污水处理厂的污泥净化处理

污水处理厂的污泥净化处理

随着城市经济的发展和人口的增加，污染日益严重。而人们环境意识的加强和对环境质量要求的提高必然使越来越多的废水需要处理。伴随着污水的处理,产生的污泥量不断加大。我国年产干污泥量约为5.0×109kg,且呈不断上升趋势。大量的未经处理的污泥任意堆放和排放对环境造成了新的污染,其处理处置费用通常与污水处理费用相当。因此,如何将产量大,成分复杂的污泥,经过科学处理后,使其无害化、资源化,已成为我国乃至全世界环境界广泛关注的课题之一。1污泥处理的技术在我国城市污泥处理问题上世纪90年代才提上议事日程。除了对污泥缺乏科学认识外,也由于污泥处置技术难度高、投资大、回报不确定等原因,国内涉足于此领域的企业很少且规模不大。与国外先进国家相比差距很大。在我国现有的污水处理设施中,有污泥稳定处理设施的还不到25%。处理工艺和配套设备完善的不到10%。在为数不多的污泥消化池中能够正常运行的很少,有些根本就没有运行。目前,污泥处理技术大致可以归结为两大类。一是抛弃型,污泥作为废物不利用,这其中包括填埋、焚烧、投海等。填埋法简单易行,成本低,污泥不需要高度脱水,填埋法产生的最严重的问题是填埋液容易进入地下水层,污染地下水环境。焚烧法是最彻底的处理方法,但是污泥在焚烧时会产生有毒有害气体而造成空气污染,此外,焚烧法的处理成本十分昂贵。投海法是指对于靠近海岸的大型污水处理厂,直接将污泥投放到海里的一种方法,但此法并未从根本上解决环境问题,它同时也造成了海洋污染,对海洋生态系统和人类食物链已造成威胁,受到越来越强烈的反对。这些污泥处置方式在实际应用中发挥了一定的作用,但随着环境标准的更加严格化,其应用中的弊端就明显暴露出来了。二是资源化技术,充分利用污泥中的有用成分,实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针,有利于建立循环型经济,近年来获得广泛的关注。2城市污泥资源化的研究2.1城市污泥、混凝土材料和生态材料的应用污泥的建筑材料利用主要有以下几种情况。利用污泥焚烧灰制砖,焚烧灰的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的,制坯时应加入适量的粘土与硅砂。最适宜的配料比(重量比)约为焚烧灰∶粘土∶硅砂=100∶50∶15。有报导昆明工贸有限公司于2000年投资1200万元,引进国内先进技术,研究生产出优质的人造空心砖。这种轻型砖与传统的粘土实心砖相比,具有轻质、高强度、保温隔热、抗震等功能,在该产品材料中,活性污泥占30%～40%,用这种陶粒空心砖代替普通粘土烧结实心砖,既可节约土地,又节约能源及钢材,降低污染,提高综合效益,变废为宝,利国利民。污泥制作生化纤维板,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。在碱性条件下,加热,干燥,加压后,会发生一系列的物理、化学性质的改变,成为蛋白质的变性作用,从而制成活性污泥树脂,使与经漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材,即生化纤维板。污泥熔融制得的熔融材料可以做路基、路面、混凝土骨料及地下管道的衬垫材料;微晶玻璃类似人造大理石,外观、强度、耐热性均比熔融材料优良,产品附加值高,可以作为建筑内外装饰材料应用;利用有害的城市垃圾焚灰和污泥制成有用的建筑材料——生态水泥。不仅有效地利用了再生资源,而且对环境保护来说无疑是一大贡献。生态水泥混凝土的流动性较好,凝结时间较短,析水率较小,这些性能均有利于混凝土的施工作业。利用污泥作主要辅助原料生产节能型人造轻集料～陶粒。1994年,美国威斯康辛isconsin)公司建成世界上第一家利用城市污泥主原料为粉煤灰生产陶粒的工厂年产量约10万m3,由于产品质量好。得到政府和污水处理厂补贴,企业经济效益和社会综合效益很好。到2002年底,美国已建成同类工厂6家,欧洲和日本也正在建设利用污泥生产陶粒的工厂。我国广州华穗轻质陶粒制品厂自2000年起利用猎德、大坦沙污水处理厂产出的污泥作主要辅助原料生产超轻陶粒,产品质量好。生产成本低,企业经济效益好,获得圆满成功。此法在高温下焙烧,可彻底消除污泥的各种污染,有效保护生态环境、水质资源和土地资源,并生产出使用价值高的节能型新型墙体材料一陶粒,适应市场需求,企业经济和社会效益好,发展前景广阔,应大力推广。2.2剩余活性污泥与污泥污泥的肥料化利用是一种积极的、有效而安全的污泥处理方式。几十年来各国普遍采用,特别是美国近年来污泥与工业废料生物堆肥技术取得了进展,部分污水处理厂取消了污泥厌氧消化处理工艺,污泥肥料的土地利用非常广泛。我国各地区的污水处理厂和科研部门也在污泥的处理、处置和利用方面进行了大量的研究工作,并取得了可喜的成果,污泥的土地利用已得到普遍的认同。污泥堆肥工艺流程见图1。用于肥料化利用的污泥通常是剩余活性污泥,污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等,能够改良土壤结构,增加土壤肥力,促进作物的生长。实践证明:用污泥作为肥料使用,土壤的持水能力、非毛细血管孔隙和离子交换能力均可提高3%～23%,有机质增加35%～40%,总氮含量增加70%,团粒增加25～60%。此外,污泥还能够改变土壤的生物学性状,使土壤中微生物总量及放线菌所占比例增加,土壤的代谢强度提高。合肥工业大学、陕西省土壤肥料工作站、华南农业大学资源环境学院、济南污水处理厂等都通过实验论证了污水处理厂的污泥作为肥料利用的可行性。在应用实践中,因污泥中含有病菌、寄生虫、病原体及重金属等对农作物不利的因素,因此污泥用做农肥要注意三个关键问题,首先污泥中重金属会造成土壤污染;其次污泥中的病原体会对环境造成影响;再次防止污泥中的高浓度N、P对地下水造成污染。污泥中含有蛋白质、脂肪、多糖等有机物及维生素,可将其加工成含蛋白质的饲料,与粮食混合后饲养家禽。此外,还可以用污泥养殖蚯蚓、提炼动物用维生素B12。保定市污水处理总厂环保局开发出了用污泥养蝇蝎,生产动物蛋白饲料的方法。蝇蝎食性杂,污水处理厂的活性污泥是蝇蝎的一种很好的饲料。一对蝇蝎在适宜的条件下5个月内能繁殖190亿头,生产数百吨粗蛋白,其营养成分完全可以和鱼粉媲美。2.3污泥衍生燃料城市污泥中含有大量的有机物,约占70%～80%,脱水污泥发热量也很高,在研究中应充分利用这一点。目前污泥燃料化的方法有:污泥能量回收系统和污泥燃料。污泥能量回收系统是将剩余活性污泥和初沉池污泥分别进行厌氧消化,混合消化污泥离心脱水至含水率80%,加入轻溶剂油,变成流动性浆液,送入四效蒸发器蒸发,后脱轻油成含水率2.6%,含油率0.15%的污泥燃料。污泥燃料是将未消化的混合污泥经机械脱水后,加入重油,成流动性浆液送至四效蒸发器蒸发,脱油,制成含水率5%,含油率10%以下的污泥燃料。污泥燃料化被认为是有望取代现有的污泥处理技术最有发展前途的方法之一。据预测,在欧洲未来的10年里,采用燃料化的污泥量将翻一番。污泥燃料可以用于发电,也可用于厂区水泥的生产,既节约了煤炭资源,其污泥燃烧灰还可以作为生产水泥的原料。污泥燃料非常适合纸浆造纸厂应用,有利于降低造纸厂的能耗。污泥燃料热值较高,性质比较稳定,可以控制方便。表1是城市污水厂与其他燃料发热量对比表次外,污泥经过低温热解,能够产生污泥衍生燃料。此种燃料在实际应用中有很好的推广价值,也为污泥处理提供了一条新的途径。2.4污泥提高炭转化的作用从污泥中提取出微生物絮凝剂,不仅可用于油水分离,还可用于去除污水中的悬浮物、有机物。用矿化污泥可制备用于回收水表面溢油的吸附剂,且效果相当显著。污泥中的有机物具有较高的热值,且具有一定的粘结性能。特别是活性污泥可作为粘结剂将无烟粉状煤加工成型煤,而污泥在高温气化炉内被处理,防止了二次污染。在高温下,污泥作为粘结剂可改善型煤的内部孔结构,提高型煤气化反应性,降低灰渣中的残炭,提高炭转化率。污泥既是粘结剂,又起了疏松剂的作用,且污泥热值也得到充分利用。为生化污泥处置和利用,提供了一条新途径,提高了炭转化。同时,污泥的热值也得到了利用。2.5低温热解制油污泥低温热解制油技术是通过无氧加热污泥干燥至一定温度,从而使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭等4种可燃产物。污泥低温热解油技术工艺流程图见图2所示。此技术首先由外国学者Bayer等提出,何品晶和欧国荣等对该技术进行了实验。低温热解制油有许多优点:(1)设备较简单,无需耐高温、高压设备;(2)能量回收率高;(3)对环境造成二次污染的可能性小,经评价,处理后污泥中的重金属绝大多数进入炭和油中,在以后的使用过程中会被