国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析
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污水处理厂的污泥处置及利用途径探究近年来,随着城市化进程的加快和人口的不断增加,污水处理厂的建设和运行变得越来越重要。
然而,随之而来的问题是处理厂产生的大量污泥如何进行处置和利用。
本文将对污水处理厂的污泥处置及利用途径进行探究。
首先,什么是污泥?污泥是污水处理过程中产生的固态废弃物,主要由水中所含的悬浮物、有机物、无机盐和微生物等组成。
由于其含有大量的有机物质和微生物,若不妥善处理,会对环境造成污染。
目前,常用的污泥处置方法主要有填埋、焚烧和堆肥。
填埋是将污泥掩埋在地下,虽然简单方便,但会占用大量土地资源,并且随着时间的推移,填埋场可能会产生渗漏,导致地下水污染。
焚烧是将污泥进行高温燃烧,能够有效减少体积,并将有机物质转化为无机物质。
然而,焚烧过程中产生的二氧化碳和其他有害气体也会对环境造成负面影响。
堆肥是将污泥与其他有机物混合,通过生物降解将其转化为有机肥料。
这种方法不仅能够减少污泥的数量,还能够将其资源化利用,但需要注意调控堆肥过程中的温度、氧气和水分,否则会产生恶臭气味和细菌的滋生。
除了传统的处置方法,近年来,越来越多的研究关注污泥的资源化利用。
一种重要的利用途径是将污泥作为能源利用。
污泥里含有的有机物质可以通过一系列处理工艺转化为沼气或生物质能源。
沼气是由污泥中的有机物质经过厌氧消化生成的,可以用于发电、燃气煮食等方面。
生物质能源则是通过将污泥进行干燥、热解或气化等工艺,将其中的碳化物质转化为固体燃料或液体燃料,例如木炭、生物柴油等。
此外,污泥还可以通过化学处理转化为有用的产品。
一种常见的方法是将污泥进行热解或浴盐处理,将其中的有机物质转化为生物质炭或磷肥。
生物质炭具有高热值、低灰分、高孔隙率等特点,可以用作土壤改良剂、固体燃料等。
而浴盐处理则能够将其中的大部分磷元素转化为磷肥,用于农田施肥。
此外,污泥还可以通过土地修复、生态建设等方式进行利用。
将污泥添加到土壤中,可以改良土壤的结构、改善土壤性质,从而提高土壤质量和农作物产量。
城市污水污泥是污水处理过程中产生的固体废弃物。
随着国内污水处理事业 的开展, 污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和进步, 产生的污泥量也日益 增加,目前在国内普通污水厂中其基建和运行费用约占总基建和运行费用的 20%~50%[1] 。
污水污泥中除了含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质,还 存在重金属、 致病菌和寄生虫等有毒有害成份。
为防止污泥造成的二次污染及保 证污水处理厂的正常运行和处理效果, 污水污泥的处理处置问题在城市污水处理 中占有的位置已日益突出。
中国现有人口 13 亿多,城市 640 多个,城市人口 2.7 亿。
据中国国家环保 总局提供的数字, 目前中国每年大约排放污水 401 亿m3, 已建成运转的城市污 水处理厂有 400 余座,日处理才干 2534 万m3。
按污泥产量占处理水量的 0.3%~0.5% 〔以含水率 97%计〕 [2]33 /d (以含水率 97%计)之间。
因此,中国在污 水处理事业不断获得进步的同时,将面临宏大的污泥处理处置压力。
国内已建成运行的城市污水厂来看,污水污泥处理工艺大体可归纳为 18 种 工艺流程,见表 1。
污泥浓缩主要是降低污泥中的空隙水, 通常采用的是物理处理方法, 主要包括重 力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法等,它们的处理性能如表 2 所示[3]:污泥处理流程 浓缩池 → 最终处置 双层沉淀池污泥 → 最终处置 双层沉淀池污泥 → 干化场 → 最终处置 浓缩池 → 消化池 → 湿污泥池 → 最终处置 浓缩池 → 消化池 → 机械脱水 → 最终处置 浓缩池 → 湿污泥池 → 最终处置 浓缩池 → 两相消化池 → 湿污泥池 → 最终处置 浓缩池 → 两级消化池 → 最终处置 浓缩池 → 两级消化池 → 机械脱水 → 最终处置 初沉池污泥 → 消化池 → 干化场 → 最终处置 初沉池污泥 → 两级消化池 → 机械脱水 → 最终处置 接触氧化池污泥 → 干化场 → 最终处置 浓缩池 → 消化池 → 干化场 → 最终处置 浓缩池 → 干化场 → 最终处置 应用比例21.63%1.35%2.70%6.76%9.46%14.87%1.35%2.70%1.35% 1.35% 1.35% 1.35% 4.05% 初沉池污泥 → 浓缩池 → 两级消化池 → 机械脱水 → 最终处 1.35%序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415注:表中未注明的污泥均为活性污泥。
中国污泥处理市场现状及发展趋势一、中国污泥处理市场现状分析1、污泥是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒和胶体等组成的非均质体;它很难通过沉降进行彻底的固液分离;污水处理产生的污泥是典型的有机污泥,其特性是有机物含量高60%~80%,颗粒细0.02~0.2mm,密度小1002~1006Kg/m³,呈胶体结构,是一种亲水性污泥,容易管道输送,但脱水性能差;随着污泥水分的减少,污泥从纯液状流动到粘滞状、塑性性状、半干固体状直到纯固体状这一过程进行变化;通常浓缩可将含水率降到85%含水状态;含水率在70%~75%时,污泥呈柔软状态,不易流动;通常一般脱水下含水率只可降到60%~65%,此时几乎成为固体;含水率低到35%~40%时,成聚散状态以上是半干化状态;进一步低到10%~15%则成粉末状;污泥来源汇总一方面,污泥是污水处理过程中无法避免的副产品;通常含有病源微生物、寄生虫卵、有害重金属和大量难降解物质;如果处置不彻底,很容易对环境造成二次污染;从污水里转入污泥中的COD化学需氧量比例大概是30%~50%,转入污泥中的氮约为20%~30%,磷约为90%;如果它们得不到有效处理处置,那么我国的节能减排目标将大打折扣;所以不能继续重水轻泥的现状;另一方面,污泥中也包含氮、磷等营养物质,经过适当处理可以作为肥料,改良土壤,促进植物生长;经过处理产生的沼气,可以作为能源物质,解决一定的能源问题;如何妥善处理污泥,使其稳定化、无害化、减量化、资源化,环源化,成为环境污染治理中亟待解决的问题; 2、由于城镇化和经济发展需求,我国近年来污水排放量和处理量呈上升趋势;根据国家统计局公布的2015年国民经济和社会发展统计公报可知,截至2015 年年末,我国城市污水处理厂日处理能力达到13784 万立方米,比上年末增长5.3%;城市污水处理率达到91.0%,提高0.8 个百分点;随着“十二五”期间对污水处理的重视,我国污水处理的主体市场基本完成,在“十三五”规划中,将进一步推进污水处理市场,提高污水处置效率和行业平均技术水平;作为污水的衍生品,近年来污泥产量也在不断上升2015年生活污泥产量为3500 万吨,同比增长16%;据估计,市政污泥方面,大约1 万吨污水产生5-8万吨污泥;根据同济大学环境学院院长戴晓虎测算,我国每年产生3000 万吨-4000万吨含水率在80%左右的市政污泥;随着“十三五”的到来,污泥量还会增加;预计到2020 年,我国的市政污泥产量将达到6000万吨-9000 万吨;随着印染行业蓬勃发展,我国对印染废水处理力度在不断加大,印染企业配套的废水处理厂投入运行后,每天产生相应大量污泥,而且印染废水趋向集中处理后,污泥量日益增加,产生的污泥的组成成分日益复杂;印染废水污泥按含有的主要成分来进行分类,分为有机污泥和无机污泥两大类;生物法污泥为有机污泥,是以有机物为主要成分,典型的有机污泥是剩余生物污泥,此外还有油泥及废水中固体有机物沉淀形成的污泥等;有机污泥的特性是有机物含量高,容易腐化发臭,污泥颗粒细小,往往呈絮凝体状态,相对密度小,含水率高,持水性强,不易下沉;无机污泥则是以无机物为主要成分,亦称泥渣,为化学处理方法产生的污泥,如混凝沉淀和化学沉淀物,而无机污泥的特性是相对密度大,团体颗粒大,易于沉淀、压密、脱水,颗粒持水性差,含水率低,污泥稳定性好,不腐化,流动性差;由于印染废水有机物含量大、浓度高,仅物化处理其污泥量就可高达1%~3%;以生化加物化处理工艺产生1%的污泥计算,每处理1000吨染整废水将产生10吨湿污泥,脱水后为1.5立方米干污泥;以一个日处理10000吨染整废水厂为例,每天就有15立方米干污泥产生;据不完全统计,随着经济高速发展,我国日排放1.5万t左右印染污泥,业内专家表示,印染污泥的处理处置已经成为我国许多城市可持续发展的重要制约因素;2011-2015年均污泥产量统计3、与污泥产量连年递增趋势相背的是我国污泥有效处理率偏低;大量污水处理企业采取直接倾倒或者简单填埋处置手段处理污泥,不但威胁土壤环境和居民健康也造成资源的浪费;2015年年底,北京人大常委会法律检查组表明,北京污泥无害化处理率仅为23%;而全国有效处理率也远远低于30%;我国污泥处理方式由于我国城镇污水处理厂污泥处理处置能力不足、手段落后,大量污泥没有得到规范化的处理处置,直接给水体、土壤和大气带来“二次污染”,对生态环境构成严重威胁;此外,污泥直接排放也造成资源的极大浪费;近年来全国各地多起违法倾倒污泥事件被曝出;随着污水处理量增加,污泥产量在未来几年仍将保持上升趋势;当前国内污泥市场处于起步阶段,大量污水处理厂污泥排放前未达可排放标准,一旦被司法机关查处,将面临罚款和刑事处罚;不合法的污泥处理存在违法风险;此外,考虑到污泥的二次污染可能性和环境保护压力,中国污泥市场有巨大的发展空间;二、废水污泥处理的技术手段及综合利用污泥处理技术分为污泥处理和污泥处置两个环节;污泥处理包括浓缩含水率95%-98%、脱水80%、干化40%等;在脱水环节,可以通过厌氧消化或好氧消化进一步提高脱水效率;污泥处置是污泥处理的后续环节,有填埋、焚烧、堆肥、资源化等多种手段;当前国际上最常使用的是焚烧处置方法;在2014 年活性污泥一百周年时,全世界科家都一致认为:资源化是污水处理未来发展的方向,污泥的资源化利用是未来需要突破的重要环节;污泥处理全流程1、厌氧消化技术——污泥处理的高效手段厌氧消化是指污泥在无氧环境下,通过兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等,使污泥得到稳定的过程;当前行业普遍认为厌氧消化是污泥减量化、稳定化的常用手段之一;与好氧消化相比具有成本低不需要鼓风设备、除臭设备、不良气体排放少、气体回收利用等优势;按照处理温度不同,厌氧消化可以分为中温消化和高温消化两种;高温厌氧消化相对于中温消化具有产气率高、消化池体积小的优势,但是对耗能要求较高;我国当前普遍使用中温消化;目前认为厌氧消化需要经历四个阶段:分别是水解、酸化发酵阶段,乙酸化阶段,甲烷化阶段;各阶段之间既相互联系又相互影响,各个阶段都有各自特色微生物群体;厌氧反应流程图厌氧消化具有以下优点:1提高后续处理的效率并减少后续处理能耗;通常认为厌氧反应可以实现污泥减量化、稳定化;通过厌氧反应,污泥中有机物去除40%-60%,有害病菌减少;此外,厌氧消化提高污泥脱水稳定性,让焚烧等后续处理减少35%以上的能耗;2厌氧消化成本较低;根据中国环境报统计,单纯厌氧消化投资成本约为20-40 万元/吨/日,由于不用鼓风曝气等,节约了成本,单纯厌氧消化运行费用约为60-120 元/吨含水率80%,不包括浓缩和脱水,而好氧发酵运行费用为120-160 元/吨;2、污泥干燥化技术按照处理工艺的不同有直接干燥和间接干燥两种;直接干燥是将高温烟气直接引入干燥器,通过气体与湿物料的接触对流进行换热;由于直接干燥会增加污染性气体,污泥处理量小且存在一定的安全隐患,欧洲各国已逐渐放弃直接干燥法,多采用间接干燥;间接干燥是将高温烟气的热量通过热交换器,传给蒸汽,蒸汽在一个封闭的回路中循环,与污泥没有接触;间接干燥存在一定的热损失,但需要处理的烟气量小,不会产生二次污染;污泥间接干燥流程图目前,国内外的污泥干燥设备主要有:三通式回转圆筒干燥机转鼓干燥机、流化床干燥机、桨叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机等;污泥干燥技术的比较3、卫生填埋技术——我国最普遍使用的污泥处理技术污泥的卫生填埋始于60年代,是在传统填埋的基础上从保护环境角度出发,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;到目前位置,已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术,污泥经过简单的无菌处理直接倾倒于低谷地区可制造人工土地;优点处理成本低、不需要高度脱水或自然干化、既处理了污泥又增加了城市的建设用地、投资较少、容量大、见效快;缺点1、污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的侵蚀和渗滤会污染地下水及大气;适宜污泥填埋的大面积场所因城市污泥大量的产出而显得越来越有限,污泥作卫生填埋时,应注意该处的地质,水文条件和土壤条件;2、应考虑到环境卫生问题,填坑铺设防渗性能好的材料,填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施;目前我国修建的卫生填埋场中,都用高密度聚乙烯为防渗层,避免了对地下水及土壤的二次污染;3、远距离的运输费用高昂是制约污泥的卫生填埋的一个重要因素;综述据美国环保局估计,今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭;德国2000年起要求填埋污泥的有机物含量<5%,许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场;污泥的卫生填埋并不能最终避免环境污染,而只是延缓了产生时间,还应和土地利用规划相结合;以上种种不利因素限制了污泥的卫生填埋场的发展,其不会成为污泥最终处置发展方向;多个城市填埋场超负荷运行4、污泥焚烧技术焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应,废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏;焚烧处置的特点是可以实现污泥的无害化、减量化减容70%,最大可到90%和资源化;焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物,并将被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容,尽量减少新的污染物产生,以避免二次污染;近年来由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的自足,并能满足越来越严格的环境要求;以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济的方法;按照焚烧方式不同分为直接焚烧和干燥焚烧两种;其中直接焚烧是指将高温污泥含水率85%以上在辅助燃料的作为热源的情况下直接在焚烧炉内焚烧;由于污泥含水量大、热值低,需要消耗大量的辅助燃料;直接焚烧下,污泥含水量大,焚烧后的尾气量较大,后续尾气处理需要庞大的设备,操作控制难度大;无论从运行成本和设备投资等方面,污泥的直接焚烧正逐渐被干燥焚烧所代替;干燥焚烧是指将污泥通过干化处理后再进行焚烧的技术手段;当前焚烧工艺包括单独焚烧、热点厂协同处置、水泥窑协同处置;污泥焚烧指标要求5、好氧堆肥发酵——形成生物肥料好氧堆肥是在有氧情况下,通过微生物的发酵作用,将污泥转变为肥料的过程;其中有机物料代谢为二氧化碳、水和热;好氧堆肥的优点包括:1发酵效率高,稳定化时间相对短;2臭味少,实现灭菌;3含水率可降到40%;4污泥成品主要用于修复盐碱地、城市绿化、垃圾场覆盖以及建筑等方面用土;5并衍生出蚯蚓生物堆肥等来强化堆肥效果,比如兴蓉环境和绿山的合作;堆肥的难点主要包括:1能量净支出,通风能耗费用占比80%;2需对好氧堆肥运行的不同阶段的合理通风量加强研究;3缺少C/N 等控制因素的理论研究,致使存在调理添加剂使用过多的情况;堆肥工艺流程图6、碳化技术“碳化”处置技术是通过给污泥加温,使污泥中的微生物细胞裂解,将其中的水分释放出来,同时又最大限度地保留污泥中碳质的过程;碳化工艺特点包括以下几点;1高温;在高温作用下,部分有机质发生解聚,形成可燃气体;2低氧;在高温处理过程中,通过限制供氧量,实现有限燃烧;3低水分;废弃物如污泥应首先降低水分前置干燥,才能进行热解处理;相对于热力干化和焚烧,碳化技术优势在于:能源消耗低,剩余产物中碳含量高,发热量大,炭质利用价值大;这类工艺可能有不同的名称,如碳化、炭化、热解、裂解、干馏、焦化、气化、热裂、热裂解、高温裂解等;碳化技术原理图7、建材和土地利用污泥建材利用是指将污泥作为制作建筑材料的部分原料的处置方式,应用于制砖、水泥、陶粒、活性炭、熔融轻质材料以及生化纤维板的制作;污泥的土地利用是将经过妥善处理至符合一定标准的污泥或其产品作为肥料或土壤改良材料,用于农田利用、园林绿化利用或土地改良等场合,是一种积极、可持续的污泥最终处置模式;土地利用在发达国家取得了良好的效果,主要是与农业实现了紧密联系;反观国内,污泥土地利用的道路走得异常艰难,由于以前工业污水和生活污水长期混同处理,出于对污泥中重金属风险的考虑,污泥制成的“有机肥”被农业部禁止进入农田,只能用作绿化土、填埋土、路基土等;四种污泥处置方法的优缺点8、污泥土壤化污泥土壤化技术介于污泥卫生填埋及污泥土地利用之间,其技术近年来在欧洲迅速发展,已经在德国、瑞士、美国等国开始进行广泛应用;污泥在自然形态的土壤化池经过植物的腐蚀,被转化为一等级的腐植土自然堆肥,再次循环至大自然当中,同时堆肥中不存在重金属等有害物质,非常适合用于堆肥或土地改良剂;优点1、可重复使用,设备的再投资费用低、运行费用极为低廉、防止二次污染、工艺简单、不依赖于掌握高技术的技术人员;2、污泥土壤化技术指,通过自然能量转换,利用植物对土壤的腐蚀作用,把污泥转化为优质土壤;污泥中含有丰富的氮、磷等肥料元素,通过污泥土壤化可减少化肥使用量,有利于农作物栽培,是污泥稳定性与保护土壤集于一体的处理技术;3、建筑适宜的污泥土壤化池,在污泥土壤化池倒入污泥,倒入之后种植芦苇,利用芦苇的强分解能力,经过数年的培养,把污泥转换为优质的腐植土,不仅减少污泥,同时生产出优质的腐植土;4、填坑铺设防渗性能好的材料,用高密度聚乙烯为防渗层,避免了对地下水及土壤的二次污染;5、污泥转换为优质腐植土,非常适合用于堆肥或土壤改良剂;6、解决污泥土地利用时所担忧的重金属、病原体对土壤的侵害;7、可适用于高含水率的污泥处理;缺点1占地面积较大,不宜用于大城市市内,在土地供应充足的地区广受欢迎;2远距离的运输费用高昂是制约污泥土壤化技术的一个重要因素;污泥土壤化技术,总的来说,容易掌握操作,已经在世界各发达国家广泛应用,其应用前景良好;利用污泥土壤化池可以实现资源、能源的充分利用,还可将其中的有毒有害物质充分分解或固化;污泥转换为腐植土的资源化利用具有显著的优势,对于含水率高、不宜农用的污泥是一种有效的处理方式;同时污泥土壤化投资费用与其他处理工艺不上上下,但是运行费用低廉,这是本工艺的最大优点之一;同时处理工艺简单,大部分设备为通用设备无需进口,而且设备的再投资费用很低;处理场的运营不依赖于掌握高技术的技术人员,而且处理工艺容易被理解;因此,污泥的土壤化工艺有广阔的发展前景;三、印染污泥处理的技术手段及综合利用1、印染污泥处理及处置方法印染污泥处置的总目标是确保废物中的有毒有害成分无论现在还是将来均不致对人类环境造成不可接受的危害,污泥处理处置包括厂内处理,污泥出厂运输,污泥减量化、稳定化、无害化等处置,以及资源化利用、销售等一整套运作环节;印染污泥处理的基本要求及目的是使污泥的体积应尽量小,减轻最终处置的负荷;污泥最终处置的目的是将污泥对自然环境的危害降到最低,使污泥无危害性,在满足环境基本要求的前提下资源利用;1.1 印染污泥的减量化处理在处置印染污泥前,对印染污泥进行减量化处理可以从两方面进行:第一,是从源头上减少印染污泥产生的量;第二,是从污泥产生后降低污泥的体积和污泥中的污染物;1.1.1 源头控制污泥量的产生源头控制就是从节水、减排、循环再利用着手,提高水的利用效率,减少污水排放,提高污泥处理技术,进而降低污泥产生量;源头减量化主要依靠降低微生物产率,以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解等,使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少,所以源头减量化从根本上实现污泥的减量3;对印染污泥进行减量化处理,主要措施是选择可以减少印染污泥排放的印染废水处理工艺;现主要采取的工艺有:⑴.膜生物反应器MBR―长污泥龄运行并不影响出水水质,从而减少了剩余污泥量;⑵.水解酸化工艺―将大分子、难降解的有机物降解为小分子有机物,悬浮和胶体状有机物水解成可溶性物质,从而提高污水中溶解有机物和可生化降解有机物所占的比例,减少剩余污泥的量;⑶.臭氧法―在臭氧化的作用下大部分活性污泥中的微生物被杀灭或被氧化为有机质,这些有机质则在回流后被微生物被降解;据Yasui等人研究研究,当曝气池中的臭氧剂量为10mg/gMLSS•d时,剩余污泥产量可减少50%,达至20 mg/gMLSS•d时,则无剩余污泥产生;⑷.微生物法――大量的微生物在废水处理设施中构成了复杂的微型生态系统,形成细菌→原生动物→后生动物食物链,在食物链的最高端污泥被转化为能量、水和二氧化碳,从而使污泥量减少;王宝贞等人开发的淹没式生物膜污水处理新技术,他们所做的研究表明,其剩余污泥产量仅为常规活性污泥法的1/10~1/5;微生物捕食法能大大减少污泥量,最高可达80%;2 污泥调理浓缩减量化处理在印染污泥的末端处理中,利用污泥调理和高脱水率减少污泥的体积,为后续的处置提供基础;2.1. 污泥调理印染污泥化学调理是被广泛应用于污泥调理的方法,这种方法是先通过投加化学药剂进行污泥调理,改善印染污泥的性质,然后使用机械将污泥压滤,从而将污泥的含水率降低;目前,用于印染污泥脱水的药剂主要是有机聚合物、无机调理剂及微生物絮凝剂等,各种药剂均有其适用范围和优缺点;由于污泥浓缩后的滤液需回废水处理系统进行处理,因此污泥调理要必须对废水处理系统不产生负面影响;且污泥经过减量处理后需考虑最终处置,因此调理剂要求不能造成二次环境污染;有研究显示,对于污泥挤压,无机调理优于有机调理,尤其当泥饼越厚,压力越高时,优势越明显;必要时可使用两种药剂联合调理,如阳离子型表面活性剂和聚合物、阳离子型聚合物和非离子型聚合物、无机金属混凝剂和有机两性聚合物等联用;Chang G R 等8在研究物化污泥和剩余污泥的联合调理时发现两者混合比例为1:1或1:2时,污泥脱水性能提高,这是由于物化污泥起到无机调理药剂的作用,从而减少其他药剂的投加量;而微生物絮凝剂由于其本身具有无毒、高效、可生化性好等优点,不会对环境造成二次污染,是印染污泥调理药剂的应用新领域; 2.2. 污泥脱水污泥的脱水是污泥处理的重要部分,选用不同类型的机械压滤机对污泥脱水有不同的效果;下表是主要脱水设备几种的比较:由于带式压滤机运行费用低,因此被污水处理厂广泛应用,但是经过带式压滤机压滤过的污泥的含水率在80%左右,往往无法使污泥被综合利用,以致只能用填埋、存放的方式对污泥作最好处置;随着对污泥处置的重视,对经过脱水设备压滤的污泥含水率要求就会提高,降低污泥的含水率不仅可以减少污泥的体积,还可以大大降低污泥的恶臭;例如,一次性脱水至60%下,污泥体积就会减少一半,恶臭产生量相应减半,因此,能使出泥含固率高的板框压滤机将是未来用于印染污泥脱水的首选;2.3 热烘干机械脱水后污泥的热烘干是污泥处理与利用的一个关键性工艺,印染污泥经过脱水后,含水率一般在80%左右,这样的含水率不利于污泥的处置,因此在脱水和处置的两个阶段之间必须增加一个阶段,将污泥的含水率降低,而热烘干是目前最常用的方法;印染污泥烘干分为接触式烘干和对流式烘干;接触式烘干的原理是热量通过一固定不变的接触面和导热质蒸汽或热油传向污泥,而对流式烘干的原理则是导热介质热风直接在污泥小颗粒上流动传热,从而产生热对流在接触式烘干中,存在一个固定不变的接触面,热量就通过这个面和导热介质蒸汽或热油传向污泥;对流式烘干的导热介质热风直接在污泥小颗粒上流动传热,从而产生热对流,最终致使污泥干燥;一般烘干过程可以分为两个阶段,第一阶段是半干化,这个阶段最多至粘稠状态,一般大约达到45%干物质,第二阶段是全干化,至少达到90%干物质;但是剩余含水量或者干物质含量并不是唯一的评价干燥效果好坏的标准;不同的烘干技术,能耗大大不同;最终的利用,要求也不同;3 印染污泥的最终处置目前,对污泥处置的一般方法有:投海、土地利用、卫生填埋和焚烧;而对印染污泥而言,投海方式及土地利用方式是不可取的;土地利用处置方法也是不适合用于印染污泥,以下将对印染污泥处置方法进行介绍;3.1 卫生填埋污泥的卫生填埋已是一项相对成熟的污泥处置方法,同时由于是一种较为经济的方法,因而成为目前在我国污泥处置中应用得最多的技术;但是污泥填埋还只是将污泥经过简单的脱水后直接运到填埋场,并没有在作填埋前对污泥采取减量化处理,这样造成了填埋场所需库容极大;而且填埋后的污泥依然存在着会对自然环境造成二次污染的巨大潜在风险;如渗滤液是一种有机污染物含量高、氨氮含。
国内外城市污水处理厂污泥处置方法探讨与分析[摘要] 国内外污泥处理与处置的方法很多,一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用、填埋及焚烧等不同的处理、处置方法,或用其中某几个方法组合处置。
不同的处置方法有不同的前处理要求,并且实际上一些前处理要求是这种处置方法的组成部分。
污泥的最终出路不外是部分或全部资源化利用或以某种形式回到环境中去,以下介绍目前世界各国广泛采用的污泥处置方法。
[关键词] 污泥处理污泥堆肥生物处理一、我国污泥处理处置现状与存在的问题一个城市只要设立了污水处理厂,这个城市的污水问题就基本得到了解决。
然而城市污水处理厂在污水处理的过程中必然产生污泥。
而且随着城市污水处理率的不断提高,污泥的产量同样在不断增大。
目前全国每年污泥产生总量达900万吨。
目前,我国城市污泥处理处置主要方法中,污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置约占10.5%、没有处置的约占13.7%,这些所谓的“处理”和“处置”基本上都是在特定的条件下估算的,严格来说以上数字将会有很大变化。
据统计,我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的20~50%,可以看出,污泥处理处置处于严重滞后状态。
污泥处理处置问题已经在大城市中显现出来。
早期的污水处理厂,由于没有严格的污泥排放监管,普遍将污水和污泥处理单元剥离开来,为了追求简单的污水处理率,尽可能地简化、甚至忽略了污泥处理处置单元;有的还为了节省运行费用将已建成的污泥处理设施长期闲置,甚至将未做任何处理的湿污泥随意外运,简单填埋或直接农用,致使许多大城市出现了污泥围城的现象并已开始向中小城市蔓延,给生态环境带来了极不安全的隐患。
二、国外污泥处理的基本情况污水处理和污泥处理处置是解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统.污泥处理、处置是污水处理得以最终实施的保障,在经济发达国家,污泥处理处置是极其重要的环节,其投资约占污水处理厂总投资的50~70%。
污泥处理方法大体有填海、填埋、焚烧和土地利用。
《国内外污泥处理处置技术现状与发展趋势》篇一一、引言随着城市化进程的加速,城市污水处理设施建设越来越受到关注。
污水处理厂处理污水时会产生大量污泥,因此,如何处理处置这些污泥已成为一个亟待解决的问题。
本文旨在探讨国内外污泥处理处置技术的现状及发展趋势,为相关领域的科研工作者和技术人员提供参考。
二、国内外污泥处理处置技术现状(一)国内现状目前,国内污泥处理处置技术主要包括污泥的浓缩、脱水、稳定化处理以及资源化利用等方面。
在污泥的浓缩和脱水方面,国内主要采用机械脱水和自然脱水两种方式。
在稳定化处理方面,常见的有生物稳定化、热化学稳定化等。
资源化利用方面,污泥可被用于农业利用、建筑材料制造等。
然而,目前国内在污泥处理处置技术上仍存在一些问题,如技术水平参差不齐、资源化利用率低等。
(二)国外现状相较于国内,国外在污泥处理处置技术上更为成熟。
国外主要采用热化学处理、生物处理和物理化学处理方法等。
其中,热化学处理包括污泥焚烧和污泥制生物炭等;生物处理方法则包括厌氧消化和好氧堆肥等;物理化学处理方法则主要指利用化学试剂进行脱水等方法。
此外,国外在污泥资源化利用方面也取得了显著的成果,如利用污泥生产生物质能源等。
三、国内外主要技术应用与特点(一)热化学处理技术热化学处理技术包括污泥焚烧和污泥制生物炭等。
其优点是能显著减少污泥的体积和重量,并实现部分有机物的高效分解和消毒灭活。
但缺点是能耗高、对环境污染控制要求高。
(二)生物处理方法生物处理方法主要包括厌氧消化和好氧堆肥等。
这些方法能有效减少有害物质、产生再生能源,同时也能达到资源化利用的目的。
但需要一定的环境条件和技术支持。
(三)物理化学处理方法物理化学处理方法主要指利用化学试剂进行脱水等方法。
这种方法可以快速有效地降低污泥的含水率,但可能产生二次污染问题。
四、发展趋势与前景展望(一)发展绿色、低碳、可持续的技术路线随着全球环保意识的增强,未来污泥处理处置技术将更加注重绿色、低碳、可持续性发展。
污水处理厂污泥处置及利用途径研究随着城市化进程的加快和人口的不断增加,污水处理厂的污泥处理问题已经成为一个亟待解决的问题。
污泥处置及利用成为提高环境质量和资源利用率的重要途径。
对污水处理厂污泥的处置及利用途径进行研究,对提高环境质量和资源利用率有着积极的意义。
一、污泥的处置方式1. 堆肥化处理污泥是一种有机质含量较高的生物质,堆肥化处理可以将其转化为有机肥料。
堆肥化处理的过程是在一定的温度、湿度和通风条件下,利用微生物的作用将污泥中的有机物分解,形成稳定的有机质,并且能够杀灭一些有害的微生物和种子。
这样处理后的污泥可以作为有机肥料,用于农田的施肥,能够提高土壤的肥力,促进作物的生长。
2. 热解处理热解处理是利用高温将污泥中的有机物分解成气体和固体残渣的过程。
通过这种方式可以大大减少污泥体积,降低污泥的水分含量,并且产生的气体可以用作燃料,而固体残渣则可以做为建筑材料或者填埋。
3. 填埋处理填埋是一种传统的污泥处置方式,通过将污泥填埋在地下,减少其减少对环境的影响。
但是填埋也存在着一些问题,比如地下填埋造成的地下水和土壤污染问题,以及填埋后对环境产生的臭气等问题。
二、污泥的资源化利用方式1. 生物质能源利用污泥中的有机物含量高,可以通过生物质能源技术转化为生物质能源,比如沼气、生物柴油等。
利用污泥生产生物质能源可以有效地减少对化石能源的依赖,同时减少温室气体的排放量。
2. 无害化处理对污泥进行无害化处理后,可以将其作为建筑材料的一部分,比如用作砖瓦制作、路面铺设等。
这种利用方式不仅可以减少对传统建筑材料的使用,还可以有效地减少对环境的污染。
3. 农田利用堆肥化处理后的污泥可以作为有机肥料用于农田的施肥,提高土壤的肥力,改善土壤结构,促进农作物的生长。
这种利用方式可以实现资源的循环利用,减少化肥的使用,对保护生态环境有着积极的意义。
三、污泥处理过程中存在的问题1. 处置成本高污泥的处理过程中需要投入大量的人力、物力和财力,比如堆肥化处理需要投入的设备和场地、热解处理需要的高温设备等,这些都会增加污泥处理的成本。
污水处理厂污泥的处理方法1、污水处理厂污泥的处理方法1.1、浓缩池处理法浓缩是为了减少污泥的含水率,缩小污泥的体积,污泥浓缩有重力浓缩、气浮浓缩、微孔浓缩、隔膜浓缩和生物浮选等方法,常用的是重力浓缩,排泥水在浓缩池内所能浓缩的程度由浓缩时间和浓缩条件确定,一般含固率可达2%~10%,加石灰可达30%。
通常在浓缩池的刮泥设备上设置立杆,当刮泥机旋转刮泥时,立杆对上部污泥进行搅拌,加速浓缩速度,提高出泥含固率。
1.2、卫生填埋处理法卫生填埋方式是将污水处理厂污泥进行脱水压缩过程形成泥饼,然后与城镇垃圾处理站中的生活垃圾一起填埋,同时,也可作为垃圾的覆盖土壤。
污水处理厂脱水泥饼的土质一般能够达到卫生填埋的要求,同时也能恢复填埋垃圾处的土壤利用,保证土地的可用价值。
卫生填埋毕竟是一种较为消极的处理方法,污染物的渗透性和重金属浓度是土壤生态环境尤为重要的影响因素。
在国内目前的形势下,卫生填埋是唯一大范围应用的处理方法。
相比其他处理手段,具备节省开销,运行简单等特点,得到广泛的污水处理厂的青睐。
但是,需要填埋的地点距城市较远,运输污泥会产生高额的费用;与此同时不易于填埋点的管理与控制,最终会破坏周围的土壤环境。
如今这种方式已经开始减少。
污水处理厂1.3、污泥预处理法污泥的比阻较大,直接脱水较困难,因此要进行预处理。
污泥的预处理可分为物理预处理和化学预处理。
物理预处理有加热预处理和冰冻处理。
加热可以降低液体的粘滞系数,冷冻可以使水通过冰晶体的形式与固体分离。
化学预处理有加酸处理、加碱处理、加高分子絮凝剂处理等几种。
目前最常用的是加高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺),其投量取决于它的类型、污泥的性质、pH值及浓度等。
污水处理厂1.4、对污泥进行脱水处理法对污泥进行处理的关键要素就是脱水处理,这样可以很大程度上缩小污泥的体积,同时要求污泥在脱水后固体含量必须在20%以上,这样能便于运输。
对污泥进行脱水的方法主要也有两种,分别是运用自然脱水和机械脱水,尤其是机械脱水,需要考虑的因素有:对脱水污泥的特性研究、脱水的成本、对脱水工程的造价、管理人员要求等,必须要经过综合评定才能确定脱水方案。
【国内外对比,有几个表挺有意思的,也蛮有用的样子= =】摘要:国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析关键词:污泥产生处置分析污泥处理1 国内外污泥产生量随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水的产生及其数量在不断增长。
目前全国已建成运转的城市污水处理厂约427余座,年处理能力为113.6亿立方米[1]。
根据有关预测,我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长,2010年污水排放量将达到440×108 m3/d;2020年污水排放量达到536×108 m3/d[2]。
污泥是污水处理后的附属品、是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。
污泥量通常占污水量的0.3%~0.5%(体积)或者约为污水处理量的1%~2%(质量),如果属于深度处理,污泥量会增加0.5~1倍。
污水处理效率的提高,必然导致污泥数量的增加。
目前我国污水处理量和处理率虽然不高(4.5%),但城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨[3],而且还以每年大约10%的速度增长[4]。
西方发达国家由于工业化进程早,经济实力雄厚,所以污水处理技术先进,处理程度较高。
但是自从1875年英国伦敦建立世界第一个污水处理厂以来,污泥处理问题便成为市政管理的重要问题之一。
随着城市人口的增长、市政服务设施的不断完善、污水处理技术的不断提高,欧、美等发达国家的污泥产量每年大约以5%~10%的速度增长。
影响污泥产生的因素来自多方面,污水、污泥处理技术的应用和改善以及人口增长是导致污泥质和量同步增加的主要因素,另外一些环境政策的实施,如禁止污泥陆地填埋、对填埋容量的关注、执行填埋法令后封闭填埋场、禁止填埋场填埋庭院垃圾等政策以及污泥处置费用高昂、污泥产品市场需求等地方经济发展要求也促进了污泥利用的增加。
美国各州以及联邦法令,尤其是503污泥法令自1991年的实施已经部分地鼓励了污泥的循环利用而不仅仅是污泥处置。
据美国环保署估计,1998年全美干污泥产量为6.9百万吨。
在过去的20年,美国人口和开展市政污水处理的人口数量皆得到显著增加,而且自从1972年政府颁布水净化条例以来,污泥量得到了快速的增加。
可以预计,随着人口水平的持续增加,污泥的产量还会增加,而且污泥产量的年增长速率会超过市政所能提供污水处理服务人口的增长速率。
1986~1996年期间,美国只经过1级处理的污水流量减少了4%,而经过二级或更高级处理的污水流量增加了2%。
假设这种趋势发展下去,根据市政所能提供污水处理服务人口的增长和污水二次处理以及污泥产量的轻微改变进行预测,到2005年美国干污泥产量将达到7.6百万吨,2010年将达到8.2百万吨。
这就是说,从1998年到2010年,污泥产量将增加19%。
下表是1998年以后美国污泥产量和处理状况及预测[57]。
1990年欧洲干污泥产量为11.07百万吨,到1999年干污泥产量达17.46百万吨[4]。
到2005年,欧洲将建立许多新污水处理厂,一些国家污泥产量将几乎增加300%,污泥管理将是一个严峻挑战,选择处理处置方法也将会具有更大的经济和环境内涵。
由于城市污水处理要求的日益严格,欧洲城市污泥产量预计将增加50%。
下表为欧洲国家污水处理厂污泥的处理和预测[41]。
到2005年,欧洲15个成员国干污泥产量预计可能由1992年的660万吨上升到至少940万吨。
欧委会希望:到2005年污泥农用比例上升73%达到污泥总产量的53%;污泥焚烧比例达到总产量的25%,比目前增加大约300%;到2005年填埋数量比目前下降24%[45~47]。
2 污泥对环境的影响2.1 污泥有机养分及其土地利用的有效性污泥中含有大量的N、P、K、Ca及有机质,而且N、P以有机态为主,同时污泥中还有许多植物所必须的微量元素,可以缓慢释放,具有长效性。
因此,污泥是有用的生物资源,是很好的土壤改良剂和肥料。
下表是我国沈阳、杭州、北京、广州、天津、苏州、香港、深圳、太原、无锡、常州、常熟、昆明等城市21个污水处理厂污泥营养成分的调查统计结果[22~40]。
由上表说明,我国污泥的有机质平均含量为37.18%、总氮、总磷、总钾平均含量分别为3.03%、1.52%、0.69%,均超过国家堆肥需要的养分标准,所以污泥是很好的有机肥源。
另外,统计结果还说明:不同地区污水处理厂污泥的养分含量相差很大。
经济不发达地区(如太原污水处理厂)有机质含量较低,而经济发达地区(如北京、深圳等)污水处理厂污泥中有机质含量较高。
各地城市污泥氮含量没有明显的规律性。
南方城市污水处理厂污泥中磷含量普遍比北方污水处理厂高。
同一地区城市污泥中钾的含量变化并不大。
由于受到来源和生产日期影响,污泥成分差异较大,这与我国不同地区生活水平和生活习惯有关。
从长远来看,我国污水厂污泥中氮、磷的含量将随着脱氮脱磷等二级污水处理工艺的增加而增加,这将有利于污泥土地利用和堆肥处理。
我国城市污泥中有机物(VSS)含量约为55%~60%,而欧美等国可达70-80%(均指初次沉淀池污泥)。
一般来说,新鲜污泥中有机物含量越高,消化分解的程度越高。
污泥中有机养分和微量元素可以明显改变土壤理化性质、增加氮、磷、钾含量,改善土壤结构,促进团粒结构的形成,调节土壤pH和阳离子交换量,降低土壤容重,增加土壤孔隙和透气性和田间持水量和保肥能力等,城市污泥还可以增加土壤根际微生物群落生物量和代谢强度、抑制腐烂和病原菌[3,5~8]。
污泥用作肥料,可以减少化肥施用量,从而减少农业成本和化肥对环境的污染。
2.2污泥对环境的污染尽管污泥含有丰富的养分,但是也含有大量病原菌、寄生虫(卵),铜、锌、铬、汞等重金属、盐类以及多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解的有毒有害物。
这些物质对环境和人类以及动物健康有可能造成较大的危害。
2.2.1污泥盐分污染污泥含盐量较高,会明显提高土壤电导率,破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收,甚至对植物根系造成直接的伤害,而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失[9]。
2.2.2病原微生物污水中的病原体(病原微生物和寄生虫)经过处理还会进入污泥。
新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种,其中危害较大的是寄生虫。
Polan和Jones(1992)认为污泥中病原体对人类或动物的污染途径大致有4条:①直接与污泥接触;②通过食物链与污泥直接接触而感染;③水源被病原体污染;④病原体首先污染了土壤,然后污染水体。
污泥农用引起的潜在疾病的流行,被认为主要与沙门氏菌和绦虫卵有关[10]。
2.2.3氮磷等养分的污染在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等的污泥之后,当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时,N、P等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化,进入地下引起地下水的污染。
所以N、P等养分迁移对环境影响是一个需长期监测研究的工作[9]。
2.2.4有机物高聚物污染城市污泥中主要的有苯、氯酚等。
尽管目前国内外对城市污泥中有机污染物的研究并不多,但是一些国家对农用城市污泥中有机污染物的特征及其在农业环境中的行为、生态效应和调控措施等方面进行了一定的研究。
西方发达国家对污泥中有机污染物的浓度进行了一定的限制,并对PCBs、PCDD/Fs等提出了一些限量建议,但是除苯并(a)芘制定了控制标准外,我国还未能制订出较完善的城市污泥有机污染物限制标准[11,13]。
迄今为止的试验研究表明,通过根部有效的吸收和在植物中转移的二噁英/呋喃及6种重要的PCB衍生物的量很少,即使土壤中PCDD/PCDF含量很高、污泥过量施用也不会显示出这些有机污染物的有害毒性[13]。
2.2.5重金属污染在污水处理过程中,70%~90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。
一些重金属元素主要来源于工业排放的废水如镉、铬;一些重金属来源于家庭生活的管道系统如铜、锌等重金属。
重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素,因为污泥施用于土壤后,重金属将积累于地表层。
另外重金属一般溶解度很小,性质较稳定、难去除,所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。
下表为我国沈阳、杭州、北京、广州、南京、西安、兰州、天津、苏州、香港、武汉、黄石、佛山、深圳、太原、重庆、无锡、苏州、常州、常熟、昆明、桂林、上海、山东、浙江、湖南等44个城市污水处理厂污泥中重金属含量统计结果。
统计结果说明:我国城市重金属污染主要以Zn和Cu为主,其他重金属含量较低。
我国城市大量使用镀锌管道是生活污水污泥中Zn含量较高的原因之一。
一些城市的生活污水与工业污水混合处理,导致Cr(皮革业污水),Cd(电镀污水),Pb(冶炼污水),Hg(塑料行业污水)的含量较高。
3 世界各国污泥处理处置方法3.1卫生填埋卫生填埋操作相对简单,投资费用较小,处理费用较低,适应性强。
但是其侵占土地严重,如果防渗技术不够,将导致潜在的土壤和地下水污染。
污泥卫生填埋始于20世纪60年代,到目前为止已经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。
污泥填埋是欧洲特别是希腊、德国、法国在前几年应用最广的处置工艺。
由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等,对处理技术标准要求越来越高(例如德国从2000年起,要求填埋污泥的有机物含量小于5%),许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。
1992年欧盟大约40%的污泥采用填埋处置,近年来污泥填埋处置所占比例越来越小,例如英国污泥填埋比例由1980年的27%下降到1995年的10%,预计到2005年将继续下降到6%[43]。
据Biocycle杂志的调查表明:2000年美国大部分污泥被有效利用,21个州的50%以上的污泥被循环利用,4个州的50%以上的污泥被填埋,5个州的50%以上的污泥被焚烧。
调查的40个州中,有5个州没有污泥陆地填埋处置,17个州没有污泥焚烧处理[42]。
由此表明:美国的污泥的主要处置方法是循环利用,而污泥填埋的比例正逐步下降,美国许多地区甚至已经禁止污泥土地填埋。
据美国环保局估计,今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭。
这意味着填埋并不能最终避免环境污染,而只是延缓了产生的时间[1]。
另外,自从1996年10月,英国对污泥陆地填埋处理征收一定的税收,结果污泥农用重新引起了人们的兴趣,因为它是一种经济可行的方法[44]。
3.2污泥农用污泥农用投资少,能耗低,运行费用低,其中有机部分可转化成土壤改良剂成分,因此污泥土地利用被认为是最有发展潜力的一种处置方式。
这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。
科学合理地土地利用,可减少污泥带来的负面效应。
林地和市政绿化的利用是一条很有发展前途的利用方式,因为它不易造成食物链的污染。