中国污水厂污泥处理现状

中国污水厂污泥处理现状

目前，中国有400多家污水处理厂。2001年，全国工业、城市生活污水处理厂数量为428.4万吨，废水处理率约为25%，废水厂污泥年产量超过1亿元。如何将产量巨大、成分复杂的污泥进行妥善安全地处理,使其无害化、资源化,已成为环境界深为关注的重大课题。1中国污水处理厂的污泥理化性质和特点1.1纤维、脂肪和有机物含量城市污水厂初沉污泥属低有机组分类型的污泥,VSS、碳水化合物(淀粉、糖类、纤维)含量高(高于50%),脂肪含量低(约20%)。人均排出BOD:20～35g/p·d,SS:35～50g/p·d,有机物(VSS)含量稍低于50%,低于欧美发达国家的70%～80%。我国两个城市污水厂污泥的成分如表1。1.2泥浆c-n比城市污水厂污泥含氮量较高,一般在3%左右,污泥C/N比维持在(10～20)∶1的范围,适于厌氧消化。1.3ph值和ph值城市污泥的pH和总碱度基本在正常范围内,pH在6.5～7.0之间,总碱度在16～26mg-N/L之间。1.4初沉及二沉污泥重金属含量我国城市污水中工业废水比重较大,故污水厂初沉及二沉污泥重金属含量较高,某些重金属含量超标严重。几家城市污水厂污泥中重金属成分及含量如表2。1.5泥浆中的肥料污泥中含有大量的可被植物利用的营养成分,如氮、碳、钾、腐殖质等。我国污水厂污泥肥分如表3。1.6污泥的热值污水厂污泥具有较高的热值见表4,在一定含水率下具有自持燃烧和用作能源的可能性。2中国污水处理厂污泥处理现状2.1城市污水厂的污泥处理现状污水处理事业起步较晚,近20年来才有了一定的发展,污泥的处理更不完善。目前全国已经建成的污水处理厂已超过400多座,污泥年产量已超过1亿t,而有污泥处理工艺的只占30%,有污泥稳定处理设施的约为25%,建有污水处理厂的大中城市中,90%以上的污泥处理设施不配套,一些中小城市基本没有污泥处理设施。20世纪80年代以前,城市污水厂污泥一般只有静止沉降一道处理工艺,湿污泥含固率很低,20世纪80年代后,少数污水厂开始设污泥机械脱水处理,将污泥含固率由原来的1%～3%提高到20%～25%,但仍有脱水后污泥的出路问题。近10年来,城市污水厂的污泥处理技术和某些单项专用设备才有了较大发展,但在污泥处理系统设备的成套化水平上,落后国外约30多年。污泥处理设备性能差,效率低,能耗高,专用设备少,未形成标准化和系列化。污泥的处理费用仅占污水厂总运行费用的20%～35%,低于发达国家的50%～70%。目前,国内常用的污泥处理方法有:浓缩,污泥调理,厌氧消化,脱水,堆肥等处理技术。至于好氧消化,湿式氧化,消毒,热干燥,焚烧,低温热解等尚处于研究试验阶段。污水厂的污泥处理处置工艺流程如图1。2.2传统土壤处理方法(1)污泥含水率的变化污泥浓缩常规方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。几种浓缩方法比较如表5。污泥浓缩后其含水率可降为95%左右,仍为液体流动状态。从表5可见,初沉污泥用重力浓缩最为经济;对于活性污泥,离心法所得的污泥含固率最高,但从效率和运行费用来看,气浮浓缩法较佳。重力浓缩法储存污泥能力高,操作简单,是目前及今后最常用的污泥减容手段之一。(2)污泥颗粒尺寸的增污泥调节处理可降低污泥的亲水性和提高脱水效率,其任务是增大污泥颗粒的尺寸。常用的调节方法有化学调节法、热力调节法及其它调节法。化学调节法最为常用。热力调节法和其他调节法如冻—融法、投加惰性物质等方法只在试验研究阶段中。(3)机械脱水法污泥脱水可进一步降低污泥的含水率,减少污泥的体积,经脱水后的含水率一般可降至70%～80%。常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。目前国内常用的机械脱水机有真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机。转鼓离心机和带式压滤机是近年来发展较快脱水设备,我国应用较多的是带式压滤机。(4)污泥消化工艺发展污泥厌氧消化是目前我国最常用的污泥稳定处理工艺,一般有中温消化和高温消化。国内生产实践中,最常用的是中温消化(32℃～35℃)。随着该技术的进展,厌氧消化又发展为两相消化和两级消化,国内在实验研究中兴起的两级、两相消化工艺有:好氧-中温厌氧;中温-高温;高温酸化-中温甲烷化;兼氧-厌氧;厌氧-好氧;水解-酸化等。厌氧消化能产生大量沼气,由于我国城市污泥的构成特点,污泥厌氧消化的产气量较少,约为6～12m3/m3污泥,沼气中CH4含量较低,约占45%～55.9%。国内污水厂污泥消化产生的沼气利用率较低,极少利用沼气发电,有些利用沼气锅炉、沼气内燃机将之转化成热能,用于污水厂的能量补偿;也有些污水厂直接将沼气燃烧掉。(5)污泥堆肥堆肥堆肥化是一种无害化、减容化和稳定化的综合处理技术,借助于混合微生物群落在潮湿的环境中对有机物进行分解。堆肥过程中产生的高温可以有效地杀死病原微生物及各种寄生虫卵;并通过添加稀释剂、调节剂、膨胀剂可改善污泥的胶团结构,降低含水率,使污泥腐殖化。污泥堆肥后的肥分几乎维持原污泥的水平。目前有些污水厂采用连续仓式发酵(天津)、间歇式仓式发酵系统(常州)处理污泥。3中国城市污泥处理研究动态3.1污泥生物减容污泥减量化机理的研究目前已成为研究热点,其原则是使污泥尽量消灭在污水处理系统中。(1)研究污泥生物减容技术,利用嗜热性细菌或微型动物减少剩余污泥。(2)利用膜生物反应器处理剩余污泥。3.2污泥处理的优化在污泥的浓缩方面:(1)生物絮凝将二沉池剩余污泥与原水混合回流到初沉池,利用活性污泥的絮凝性能提高初沉池的沉淀效果,同时浓缩剩余活性污泥;(2)采用气浮、生物气浮法浓缩污泥,如利用污泥的反消化作用产生的气体使污泥上浮而浓缩;(3)改进浓缩设备的结构,提高浓缩效率。在污泥脱水方面:(1)对污泥进行脱水前的预处理(化学调理、热处理、冷冻法、淘洗法等),改善污泥脱水性能;(2)利用生物工程方法改善污泥的性状,如用溶菌酶破坏菌胶团,以改善污泥的脱水性能;(3)探求新型改善污泥脱水性能的药剂,如投加表面活性剂;(4)提高传统的污泥脱水机的工作效率,研究新型的污泥脱水设备。3.3污泥处理的技术研究目前研究的趋势是致力于提高污泥消化的整体水平,提高消化池的均匀混合程度、消化池容积利用率,提高产气率与能源的回收率,尽量减少污泥体积,减少污泥运输量。(1)利用各种前置处理(碱处理、超声波处理等)改善污泥的厌氧消化性能,探索高效可靠的新型污泥厌氧处理工艺。(2)利用生物技术(如酶催化剂技术)进一步提高厌氧消化时污泥的产气量,使污泥固体较大程度地转化为生物气。(3)改善消化池的结构及其附属设备的工作方式,以提高消化工艺的稳定性及工作效率。(4)对污泥的常温消化进行研究。3.4氧消化工艺的设计目前国内对污泥好氧消化的研究尚处于起步阶段,设计好氧消化工艺还缺乏经验。研究方向主要在探究好氧消化的生化机理,降解规律以及好氧消化的运行条件,不同运行方式和条件对好氧消化效果的影响。3.5湿氧化研究新型的湿式氧化反应器、性能优良的催化剂和次、超临界氧化技术。3.6在低温热分解方面着重研究污泥热解机理、提高能量回收率的反应条件以及反应过程的能量平衡因素。3.7堆肥生物特性注重污泥堆肥前的预处理,研究堆肥基础理论(动力学、微生物学)及新工艺、反应器、影响堆肥因素、腐熟度指标等,了解生物相的构成及变化情况,弄清堆肥过程中降解有机物能力强的优势菌种及其条件等。4国外城市城市