水处理效能的前提下,采用适当的物理、化学、生物等方法,使向外排放的生物量达到最少,从而实现从“源头”上减少污泥的产量。污泥减量化技术已经成为国内外的研究热点。目前常用的污泥减量化是通过物理、化学、生物等手段使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少。

1.1臭氧氧化污泥减量

臭氧是一种十分活泼的氧化剂,可与污泥中的化合物发生直接或间接反应。同时,臭氧还能氧化污泥中不易水解的大分子物质。臭氧氧化污泥减量是基于使部分活性污泥变成二氧化碳和水、部分溶解成可生物降解的有机物从而被生物降解,通过投加臭氧甚至能建立污泥零排放系统。臭氧氧化污泥减量可使剩余污泥量减少40%~60%

1.2超声波污泥减量

超声空化,简言之,指液体中的微小气泡核在超声波作用下被激化,表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。在很高的声强下,液体中将产生大量空化气泡,它们随着声波改变大小并最终在瞬间破灭,气泡破灭时,将产生极短暂的强压力脉冲,并在气泡及其周围微小空间形成局部热点,产生高温高压(3000oC1000个大气压)和具有强烈冲击力的微射流。空化发生时,液体的局部瞬间产生高温、高压、高剪切力和声化学反应。污泥中有机体的细胞壁必须在500个大气压的作用下才能破裂,或者在微生物的分解中破裂,微生物分解是个漫长的过程,而超声波的空化效应是瞬间完成的。声化学反应是由于高温热解和高活性的自由基引起的,是污泥中难生物降解有机物分解的原因。该技术在德国代特莫尔德市污水废水处理厂已运行,污泥连续送入超声波反应器,反应器有7个超声发射极,每一发射极产生12kHz20kHz频率的超声波。超声波杀死污泥中的细菌并分解固体物,从而使污泥较易脱水和释放出酶,分解有机物,该技术能将剩余污泥消减20%

1.3生物强化技术污泥减量

    生物强化技术污泥减量主要是利用微型动物对污泥进行减量。一是利用微型动物在食物链中的捕食作用,二是直接利用微型动物对污泥的摄食和消化, 三是利用微型动物来增强细菌的活性或增加有活性的细菌的数量,从而增强细菌的自身氧化和代谢能力。该技术能将剩余污泥消减25%

1.4黑子光化技术污泥减量

    黑子光化技术污泥减量是指:在污水处理系统中置入光合培养系统,使得吃污泥的细菌(红微细菌、绿微细菌)活性化,大量分解有机污泥,再让微生物将吃污泥的细菌吃掉,以此形成一个完整的食物链。该系统可同时让绝对好氧生物、绝对厌氧生物、兼氧生物、有条件好氧厌氧微生物共存,将有机化合物这一污染源彻底消解。该技术能将剩余污泥消减80% 

2、          污泥的中处理

剩余污泥的减容化处理。污泥干化、调理、脱水都属于污泥减容化范畴,它是污泥厌氧消化、好氧发酵、焚烧等主流污泥处理技术的基础。如果污泥减容减量工作做得好,后续处理费用都会降低。所以说污泥的中处理是一种应急性和阶段性的技术。

2.1污泥脱水减容

    利用脱水机等脱水设备或电渗透对剩余污泥进行脱水减容,从而降低剩余污泥的含水率。

2.2污泥干化减容

    污泥干化技术能使剩余污泥的含水率降低,从而达到减容的目的,它可分为自然干化、化学干化(如石灰干化法)、利用能源干化深度干化等,利用能源干化我们提倡采用余热、废热,不鼓励采用一次优质能源。

3、          污泥的后处理

污泥的后处理是指对经过前处理或中处理后的剩余污泥进行最终处理,即去毒化、无害化、资源化等处理。李笃中教授认为,只要有可能,污泥最好是农用,做肥料或土壤调节剂,包括用于沙漠治理。

3.1污泥的去毒化处理

污泥在进行资源化利用之前,考虑到重金属、致病菌等对环境的影响,需先进行去毒化处理。目前中科院地理与资源所的陈同斌教授污泥堆肥的方法就比较成熟。

3.2污泥的无害化处理

以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的处理方法,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,有机物焚烧会产生二噁英等剧毒物质。

3.3污泥的资源化利用

    经过去毒化、无害化处理后的污泥可进行污泥堆肥、污泥制砖等资源化利用。但李笃中教授表示,“全世界所有让污泥资源化的做法,目的都是再利用。污泥本身是废物,要让它变成价值很高、可用性很高的东西,这个过程往往比较昂贵。”经过统计,目前能在操作层面勉强维持收支平衡的是产甲烷、制沼气,但这还不算人力成本等。其他污泥资源化的尝试,成本起码是21,就是说花2元的代价能得到1元的东西,最差的成本达到10001。也就是说,资源化不等于赢利化,资源化是废物利用,但并不意味着不需要政府的补贴和政策支持。

4、          结论

4.1我国的污泥处理行业还处于初级阶段,加强污泥的处理与处置已迫在眉急,且形势不容乐观。

4.2污泥的处理与处置应能做到“统筹布点,多元并用,齐头并进。”

4.3应加强排污企业的管理,减少重金属等特征因子进入城市污水处理厂,从而降低污水、污泥的处理与处置费用。

4.4为了降低剩余污泥的处理费用,减少二次污染,有必要加大污泥的减量化和减容化研究,,从而将节能减排工作真正落到实处。

4.5国家应该出台与污泥处理技术相对应的工程技术规范和环保标准,各地也应该在建设投资、污泥的综合利用、收费、价格补贴等方面制定相应配套的政策。国家制定政策时还必须要考虑到产业链的上下游。要有投融资的优惠政策,保证资金投入;还要有下游生产清洁能源、肥料的标准,为污泥处置打开出路。只有这样,才能真正实现污泥的稳定化、无害化、减量化、规模化处理。 

1 参考文献:

[1] 李军、杨秀山、彭永臻编著.微生物与水处理工程.化学工业出版社环境科学与工程出版中心,2002.9

[2] 江刚. 美国污水处理厂污泥焚烧装置面临更严格的排放限制.中国环境科学,1999,19(6)

[3] 翁焕新,马学文,苏闽华,孙峰,刘瓒.利用烟气余热干化城市污泥工艺的应用.中国给水排水,2008,24(4)

[4] 赵庆良,赵赫,林佶侃,金文标.剩余污泥减量化技术研究进展与发展趋势.给水排水,2005,31(11)

[5] 蒋小龙,叶芬霞.化学解偶联剂对污泥产率的比较研究[J].环境科学研究, 2006,19(4)

[6] 周希钇.厌氧堆肥和好氧发酵的原理和区别.中国环境工程

[7]陈珺,王洪臣,甘一萍. 超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究. 环境污染治理技术与设备.2006,06

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