15s污泥处理处置资源化读书报告

1、污泥处理处置与资源化宜采用干化 + 建材利用的技术路线摘要当前在污水处理技术中，活性污泥法是应用最为广泛的技术，其对脱氮除磷具有非常好的效果，同时在应用活性污泥法时的污泥产生量非常大，这些剩余污泥必须要经过适当的处理处置，使之、减量化、资源化和稳定化，便于进一步的处置。经过多年的研究与实践，产生了许多处理技术。污泥采用干化后焚烧或建材利用这种处理技术路线，有许多优点。：污泥；干化；建材利用；关于污泥污泥的产生当前在污水处理技术中，活性污泥法是应用最为广泛的技术，其对脱氮除磷具有非常好的效果，同时在应用活性污泥法时的污泥产生量非常大，在工艺路线中，一部分污泥回流到曝气池参与生物反应，而剩余的污泥

2、或龄期较长的污泥则需要从污水处理构筑物中排除，这些剩余污泥必须要经过适当的处理处置，使之、减量化、资源化和稳定化，便于进一步的处置。1截至 2010 年，城镇污水处理能力已达到 1.22 亿m3，城镇污水处理厂已达 2600 多座“, 十二五”期间还将增加污水处理能力 9000 万m3，增建和在建城镇污水处理厂达 1800 多座，为实现国家减排目标和污染控制，做出了巨大贡献。但是污水处理厂的建设投运伴随产生大量的剩余污泥，以含水率 80%计，年污泥总产生量很快将突破 3000 万。按照，到 2020 年污泥产量将突破年 6000 万 t2。多数污水处理厂对大量的污泥如何安全处理、处置束手无策,

3、由于污水处理后产生大量的污泥无处堆放,很多污水处理厂已经停止运营的窘境。污泥成了多数污水处理厂亟待解决。一般来讲污泥处理处置投资和运行的成本非常大，最高可占到整个污水处理厂的投资和运行费用的 50%以上，因此在可以达到污泥处理处置目的的同时，如何降低其投资和运行成本成为当前污水处理领域的热点问题。1.2.城市污泥特性表征污泥特性的指标有含水率和含固率、挥发性固体、营养物质、有害物质、脱水性能以及化学动力学性质等。城市污泥的含水率很高,含固率很低。一般来说,固体颗粒愈小,其所含有机物愈多,污泥的含水率愈高。污泥的挥发分是一种氧、硫、氮和其它元素的有机化合物以及饱和的和不饱和的芳香族碳氢化合物的混

4、合物。挥发性固体通常用来表征污泥中有机物的量。挥发性固体越多,污泥稳定性越差。不同种类和不同地域的污泥加热时析出挥发分的数量差别很大,一般情况下,工业污水污泥挥发分的析出比率大于生活污水污泥的析出比率。对个座污水处理厂城市污泥养分的统计分析发现,城市污泥不包括工业污泥的有机质平均含量达到 384.0g/kg,氮、磷、钾总养分含量平均达到 48.3g/kg。由此可见,污泥含有丰富的营养物质,可将其作为肥料施于农田,但应该注意它对土壤的污染。5污泥中的有害物质是指有机物、致病微生物和重金属类物质。城市污泥中重金属的平均含量比大多数农耕土壤中的要高。2 污泥处理常用的几种方法目前,污泥常用的处理方法

5、主要包括污泥卫生填埋、污泥堆肥、污泥建材利用、水体消纳等。2.1 污泥卫生填埋污泥的卫生填埋始于 20 世纪 60 年代,是在传统填埋的基础上从环境保护和可持续发展理念的指导下,经过科学选址和必要的场地防护处理,具有严格管理制度的科学的工程操作方法。到目前为止,已发展成为一项比较成污泥处置技术,具有不需要高度脱水(自然干化),投资较少、容量大、见效快等优点,利于推广6。另外,对无法农用的高污染污泥、不利于堆肥的污泥以及污泥残渣的处理,卫生填埋方法也是一种不可或缺的处理。当然,污泥卫生填埋也有之处。例如,污泥中含有的有害物质可能会随雨水等渗入,对水和周围土壤造成二次污染;卫生填埋需要较大的场地,

6、但随着的快速发展,合理场址的选择受到限制;污泥填埋对污泥土力学性质要求很高;渗滤液的产生污染环境,处理难度大，未对污泥填埋气进行合理收集也会引起。因此,在进行污泥的卫生填埋时必须注意: 要对填埋场所处的地质、气象和水文情况作详细地,以防止渗沥液对水及周围土壤的污染; 填埋场的卫生，以防鼠、蝇孳生和臭味扩散; 对于规模较大的污泥填埋场要设置合理有效的填埋气导排装置，防止填埋气的不规则迁移对周边环境造成的危害，杜绝等情况的发生; 填埋场压实机械工作难度加大; 遵守有关的填埋标准和求。的要3.2 污泥污泥是指将污泥置于炉中，在过量空气的条件下,进行完全,使有机物完全碳化,可以最大限度的较少污泥的体积

7、,使污泥中病原微生物、卵、等彻底被杀死,高温也能使污泥中的部分重金属。在过程中污泥中的一部分重金属能随燃烧产生的烟尘扩散到空气中;况且,不完全的过程中也会有二噁英等剧毒空气污染物的产生,为防止过程中产生二噁英等气体,温度应高于 850 。同时,污泥的烟气还必须进行处理,处理后的污染控制标准(GB18485)等的有关规定。另外,污泥烟气应满足生活的处理对象主要是含水率很高的脱水泥饼(45%86%之间),需要大量的热能,其高能耗、高成本(是其他工艺的 24 倍)也使之无法得到广泛应用。因此,污泥处理技术这种投资大、技术水平要求高的特点,严重制约着其在污泥处理处置技术发展初期的中国进行推广应用。3.

8、3 污泥堆肥由于污泥中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等植物生长所必需的营养元素,因此,污泥堆肥农用一直为人们所研究和关注。污泥堆肥是指在污泥中加入一定比例的秸杆、稻草、木屑或生活 等膨松剂和调理剂, 利用污泥的微生物进行发酵并转化为类腐植类的过程。类腐植质是一种品质优良的有机复合肥或可生产有机菌肥。但任何堆肥都需要有升温发酵的过程,而污泥较高的含水率致使堆肥过程无法正常升温,进而制约着污泥堆肥的顺利进行。况且,堆肥产品的高含水率(30%40%)也可能使病原体重金属,肥效差,加上国家相关,产品安全性差。另外,堆肥产品中常含有定量的不健全,缺乏污泥肥施用方法技术引导和对有机肥改良土壤长远意义的宣传等

9、,导致堆肥产品使用效果不佳,限制了污泥肥的推广应用。33.4 污泥制建材污泥建材利用方面的研究也处于不断的发展阶段,例如污泥制陶粒、污泥制砖、制板、污泥制生态水泥等,都取得了可喜的成果。例如,在、德国等国家开始利用建筑砖块、轻质材料以及水泥材料等技术进行规模化的生产再利用。污泥制建材由于符合污泥资源化的需要,因此具有很好的发展空间。其缺点是当污泥中有大量重金属时要注意炉窑的烟气处理与控制以及对产品重金属浸出的监控。另外,污泥制建材需要消耗热能,且技术要求较高,这对污泥制建材的推广和应用也提出了。3.5 污泥干化和热处理这种处置方法主要是指利用热和压力破坏污泥的胶凝结构,并对污泥进行消。污泥干化

10、能使污泥显著减容(体积可缩减 7580),产品稳定,无臭且无病原生物;干化处理后的污泥产品用途多,可以用作肥料、土壤改良、替代能源等。目前,、英国、奥地利、西班牙和比利时拥有此项先进技术。污泥干化可分为直接干化和间接干化,直接干化其缺点为:耗能大,一般生产 1 吨干污泥(含水率 10%),需要耗煤 1 吨多,增加处理成本,并对周围难处理加热温度,容易破坏污泥中的有机成分。3.6 污泥的水体消纳大。该处理方法较污泥的水体消纳是利用水体的自净能力对脱水和处理而直接排入水体的污泥进行消纳、净化的过程，其优点是处理量大,节省费用。但随着污泥投弃量的不断增加,超过水体的自净能力时,致使水体正常的生态系统

11、受到破坏,影响水生生物的正常生活,乃至对也会危害，因此,水体消纳受到越来越。例如,在 1988 年已向海洋倾倒污泥,欧共体也规定从 19991994 年初接受3 项国际协议,承诺于1994年开始在海洋中处置污泥,我国年 2 月 20 日起不在海上处置工业废物和污水污泥。可见,污泥水体消纳因不符合环境保护和可持续发展的理念而正逐渐被淘汰。3.7 污泥的其它处理方法另外,污泥改性制活性碳、制吸附剂、用作粘结剂、低温热解、污泥油化、污泥制煤、污泥中添 Ca3(PO4)2 制复合有机肥料,膜生物反应器、超声促进污泥消化、辐照促进污泥消化、臭氧消除剩余污泥、蚯蚓处理污泥技术、脱水污泥/酶/高岭土制作填埋

12、场防渗材料等也处于研究探索阶段,但由于技术条件限制,目前还不能得到大规模应用。4 国内外污泥处理处置及资源化现状4.1污泥处理处置及资源化现状据 2008 年下水道统计数据，共有 1927 个污泥处理与处置设施，的污泥处理工艺也以“浓缩 + 脱水”为主。需明的是，很多污水处理厂的规模较小，所以很多小规模污水处理厂的污泥直接用管道，或者经浓缩脱水处理后送到大污水处理厂的污泥处理设施进行集中处理。污泥的处理与处置方式分成两大类：处置和资源化利用，其中填埋、露天堆放及其他属于处置方式，用作建材、农田利用、绿地利用和都属于资源化利用。从总体情况看，处置的比例逐年减少，资源化利用的比例上升较快，到200

13、8 年时达到了 77.9% 。的污泥处置在最初也以填埋为主，少部分进行露天堆放和采用其他方式处置； 自 2004 年开始，不再采用露天堆放的方式，其他处置方式也都一直维持在 3. 5% 以下。在资源化利用方面，最初的方式是农田利用和绿地利用，也有少部分用作建筑材料； 从 1996 年开始，污泥后的残余物用作水泥材料，并且所占比例不断上升，从数量上分析，这部分污泥主要来自于减少的填埋部分，这部分污泥产物通常是先经过处理，产生的残余物送水泥厂用作水泥的参混原料。除用于水泥原料外，还用于制作其他建筑材料，包括连锁砖、轻质骨材、填埋覆盖土、透水砖、混凝土骨材、道路基材、混凝土二次制品、沥青填充材料等。

14、2002 年开始出现将污泥化的利用方式，且其比例正在少量增加，污泥化包括炭化和污泥干化。因为资源、能源贫乏，加上地球温暖化问题，一直都在积极开发资源化、能源化技术。把污泥分解成两部分：有机成分和无机成分。有机成分的资源化主要指农田绿地利用( 肥料、土壤改良材等) 和能源利用( 生物质气体、固体化等) ； 无机成分的资源化主要是指建材利用( 水泥原料、砖、骨材等) 。目前，在污泥化、能源化实用技术开发方面比较受关注。据下的数据统计，在 1997 年2008 年期间，水道建有污泥消化设施的污水处理厂约为 310 个，占污水处理厂总数的 16%，这一比例并不高，说明利用污泥消化产生沼气来发电或者进行

15、热能利用的方式，在的工程应用上还有很多需要改进的地方，比如产气效率、混合发酵、成本、占地等问题。污泥中有机成分的利用除了消化产生沼气、固体化之外，还有堆肥。因其可用土地的污泥堆肥采较少，减少反应器的有效占地是其采用技术的一个重要考虑。用最终产品回流到端的方式来调节水分对堆肥过程的影响。124.2 欧洲污泥处理处置及资源化现状近年来，欧洲的污泥产量增长趋势明显，一方面是因为污水不断增加，另一方面是因为水质排放标准越来越严格。的服务欧盟的统计数据表明，由于政策的导向作用使污泥处置方式有了很大的变化， 污泥填埋所占比例大幅度下降(从 1997 年的 41%下降到 2003 年的7%)，这是由于欧盟提

16、高了污泥填埋标准所致；污泥农用所占比例(25%)也有 12%的下降，这是由于污泥农用受到了农民以及食品业的；与此同时从 1997年的 11%上升到了 36%，成为替代工艺。从 2003 年的数据还可知，有 10%的污泥回用于建造业，反映了污泥循环利用的趋势13。纵观污泥处理处置的技术发展，其工艺依然是基本的三类：填埋、土地利用(农用)。随着污泥海洋处置的生效(1998 年 12 月 31 日)，欧盟全部的污水厂污泥均须在陆上进行处置。由于受多方面出现了小幅度下降，填埋所占份额则大幅度削减，而的限制，农用所占比例所占份额急增。简言之，相关的日趋严格导致了处置工艺所占比例的变化，但没有出现革新的处

17、理处置工艺。从可持续发展的角度来说，污泥将是最终出路，它不但能实现污泥减量的最大化，同时基于预干燥)流化床技术的污泥厂几乎不再需要使用矿物助燃，且产生的余热可用于供暖发电。74.3 国内污泥处理处置现状目前,我国许多污水处理厂对污泥仅仅是进行简单的浓缩脱水后便外运,而且根本没有交待污泥的最终去向。污水处理厂即使对污泥进行了浓缩脱水处理,往往达不到要求,污泥的含水率仍较高,污泥处理的不但增加了的难度,而且对路线周边环境带来,更为严重的是给后续的污泥处置带来极大的不便。堆肥时,满足不了含水率的要求;填埋时,达不到填埋场的准入条件,场拒收污泥;大气污染。时,达不到污泥时的热值,同时耗费过多的热量,造

18、成严重的5 干化+灰渣填埋或建材利用综合以上研究，我认为，对污泥的处理选用干化+灰渣填埋或建材利用这样的技术路线可以使污泥达到、减量化、资源化。同时这一路线也是国内外的应用趋势。5.1 污泥干化污泥干化则是在污泥机械脱水后，进一步进行干燥，经过干化后的污泥或者利用或者。干化的目的，是使污泥进一步脱水，从机械脱水后含水率大概为80%的状态，进一步脱水到 10% 50%，一方面进行了有效的减容，另一方面干化后的污泥、利用都很方便。污泥干化技术主要有热干化、能干化、微波加热干化、超声波干化以及热泵干化等。目前应用最广泛也是最成是热干化技术。根据热介质与污泥的接触方式可将热干化技术分为三类直接干化法、

19、间接干化法和直接一间接联合干化法。9直接干化是利用燃烧装置向干化设备提供热风和烟气,污泥与热风和烟气直接接触,在高温作用下污泥中的水分被蒸发。此技术热传输效率及蒸发速率较高,可使污泥的含固率从 25%提高至 85%95%。但由于与污泥直接接触,热介质将受到污染,排出的废水和水蒸气须经过需加以分离,给操作和管理带来一定的处理后才能排放同时,热介质与干污泥。闪蒸式干燥器、转筒式干燥器、带式干燥器以及流化床干燥器等都属于直接干化类型。与直接干化法相对应的是间接干化法,由加热设备提供的蒸汽或热油首先加热容器,再通过容器表面将热传递给污泥,使污泥中的水分蒸发。间接干化技术主要有盘式干燥、膜式干燥、空心桨

20、叶式干燥、涂层干燥技术等。该技术有效避开污泥的塑性阶段,且污泥有机物不易破坏,另外还具有工厂化操作、占地少、自动化程度高、易操作等优点。直接一间接联合干化法其优点在于污泥干燥处理后（含水率小于 5%）仅为脱水后污泥（含水率 70%80%）体积的 20%30%,减量率大于 70%；可以保证对微生物及病菌的彻底消灭,并保护污泥中的植物养分和生物能不被破坏运行经济,在能耗方面处于欧洲污泥干化能耗的下限污泥干化过程中,无废气排放,冷凝水也可循环使用,不会造成二次污染。但是，污泥干化种方法处理成本和技术要求化后污泥依然存在出路问题。可以用来做建材材料的原料，也可以继续下一步处理。105.2 污泥污泥的处

21、理适应性较强，可以直接高含水率的污泥，也可以干化后低含水率的污泥可以使污泥的体积减少后需要处置的物质很少，处理速度快，减少了污泥存后的物质可再利用制成有用的成品；另外，储时间；可以使有机物全部碳化，杀死病原体，消除有害物质；污泥所含的化学能量，可以有效回收，用于污泥自身的干化或者供热发电，真正实现污泥减量化、和资源化处理，是一种比较安全有效的污泥处置方式，代表了当前国际上污泥处理的主流方向，也是国内目前发展的主要方向。炉的炉温一般都设计在850 左污泥采用流化床工艺进行处理时右，但污泥时能否达到设计的炉温与污泥泥质的热工特性，特别是污泥的发热量有很大关系。4污泥后具有一定火山灰活性，最有价值的

22、是用作水泥混合材或混凝土掺合料Tay 等14研究表明，污泥在 1000下4h，其灰的火山灰活性最强，而在 700下3h，其灰的活性比较低，只有粉煤灰的 50 6015。Monz 等16的研究结果显示，由于污泥温度较低，因此污泥灰渣颗粒 形貌呈不规则、多孔状，需水量较大；污泥灰渣对水泥水化有延缓作用.PAN 等15给出的污泥灰渣中的 SO3 和 P2O5 含量较低，分别为 2.38和 1.67，而 Monz 等16的研究显示污泥灰渣中的 SO3和P2O5 含量非常高，说明不同来源的污泥灰渣的化学组成差异较大一部分可做建材材料，另一部分需要进行填埋。21、225.3 污泥的建材利用5.3.1污泥水

23、泥质材料水泥的原材料中约 60为 1200 的温度下烧制而成，排放量均较低，因而该水泥又被称为“环保水泥”近年来，用量和 CO2 的尝试利用脱水污泥制造水泥制轻质材料污泥在砖窑中经过 10501100的高温处理后，其低密度、热绝缘性能、抗高温性能以及抗压强度完全可与普通的轻质材料媲美，甚至优于普通的轻质材料英国公司利用洗煤厂产生的污泥在无的闭路系统制人造骨粒，余热也得到了利用.5.3.2污泥制陶粒轻质陶粒一般可做路基、混凝土骨料或花卉覆盖材料使用。污泥制轻质陶粒的方法按原料不同可以分为两种，一是用生活污泥或厌氧发酵污泥的灰造粒后烧结，这种方法 20 世纪 80 年代已趋成熟，并投入应用。利用灰

24、制轻质陶粒需要单独建设炉，污泥中的有机成分没有得到有效利用。近年来开发了直接从脱水污泥制陶粒的新技术。175.3.3污泥制微晶玻璃微晶玻璃类似人造大理石，可以作为建筑内外装饰材料应用。生产微晶玻璃的原料目前常用污泥灰，沉砂池的沉砂和废混凝土。原料调整后，熔融温度控制在 1 4001 500 。熔融物放置一定时间，然后注入模具中成型，随温度的降低生成晶核（Fe S），再加热处理，促使晶体成长。热处理后自然冷却，得到各种形状的微晶玻璃。5.3.4污泥制砖的一个研究小组发现，下水道污泥可压制成普通的建筑用“生态砖”。这种污泥生态砖是在黏土砖中混入 10%污泥，并在 900 条件下烧制，可达到最佳效果

25、。这种方法不仅处理了污泥，还在烧制过程将重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌和有机物，而且这种砖完全没有异味。5.3.5 污泥制生化板利用污泥中蛋白质的变性作用，在碱性条件下将其加热、干燥、加压后，可制成活性污泥树脂，再与漂白、脱脂后的废胶合起来，压制成板材，即生化板，可以达到国家的三级硬质板的标准18。5.3.6 存在1.烧成过程中的污染控制污泥建材如经历高温烧制过程，其中重金属会发生部分挥发，含氯等还可能生成二噁英。将污泥掺入页岩中烧结制品时，重金属挥发率低于污泥单独时的挥发率。222.生产过程中的污泥气味控制污泥气味来源于其中的含硫化合物、含氮化合物和烃类化合物，虽然这些物质高温下

26、能被完全处理，但是在建材过程中的气味污染仍是主要问题之一3.污泥与页岩或粉煤灰的有效混合现有研究和应用结果已表含水率污泥不能单独用于建材生产，必须与页岩或粉煤灰等组分复合，但呈胶体状的污泥与其他组分混合比较，混合不均匀则会显著降低建材制品性能。195.4 应用实例以绍兴污水处理厂脱水污泥为研究对象，通过实验分析了污泥进行干化处理的可行性。对污泥泥质进行分析，采用桨叶式污泥干化机对污泥的热性、干化过程污染排放特性进行研究，使用流化床污泥试验装置对污泥工况及过程中污染物的排放特征进行研究，结果表明，绍兴污水处理厂脱水污泥的泥质特征与大多数污水污泥类似，灰分较高、发热量较低，需干化后才可实现稳定燃烧

27、; 污泥在小型桨叶式污泥干化机内的干化速率最高达到 0.6kg /( m2min) ，并随污泥干化的进行而逐渐降低; 干化过程产生的常规污染气体中氨气浓最高，可达 170 mg/Nm3; 污泥干化冷凝水的 COD 高达 820 mg/L，氨氮等指标也很高。污泥干化系统的设计需充分考虑污泥热干化过程中气体和液体污染物的排放，设置相应的处理设施。污泥干化至含水率 30% 时，可在不投加辅助的情况下实现流化床炉内的处理，干化污泥时需关注烟气中常规污染气体和重金属的控制，灰渣出毒性未超过国标限值。206 结语随着环保力度的加大，污泥问题会更加严连的污泥处理也堪称中国的模范，集中厌氧发酵处理，产气可以供

28、应市区燃气，做到了废物利用。干化以及后期的利用也是一样的理念，污泥处理要因地制宜。同时，污泥的还需要更加完善的的来约束以及引导。参考文献1,田,.污水处理厂污泥处理处置问题探讨分析J. 环境工程学报,2007,01:82-86.2. 我国城镇污泥处理处置现状及思考J. 给水排水,2012,02:1-5.3MENENDEZ J，INGUANZO M，PIS JJProduction ofbio-fuels byHigh temperature pyrolysis of sewage sludge using conventional and microwaveheatingJ Bio-resou

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