1 / 15
文档名称:

污泥资源化.docx

格式:docx   大小:202KB   页数:15页
下载后只包含 1 个 DOCX 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

污泥资源化.docx

上传人:shijijielong001 2022/11/24 文件大小:202 KB

下载得到文件列表

污泥资源化.docx

相关文档

文档介绍

文档介绍:该【污泥资源化 】是由【shijijielong001】上传分享,文档一共【15】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【污泥资源化 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。AgjQugpOT
SmpXoQ^oSpnjsjo[uouuEOJjpq)oiojdxg
t&ssm
口《畫TKH》
1
摘要
本文概述了近年污泥的产量及处理现状,了解到随着污水处理规模的扩大,污泥产量日益增多,而中国存在“重水轻泥”的现象,使得中国的污泥处理水平严重滞后于污水处理。因此,如何有效、经济地处理剩余污泥和实现污泥资源化、能源化成为中国面临的一个无法回避的问题。本文分析了污泥常规处理技术的危害,探讨目前资源化、能源化的途径及新技术,并以实例论证了污泥资源化的现实性及经济可行性,为污泥资源化与能源化处理提供有意义的参考。关键词:污泥处置;处理技术;资源化;能源化;
Abstract
Thispaperhasdescribedthecurrentsituation、productionandpro
-cessingofsludgeinrecentyears,withtheexpansionofthesewagetreatmentscale,sludgeproductionincreasing,andnowChinahas"heavywaterandmudlight"phenomenon,
treatanddisposalthesludgeeffectivelyandeconomicallyandachievesludgerecyclingandenergytechnology,,analysisofthehazardsofconventionalsludgetreatmenttechnologies,andtoexplorethecurrentresourcesandenergyofthenewwaysandnewtechnology,anduseexamplestodemon
-
paperwillprovidemeaningfulinformationandpathwayforresourcesorenergyofsludge.
Keywords:sludgedisposal;resources;energytechnology;
、〈>A
前言
城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物,含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等,如果不加处理任意排放,会对环境造成严重的污染。现今中国还存在“重水轻泥”的现象[1],使得中国的污泥处理水平严重滞后于污水处理。随着城市化的进展和环境质量标准日益提高,污水处理率和污水处理程度也在不断的提高和深化,导致污泥的产量也大幅度的增加。
污泥处理是根据污泥最终去向,将污泥进行利用或无害化处理。传统上大多采用填埋、投海和弃置堆放、焚烧等方式,虽然简单易行,但是会带来占用土地、污染地下水或海洋环境、填埋场渗水等问题,并未从根本上解决环境问题,给生态环境埋下安全隐患,这些方法也逐渐被环境法案和国际公约等制约[2]。因此如何有效、经济地处理处置剩余污泥和实现污泥资源化、能源化成为中国面临的一个无法回避的问题。
1污泥产生量及处理现状

据国家环保部门统计,到2010年,我国城镇污水处理率将达到60%,届时每年全国污泥产生量将达到3000万t,污水处理厂将达超过2500座,而2011年达到了3000座[3],从我国的污水厂数理可以看出污泥的产量也年年溢增。
图1中国污水厂数量

我国污水厂在建设过程中,大多数污水处理厂基本实现了污泥的初步减量化,但未实现污泥的稳定化处理。据统计,约
3
80%污水厂建有污泥的浓缩脱水设施,然而,却有80%的污泥未经稳定化处理。污泥中含有恶臭物质、病原体、持久性有机物等污染物从污水转移到陆地,导致污染物进一步扩散,使得已经建成投运的大型污水处理设施的环境效益大打折扣。目前处置方式中,%、污泥好氧发酵+%、%、%,%%。事实上,土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置,真正实现安全处置的比例不超过20%[4]

荷兰污泥处理现状
“污水不是废物,而是干净水的来源,是能源的来源,也是含有很多可用物质的资源。”正是在这一观念下,荷兰25个水利管理委员会开始从降低污水处理厂的能耗入手,尽可能地开发污水的价值。据统计,到2013年,荷兰污水处理厂将至少可以减少原耗能的75%。其中,通过改进设备能节约6%的能源;提取污水中磷等有用物质时,缩短脱氮工艺流程又可以节约12%的能源。污水处理中产生的多余热量提供给地方集中供暖,大约能节约13%的能源;利用污水处理后产生的污泥进行沼气发电,更可以节约45%的能源。“荷兰几家大型污水处理厂已计划10年内实现全部自供用电。”此外,荷兰已成立一家污泥焚烧厂,能处理掉荷兰三分之一的污泥,年提取磷酸盐12000吨,而荷兰农业磷酸盐的使用量一年才7000吨。磷矿属于不可再生资源,预计全世界的磷矿将在50多年后用完,荷兰则从污泥中提出大量的磷酸盐可用于出口。
日本污泥处理现状
随着下水道普及率的提高,日本污泥的产量也在不断增加。2008年达到了近221万吨(干重),相当于每天产生含水率80%。按照处理水量计算,-(以含水率80%计)。为了有效减轻填埋场的负担,日本较大规模地采取了以焚烧为主的处理方法,图2反映了日本处理后污泥产物的主要形态,也反映了主要的处理方法。日本十分重视处理后污泥产物的循环利用,2008年循环利用率为78%,主要体现在焚烧灰渣和部分脱水进人水泥厂制作建材、熔融渣作为路基材料、堆肥(好氧发酵)产物的土地利用、沼气利用等[5。]
3
221万t再
LSL1肓T丿年f&叱
215t阵
(拠)
淮吧L妬菟疋醉)
*/年(11^)
图2日本污泥主要处理方法
抓械干老靑泥
51-4771/年
脱木汚泥{2K)1氐g万"年«T
其它发达国家污泥处理现状
美国16000座污水处理厂年产710万吨污泥(干重),约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体用做农田肥料,17%填埋,20%焚烧,3%用于矿山恢复的覆盖;英国和法国每年产生的污泥为120万吨和85万吨,大多数污水厂有厌氧稳定处理,回收生物质能,污泥处置采用土地利用的比例为60%;德国每年产生的污泥为(干重)220万吨,大于5000吨污水厂均有厌氧消化处理,污水厂电耗40-60%由沼气提供,40%的污泥采用土地利用处置方式。
2污泥处理技术

目前,我国常规污泥处理的方法主要有:卫生填埋、外运弃置、焚烧、污泥堆肥和热干化等多种处理技术[6。]
(1)卫生填埋
此方法简单易行,成本低,污泥也无需经过高度脱水处理,但是其渗液和气体的形成,容易对环境造成危害。
(2)外运弃置
这种方式操作简单,成本较低,但是易造成水体二次污染。污泥有害成分随雨水冲刷,伴随地表径流重新回到水体,或随渗滤水渗人地下水,使水体受到污染;有些水体交换能力不强,物理自净能力较差,藻类大量繁殖,严重影响鱼类生存,并通过食物链影响人类健康,这势必会形成更大的危害。
(3)焚烧处理
焚烧处理技术的优点是处理彻底,减容率可达95%;缺点是操作费用高,投资高,焚烧处理成本也高。
(4)污泥堆肥
4
污泥堆肥可以使污泥得到很好的稳定,能杀灭病原菌、寄生虫卵等。而且污泥含水率低,投资成本低,运行管理简单。但需要大量辅料,臭气问题严重,而且生质能未得到回收利用。
(5)污泥热干化技术污泥热干化技术的优点是自动化程度高,占地面积小;缺点是设备投资比较高。
常规污泥处理技术并未从根本上解决环境问题,给生态环境埋下安全隐患,这些方法也逐渐被环境法案和国际公约等制约。、能源化新技术
新型污泥处理技术主要有厌氧消化法、热液处理法、超临界水氧化法、湿式氧化法、热解法、气化法、微波辐射法等[7]
目前,厌氧消化是最流行的污泥稳定技术。污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程,完成整个消化过程,需要经过三个阶段,即水解酸化阶段,乙酸化阶段,甲烷化阶段。上述在转换过程产生生物气,用于产热和发电等。但其有一个较大的缺点,即产气效率较低。热液处理法、超临界水氧化法、湿式氧化法、热解法、气化法则需要高温、高压条件,耗能大且硬件设施要求较高,投资成本高,应用并不广泛。而微波辐射法则是最近新兴的技术,由图3可知,微波辐射发处理污泥技术关注度不断提高,尤其是2005年以来,利用微波辐射法处理污泥历年发表文章数量大幅度增多。
p串匸s二qndJaCJ-tEIoflJqEnN
3污泥资源化、能源化途径=
十丁1-L十Lb甬网网村轉轉顾顾貝貝甬网
图3利用微波辐射法处理污泥历年发表文章数量
微波是指波长在1mm-1m的电磁波,微波加热:是通过改变介质离子的迁移和偶极子的转动情况,使介质分子热运动加剧,相邻分子间产生摩擦作用,从而
5
MICROWAVEHEATING
WaterMolecule(Dipoles)
使分子获得量,达到使受热物体升温的效果。微波加热有以下三个特点:瞬时性、选择性、穿透性。
COMVEhmONALHEATING
35DDCattheouteredge
Heatistransferredmolaculebymoleculefromoutside
图4微波辐射加热与传统加热法比较
C由图4可知,微波辐射加热使污泥高效加热、水解,脱水性能和厌氧消化性能得到改善。此外,微波处理技术不需要投加任何化学药剂,不会向污泥中带入新的污染或对微生物有毒的物质,使后续处理效率更高;直接利用微波在隔绝空气条件下热解污泥,获取气态、液态燃料产品;利用微波的高效加热作用,可破解污泥胞外物质和细胞壁,改善污泥可生化性能,促进污泥厌氧消化。可将微波与其他物理、化学方法联合运用处理污泥[8。]
3污泥资源化、能源化途径

(1)污泥制吸附剂
在一定高温条件下,用含碳较多的生化污泥可以制成含碳吸附剂,一般通过化学途径可以完成,这种方法开辟了一条新的处置和利用生化污泥的途径。所制成的含碳吸附剂是一种具有良好性能的有机废水吸附凝聚剂,可以高效率的去除污水中的悬浮物和有机物,特别是水中的COD。饱和的吸附剂可以在一定的条件下通过高温燃烧氧化分解污水中的有害成分。
(2)污泥制絮凝剂
污泥可以制成一种效果好,价格便宜,絮凝范围广泛的絮凝剂,它的原理是首先从剩余活性污泥中提取一些可絮凝的微生物菌种,然后对这些微生物菌种进
7
行发酵、抽取、精制,最后合成一种高分子生物化合物。这种方法是可以使剩余活性污泥资源化的一种途径,使城市污水处理厂的剩余活性污泥得到很好地处理,可谓一举两得。
(3)生产可降解塑料
在现代生活中,塑料产品已成为不可替代的重要组成部分,然而这些不可降解塑料却以每年2500万吨的速度堆积,严重危害了我们的生存环境,因此,研究出一种不改变原来的理化性质,又可以被降解的或是可替代的塑料产品,是迫在眉睫的大事。剩余的活性污泥中存在大量微生物可以通过培养后合成PHAs(聚羟基烷酸酯),它是一种聚合物,是通过大量的细菌合成的,既与传统塑料有相似的物理性质,又可降解,是一种能替代石化塑料的新型环保产品。这种利用剩余活性污泥生产可降解塑料的方法使污泥得到资源化利用,同时也促进环保事业的发展。虽然这种方法有很大的优点,但同时它也有一定的限制因素,就是相对传统的生塑料产品成本较高[17。]

(1)产生沼气
污泥厌氧消化是利用无氧环境下生长于污水、污泥中的厌氧菌菌群的作用,使有机物经液化、气化而分解成稳定物质,病菌寄生虫卵被杀死,固体达到减量和无害化的方法。污泥消化过程分两个阶段:第一阶段是酸性消化阶段,即高分子有机物首先在胞外酶的作用下水解与酸化;第二阶段是碱性消化阶段,即专性厌氧菌将消化过程。这一阶段由兼性厌氧菌产生的中间产物和代谢产物分解成二氧化碳、甲烷和氨。污泥厌氧消化过程中产生的能量(甲烷)可供污水处理厂污水处理过程所需的能量,也可以为厂区及附近居民提供生活及生产能源。当污水处理厂规模较小污泥数量少时采用污泥厌氧消化制沼气综合利用价值就不大[12]。
(2)污泥低温热解制油
目前正在发展一种新的热能利用技术一一污泥热解制油,即在300°C〜500°C、常压(或高压)和缺氧条件下,借助污泥中所含的硅酸铝和重金属(尤其是铜)的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物,最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。第一座工业规模的污泥炼油厂建在澳大利亚的珀斯,处理干污泥量可达25吨/天[15]。
(3)污泥直接油化
鉴于污泥低温热解制油需要对脱水污泥进行干燥处理,需要很大的能量以及相应的投资,美国、英国、日本等研究了污泥直接油化技术。在250C〜350C、〜15MPa的条件下,在催化剂(通常是NaCO)的作用下,通过加水分解、
7
23缩合、脱氢、环化等一系列反应,污泥中有近50%的有机物能转化为低分子油状,
产品在分离、加工过程中产生的异味也较难解决[14]。

(1)做生产水泥掺料采用旋流喷动机直接烘干工艺,利用水泥生产过程中260度的热,将含水率80%的原生污泥烘干,烘干至含水率小于30%,之后可以喂入水泥窑中,直接做煅烧处置。在此过程中会彻底焚毁污泥中存在的有机物,而其他的成分,如重金属、无机成分等都会随着其它的物料,一同混进到水泥回转窑内,并参与水泥熟料的煅烧,最终被结晶化,煅烧的尾气经处理后达标排放。
(2)做建设用土利用灰渣胶凝材料和适量的活化剂研磨,形成固化剂,并加以改性固化,固化后既可以钝化污泥中的重金属,又不会溶于水也不易溶出;也不会在雨水浸泡的条件下浸出重金属。污泥有除臭功能,通过污泥中的挥发性有机物形成不挥发的有机盐来实现。污泥具有良好的透气性,如果污泥结构发生变化,那么存在污泥中的病菌、寄生虫卵、病毒等也会失活。污泥改性以后,抗压强度和抗剪断强度都有了很大程度的提高,人们就可以放心的填埋。

污泥中含有大量有价值的物质。%〜%,%〜%,%〜%,脂肪酸占0〜%。其中,70%的粗蛋白以氨基酸形式存在,包括蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸等。污泥蛋白中含有几乎所有家畜饲料所需的氨基酸,且各种氨基酸之间相对平衡,因此可以作为饲料蛋白加以利用。有学者利用净化的污泥或活污泥加工成含蛋白质的饲料用来喂鱼,可提高产量。还有研究者用污泥制成的饲料养家禽,经过1年多的实验,未发现对动物有有害作用,用活性污泥制成的这种饲料和一般饲料混合(混合比例为9:1),饲养的动物与完全由一般饲料饲养的动物对照,体重有所增加,鸡的产蛋率也有提高[13]。
(1)污泥制黏结剂
污泥本身含有机物,如蛋白质、脂肪和多糖,具有一定的热值,又有一定的黏结性能。活性污泥做黏结剂将无烟粉煤加工成型煤,而污泥在高温气化炉内被处理,防止了污染:污泥做型煤黏结剂,替代白泥可改善在高温下型煤的内部孔结构,提高了型煤的气化反应性,降低灰渣中的残炭,提高炭转化率,并无二次污染[16]
4案例分析——天津裕川公司化污泥为蛋白
8