(作业)城市污泥的处理处置及资源化

城市污泥的处理处置及资源化摘要：城市污泥如果处理不当进入环境，会对周围环境造成一定的危害。污泥经过减容、稳定和无害化处理后，可以作为资源加以综合利用。当前国内外各污水处理厂传统的污泥处理方法主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等，这些方法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足，于是又有一些新的污泥处理方法被应用到实践中，包括污泥湿式氧化法、蚯蚓处理污泥、膜生物反应器、污泥酸化、污泥人工湿地处理技术、污泥焚烧。污泥的处置方法主要有2种：卫生填埋、污泥投海。在污泥的资源化利用上，各种技术也得到大力的发展，有污泥发电、制作建材、污泥作吸附剂、土地利用与堆肥、低温热解、提取重金属、污泥制动物饲料、污泥制油、污泥作粘结剂等多种技术。防止了污泥的二次污染，也为污水处理厂解决污泥处理问题带来了可观的经济效益和社会效益。关键词：城市污泥；处理处置；资源化SludgedisposalandreutilizationAbstract：Ifmishandledsewagesludgeintotheenvironment,cancausecertainharmtotheenvironment.Sludgeafterreducingcapacity,stableandharmlesshandling,canbeusedasacomprehensiveutilizationofresources.Thecurrentdomesticandforeignvarioussewagetreatmentplantsludgetreatmentmethodsmainlyincludetraditionalnursing,concentration,dehydration,drying,digestion,composting,etc.,thesemethodsinengineeringpracticeconstantlyexposedsomeshortcomingsandtheinsufficiency,andsomenewmethodsofsludgetreatmentisappliedtothepractice,includingwetoxidationprocess,theearthwormtreatmentsludge,sludgemembranebioreactor,sludgeacidification,sludgeartificialwetlandtreatment,sludgeincinerationtechnology.Sludgedisposalmethodmainlyhastwokinds:sanitarylandfill,sludgetothesea.Ontheresourceutilizationofsludge,thedevelopmentofvarioustechnologieshavebeenvigorously,powergenerationandproductionofbuildingmaterialswithsludge,sludgeadsorbent,landuse,extractionofheavymetals,sludgeandcompost,underlowtemperaturepyrolysisanimalfeed,asbinderinfabricationofsludgeoil,sludgeandothertechnology.Topreventthesecondarypollutionofthesludge,andalsoforthesewagetreatmentplantsludgetreatmentsolutionhasbroughtconsiderableeconomicbenefitsandsocialbenefits.Keywords:Urbansludge；treatment&disposal；Resourcerecovery1.引言随着我国经济的高速发展，城市化建设步伐的不断加快，环境污染日益严重。人们对环境质量的要求日益提高，环保意识不断增强，环境保护与治理已成为国家可持续发展中不可或缺的一个重要工作。城市中大量的污水处理厂建立起来，而污水处理过程中产生的大量污泥,其含水率高,还含有大量的N、P、K、Ca及有机质，且N、P以有机态为主，可以缓慢释放，具有长效性。有机物部分充满着各种各样的细菌、病毒和寄生物,容易腐烂发臭;污泥中还浓缩了锌、铜、铅和镉等重金属化合物,有毒的有机化合物等,如不妥善处理,会形成严重的二次污染。我国目前的环保基础建设全由政府投资,建成后运行费用还要政府补贴,每年的投入预算都不小,因此必须对此予以足够的重视。进行资源化利用,使污泥中的有用成分变废为宝,这是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。本文旨在通过对当前污泥处理与处置技术及其发展趋势的分析，探讨我国城市污水处理厂污泥如何进一步综合利用并使其达到资源化，从而使我国城市污水处理厂污泥的达到最佳的无害化处理、资源化利用与产业化发展。2城市污泥的成分、特性和分类2.1城市污泥的成分、特性城市污泥是城市污水处理的产物，成分很复杂，它包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质[1]。污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶体液状。2.2城市污泥的分类污泥的分类方法有很多。按污泥的性质，可将其分为有机污泥和沉渣；按污水的处理方法可分为：①初沉污泥②活性污泥③腐殖污泥④化学污泥；依据污泥的不同产生阶段可分为：①生污泥②消化污泥③浓缩污泥④脱水干化污泥⑤干燥污泥。3城市污泥的处理与处置3.1城市污泥的处理当前国内外各污水处理厂的污泥处理方法主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等。这些方法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足，于是又有一些新的污泥处理方法被应用到实践中。3.1.1污泥湿式氧化法湿式空气氧化技术(WO法)是将污泥置于密闭反应器中，在高温高压条件下通入空气或氧气作氧化剂，按浸没燃烧原理使污泥中有机物氧化分解，将有机物转化为无机物的过程。该法主要适用于处理各种难降解的有机污泥，缺点是设备复杂，运行和维护费用高。3.1.2蚯蚓处理污泥蚯蚓能够有效地处理废水筛余物和污泥，得到一种无气味、类似腐殖质且含有高营养的蚯蚓肥料。经过蚯蚓净化处理，污泥中的Cu、Zn、Ni含量均有明显降低；污泥经处理后转变为无臭、疏松、高效的有机颗粒肥料，但处理污泥后的蚯蚓体内有重金属富集，因此不宜作为饲料以免进入人体食物链。3.1.3膜生物反应器膜生物反应器是指将膜分离技术中的膜系统与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新工艺。膜生物反应器中污泥的停留时间很长，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料价格问题限制了该方法的推广应用。3.1.4污泥酸化污泥酸化是基于剩余污泥有机物含量高的特点而开发的处理方法[2]。其基本原理是将剩余污泥水解酸化后返回到废水处理系统中一同代谢，从而达到减少或基本无污泥排放的目的。3.1.5污泥人工湿地处理技术污泥人工湿地处理技术是一种新型污泥处理技术，它是集污泥浓缩、脱水、降解于一体，可以大量节减基建投资和运行费用。据报道，丹麦采用人工湿地芦苇床系统进行污泥脱水与矿化处理，污泥由于脱水及矿化在床中减少率年平均为90%及96%。该处理技术对污泥处理起主要作用的成分是人工基质、微生物和植物。人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面，为耐水耐污植物提供载体和营养物质，并通过一些物理和化学途径降解污泥；耐水耐污植物除直接吸收利用污泥中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外，还有输送氧气到根区和维持水力传输的作用；微生物的代谢作用是污泥中有机污染物降解的主要机制。同时它们相互联系，互为因果，形成一个系统，3.1.6污泥焚烧污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧加以处理，从而使有机物全部碳化，杀死病原体，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，同时有机物焚烧会产生有毒物质。在国外，特别是西欧和日本已得到了广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上，欧盟也在10%以上。在我国由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到广泛应用。3.2污泥的处置不论用何种方式处理污泥，处理后的污泥处置都是必须要面对的问题。当前国内外污泥的处置方法主要有2种：卫生填埋、污泥投海；3.2.1卫生填埋卫生填埋操作简单，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，将导致潜在的土壤污染和地下水污染。在我国，卫生填埋也是主要的处置方法。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等原因，卫生填埋的处理技术标准要求越来越高，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%。3.2.2污泥投海这是一种操作简单而经济的处理方法，但是，随着生态环境意识的加强，人们越来越多地关注污泥投海对海洋生态环境可能存在的影响。美国于1988年已禁止污泥海洋倾倒，并于1991年全面加以禁止；日本对污泥的海洋投弃做了严格的规定；中国政府于1994年2月20日起不在海上处置工业废物和污水污泥[3]。4城市污水处理厂污泥的综合利用4.1发电目前城市污水处理厂污泥发电的方法主要有两种：一种是污泥燃烧发电，另一种是污泥厌氧发酵产沼气发电。而污泥燃烧发电又有两种：一种是利用污泥中含有的大量有机物，使污泥与煤、生活垃圾、农产品秸秆等混合燃烧来进行热力发电，还有一种是将污泥（已经机械脱水过）首先进行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电[2]。4.1.1污泥燃烧发电污泥通常是由有机残体、菌体、无机颗粒、胶体等组成，其中活性污泥有机物含量高达60%~70%[4]，将污泥干化处理后可与煤、生活垃圾、农产品秸秆等混合焚烧具有相当高的热值。绍兴市垃圾和污泥处理综合利用（焚烧发电）工程可日处理绍兴市污水处理厂产生的1000~1500t污泥和市区、绍兴县的1200t生活垃圾，年上网电量2.66×108kW•h，每小时供蒸汽150t以上，实现了污泥与生活垃圾的联合利用。苏州市区娄江污水处理厂产生的污泥，被运往吴中区江远热电厂焚烧发电，6t污泥经能量置换后相当于1t原煤，实现了污泥的无害化和资源化。另外，美国Hyder环保公司提出了一种将污泥（已经机械脱水过）首先进行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电的综合系统。和焚烧系统相比，全年处理9.5×104t干污泥，可节省资金60%。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加剂制成合成燃料的污泥处置方法，目前也引起了人们的重视，该合成燃料可用于工业和生活锅炉，燃烧稳定，热工测试和环保测试良好，是污泥有效利用的一种理想途径[4]。4.1.1污泥厌氧发酵产沼气发电主要是通过污泥厌氧发酵，产生沼气，然后沼气在燃气内燃机的气缸内燃烧做功，把化学能转换成机械能，最终产生电能和热能。这种方法无需对污泥进行脱水处理，经厌氧罐发酵后，能消化75%~80%的污泥，剩余20%~25%的沼渣经脱水无害化处理后，还可制成有机肥；产生的沼气回收到沼气罐内，随时可用于发电，供污水处理厂循环自用；发电产生的余热一部分用来加温发酵池，剩下部分用于区域供热，实现热电联产。麦岛污水处理厂就是利用污泥厌氧发酵，产生沼气，产生的沼气回收到沼气罐内，随时用于发电。污泥发电不仅可以得到电能，经厌氧罐发酵后，也能将污泥的臭味去除，同时减少污泥的体积，节约土地。经调查，到2008年6月，青岛市麦岛污水处理厂的四台500kW沼气发电机组分别顺利完成试车，运行2台机组可给厂内提