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威海市城市污水处理厂污泥

发布时间:2024-06-28 20:49:31

Ⅰ 城市污水处理产生的污泥主要成分是

市政污水主要成分为有机质、有机质细胞内的水、细胞外的水、细胞内的水是最难以脱除的。
尼科环境科技有限公司污泥无热干化NHD™技术,采用不加热的方式对污泥进行脱水和干化,只需10分钟就可将污泥的含水率从85%-80%降至55%,后经过不加热状态下的强制通风干化技术,将污泥中的含水率持续降至40%,而能耗只有热干化的10%,并且处理过程不会产生臭气。
“污泥无热干化NHD™技术”攻克了污泥干化能耗高、产生臭气这一世界性难题。取得的另一项惊人的成果是:干化后的泥饼具有相当高的热值。由于采用不加热的方式进行干化处理,避免了污泥中有机质的损失。用干化后的泥饼制成的生物质燃料,经权威部门检测,以秦皇岛抚宁区中冶污水处理厂污泥无热干化项目的实际检测效果为例,热值达到4080大卡,高于褐煤,真正做到了变泥为“煤”。实现了国家倡导的循环经济原则,真正让污泥处理处置实现了资源再利用。

Ⅱ 城市污水厂污泥最终处置方式


城市污水厂污泥最终处置方式是怎样的呢,下面中达咨询为大家带来相关内容介绍以供参考。
城市污水厂处理中产生的污泥既是污染物又是一种资源,其最好的出路应是污泥的处理、处置与资源化利用相结合。本文通过污泥的综合利用、填埋、投海等几种主要的污泥处置方式的分析,指出污泥的资源化利用应立足于各地实际,在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下,选择最佳处置与利用方案。
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,如果不加处理的任意排放和投弃会对环境造成严重的污染。随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化,污泥的产生量必将有较大的增长。如何妥善地处置污水厂污泥,并将其作为一种新的资源加以有效利用,变废为宝,已成为城市污水厂和相关部门提高技术水平和管理水平的重要配镇穗因素,也是全球共同关注的课题。
1、污泥最终处置的主要方式
目前,国内外污泥最终处置方式主要有:综合利用、填埋、投海。
(1)综合利用
①农田林地利用
污泥脱水后堆肥农用是目前国内一些污水处理厂正在进行研究和开发的课题,污泥中含有大量植物生长所必需的肥分(N、P、K)、微量元素及土壤改良剂(有机腐殖质)。我国城市污水处理厂的各种污泥所含肥分见表1,故污泥农田林地利用是最佳的最终处置方法,但污泥中也含有对植物及土壤有危害作用的病菌、寄生虫卵、难降解有机旅运物、重金属离子以及N、P的流失对地表水和地下水的污染,甚至可能含有一些致癌物质,目前对重金属污染研究较多。因此,在作农田林地利用前,应进行堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵,同时还应去除这些有害物质。目前普遍的问题是检测手段跟不上要求,处理成本无法和经济效益相平衡,化肥的普遍应用造成销售市场难以开发等,这些使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。我国有大量工业废水进入污水处理厂,污水中重金属离子约有50%以上转移到污泥中,污泥中的重金属离子含量一般都较高,见表2。
为提高污泥的农用量可以采取一些措施:一是把污泥制成有机—无机复合肥料,适当添加钾肥以补充污泥肥料中钾的不足,这样可以提高肥效降低有害物的含量;二是在经济政策上优惠使用污泥复合肥料的单位或个人,如免费提供试用肥料样品,免费为施用污泥复合肥料的区域或地块作土壤营养状况分析等。
②污泥焚烧产物利用
污泥中合有一定量的有机成分,经脱水干燥的污泥可用焚烧处理。在日本,该方法巳占污泥处理总量的60%以上、欧盟也在10%以上。为防止焚烧过程中产生二恶英等有毒气体,焚烧温度应高于850℃。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性,因而可用于改良土壤、筑路等,也可作为砖瓦和陶瓷等的原料,另外,污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。将污泥转变成一种颗粒状燃料,可以很好燃烧,其热值和褐煤相当,燃烧释放的有害气体远低于焚烧过程,其残余物可用于建筑工业。
污泥焚烧可以从废气中获得剩余能量,用来发电。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添培卜加剂制成合成燃料,该合成燃料可用于工业和生活锅妒,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。
③低温热解制取可燃物
污泥热化学处理因其无害化和减量化彻底,地位已逐渐增强。污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度(<500℃)、由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭等可燃产物,最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类,正常产率为200~300L(油)/t(干泥),其性质与柴油相似。
④建筑材料利用
污泥可用于制砖和制纤维板材。
污泥制砖的方法有两种。一种是用干化污泥直接制砖,另一种是用污泥灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时,应对污泥的成分作适当调整,使其成分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按重量比1:10配料时,污泥砖可达普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时,灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的,制坯时只需添加适量粘土与硅砂。比较适宜的配料重量比为灰渣:粘土:硅砂=100:50:(15~20)。
污泥制生化纤维板,主要是利用活性污泥中所含粗蛋白(有机物)与球蛋白(酶)能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质,在碱性条件下加热、干燥、加压后,发生蛋白质的变性作用,从而制成活性污泥树脂(又称蛋白胶),使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。
(2)填理
污泥填埋有填地与填海造地两种。
污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内许多大型污水处理厂中常采取的方式,经过消化后的污泥有机物含量减少,性能稳定,总体积减少,脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。由于消化装置工艺复杂、一次性投资大、运行操作难度大,实际运行经验表明往往难以达到预期的效果。况且脱水污泥含水率大大高于普通生活垃圾卫生填埋场所要求的30%含水率,因此需再经处理才能送生活垃圾填埋场填埋;或者设置专用的污泥填埋场,根据污泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋,但此法有占地较大、选址受阻及存在二次污染隐患等缺点。
污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。污泥填埋场的渗滤液属高浓度有机污水,必须集中加以处理;污泥填埋场四周应设围栏,并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施,未经干燥焚烧处理的污泥,宜小规模分层填埋,生污泥泥层厚度应<0.5m,消化污泥泥层厚度应不大于3m,泥层上面铺砂土层为0.5m,彼此交替进行填埋,并设置通气装置,污泥焚烧灰渣填埋时,可不分层填埋。
污泥填海造地,应遵守下列要求:①必须设护堤,渗水也必须集中进行处理,以防污泥和污水污染海水;②污泥或灰渣中的重金属含量应符合填海造地标准。
(3)投海
沿海地区,尤其是有大江、大河入海口附近,可考虑把生污泥、消化污泥、脱水泥饼或焚烧灰渣投海。投海污泥最好是经过消化处理的污泥。投海方式可用管道输送或船运,其中管道输送较为经济。在污泥投海工程实施前,必须搞好投海区的选择(离海岸10km以外,水深25m左右),以保证海水的稀释与自净作用。
总之,综合利用将是今后污泥处置的主要方式。填理由于占地多,潜在生物可利用率低,渗滤液可污染地下水,后续处理管理费用高等问题,应用受到限制。海洋投弃将逐渐被禁止。随着科技的发展,污泥的有效利用的方式和有效利用率将会进一步增加。
2、污泥利用方案的选择
(1)污泥利用的潜在风险
污泥利用需满足严格的环境卫生标准,不能造成新的环境危害。污泥利用的环境问题是重金属和氮对土壤、作物、水体的影响以及病原物污染,所以具有潜在风险。污泥的热能利用无疑是风险最小的,而土地利用则需严格管理,只有重金属含量低于农用污泥标准才可用于农作物,而且污泥肥的施用也需严格定量以控制重金属的积累和减少氮、磷淋失对水体的污染。至于病原物污染,热干化的安全性较佳,因其高温灭菌作用很彻底,产品可完全抑制微生物的活性;碱性稳定化基本上也能达到安全标准;堆肥则不足以保证安全性,因病原物仍有少量存活且产品的高含水率(一般为30%~40%)可使病原物复活,故采用堆肥方案时需加强对堆肥质量、场所和施用场地的管理。
(2)利用方案的比较
①农田林地利用
用污泥对农田、林地、草坪施肥或进行土壤改良以及用于市政绿化、育苗等,不仅可改善土壤的理化性质,增加土壤肥力,促进树木、花卉及草坪等的生长,而且可避免污泥中的重金属、有毒有机物因食物链的生物富集效应对人畜产生的危害,除此之外土壤的自净能力还可使污泥进一步无害化。因此土地利用是一种积极的、生产性的污泥处置方法。污泥利用前需堆肥化处理,堆肥化若采用静态条垛工艺,成本最低,但其生产周期长、占用土地多且对周围环境的影响比较严重;若采用发酵仓,其设备投资和运行费用将增加,而且若要制成复合肥还需烘干造粒设备,这样其成本优势就大大削弱了。
②污泥焚烧产物利用
污泥焚烧效果好,焚烧产物既可用作新的产品原料,又可回收热能。国外已有较成熟经验和工艺,可以直接借鉴使用。但总体来说焚烧的成本最高(是其他工艺的2~4倍)。今后应从降低成本,减少二次污染角度着手,生产新设备。
③低温热解制取可燃物
污泥低温热解效果亦好,污泥可通过干馏提取油、气等,不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工产品,具有工业化利用前景,且能量回收率高,经济性优于焚烧处理,是大有前途的处理方法。在热解机理和动力学研究方面,还有很多工作需进一步探讨。在工艺和设备的改进方面有待新的突破。
④建筑材料利用
建筑材料利用,不仅可以减少污泥填埋所占用的土地,减少自然资源消耗,而且可以使资源得到循环利用,变废为宝。
(3)其他因素
污泥处理设施的选址是方案选择的决定因素之一。一般而言,污泥宜就近处理以节省运输费用和减少湿污泥运输对沿途造成的污染。由于污泥处理过程中可能会带来臭味、有毒有害气体及病原体等环境问题,所以选址会对方案选择产生决定性影响。
3、结语
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。污泥的处理处置及其无害化,作为再生资源有效利用是世界各国共同重视的问题。面对各地区千差万别的污泥利用经验,应立足于本地区的实际情况,在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下,审慎地、全面地论证各种方案实施的可行性,从中选出最佳方案。目前的利用方向是土地利用和热能利用。从长远看,对于我们这样一个农业大国,应将污泥制成污泥复合肥料或污泥生物复合肥料,将农田林地利用作为主要的有效利用途径。同时,也要发展研究其它的资源化途径,如直接或间接作为燃料、热分解制油等。污泥焚烧作为最彻底的处理方式,在国外,特别是西欧和日本已得到了广泛的应用,欧洲将来有30%的污泥土地利用、70%热能利用。在国内,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应用。随着国内大型城市污水处理厂建设的进一步加快,污泥处置已成为突出的问题。
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Ⅲ 对于城市污水处理中污泥的综合利用与资源化

以下是中达咨询给大家带来的关于城市污水处理中污泥的综合利用与资源化的相关内容,以供参考。
随着时间的推移,我国国民经济长足发展,人民生活水平稳步提高,城市化进程不断加快,随之而来的是环境污染愈发严重。污水处理厂收纳的废污越来越多,且污染物种类繁杂,导致了除污过程中的难度明显加大。城市的生产生活带来了消伍大量的污水污泥,污水处理厂的污泥处置环节,对环境的影响举足轻重,必须给予高度的重视。本文将从目前在污泥处理领域投资大、成本高等现实情况出发,对污泥减量及综合利用的几种处理技术进行探讨。随着城市化水平的提高,污水处理厂不断地建成和投入使用,很多未能得到妥善处置的污泥已成为负担。如果仅是对污泥进行简单的填埋,将会带来严重的二次污染。如何将数量庞大、含水量高、成分复杂的污泥进行稳妥的安全的处理,达到污泥的无害化和减量化,最终达到资源化,成为各界关注的问题。1、城市污水处理厂污泥处理现状与问题1.1、城市污水处理厂污泥处理现状
据不完全统计,我国目前每年产生干污泥约1000万吨,约占总垃圾量的0.4%,且每年以10%的速度递增。面对如此巨大的污泥产生量及其高速增长趋势,要求我们在处理污泥问题时要具备长远的眼光和科学合理的规划,污泥处理问题刻不容缓。1.2、我国污水处理厂污泥处理存在的主要问题我国的污水处理厂在污泥处理方面主要存在以下问题:第一,在污泥处理的规模化成熟技术方面仍存在较大不足,还不能实现对污泥的高效拿败或的能量回收和物质利用;第二,在污泥处理问题上,相应的法规、制度尚不健全,无法从市场机制、标准体系、技术政策等方面给予其必要的支撑;第三,污泥处理的责任主体不明确。2、我国污水处理厂污泥处理的方法2.1、填埋对于污泥处理我们以往最常用的方法是在垃圾填埋场处理,这种方法几乎没有对技术上的要求,操作非常简单。但是随着时间的推移,在城市生产生活产生的垃圾量和污泥产量不断增加的情况下,污泥中含有的有机物和一些微量元素将会影响到地下水的质量,由此产生的后果也不可估量。同时简单的填埋处理还将占取大面积的垃圾场,故不能将其作为污泥处置的长久之计。2.2、焚烧污泥焚烧在我国污泥处理总量中占据比较小的比例。焚烧可以将污泥中的有机物释放,能杀死其中的有害物质,而且具有时间快、可回收、减量化等特点。但是在焚烧污泥的过程中,会产生大量的污染性气体,对空气环境的影响较为严重,且污泥处理的经济成本远远高于收益。2.3、污泥农用在我国大多数边缘化地带上,污泥农用的处理方式也是可以见到的。这种方式是基于污泥中的一些有机物和部分微生物菌体可以在一定程度上起到促进农作物生长的作用,将其作为一种很好的土壤改良剂。但是同时,污泥中的有害元素也会对农作物甚至土壤环境产生危害。世界上已经有一些国家对此采取措施,杜绝污泥掺杂到农作物的原料中,更不让污泥在市场中出现。3、城市污水处理厂污泥的综合利用3.1、能源与热能利用污泥制油技术可以由两种工艺技术实现:一种是污泥热解制油技术。其原理是在无氧或低于理论氧气量的环境下,将污泥加热到一定的温度,利用高温环境下,污泥的有机质热裂解和热化学转化反应,使污泥中的固体物质分解为油、不凝性气体和炭三种可燃物质,部分产物可以作为干燥与热解的能源,剩余可以当能源回收;二是污泥直接油化技术。该技术是在高温高压、催化剂的环境下,污泥中的高分子化合物质通过分解、缩合、脱氢、环化等一系列反应后变成低分子油状物质,目前已经在美国、英国、日本等国家得到推广使用。3.2、农业利用污泥中含有许多植物生长需要的元素,其中有机物的含量尤为突出,可以称为一种物美价廉的有机肥料。但是将污泥用作肥料使用需要满足以下条件:达到规定的卫生指标,同时还要没有病菌,污泥中的营养元素和有机物均达到相关要求,含氮量也应该符合标准量。在满足上述要求的前提下,在农业生产方面,污泥还是具有相当的可利用价值。3.3、污泥制作建筑材料在建筑材料制造领域,污泥具有明显的资源化利用优势。由于建材行业对原料的需求量巨大,将污泥中的有害物质分解和固化,就地消化污泥,对于有机含量偏低、不宜农用的污泥不失为一种有效的处理方式,具有广泛的应用前枯判景。将污泥作为生产生态水泥的原料,也是解决城市污泥处理问题的一条有效途径。发达国家对于利用污泥等废弃物生产生态环保水泥已经有了成熟的经验,在欧洲水泥生产者联合会旗下的水泥厂中每年都有百万吨级的有害废物通过焚烧处理用于水泥生产。3.4、提取重金属城市污水处理厂中的污泥还可能含有部分重金属,如Hg、Pb、Cu、Zn等,我们可以通过适当调整污泥性状,向其中添加化学药剂,用来改变污泥中重金属的形态,从而利用重金属和其化合物的特性将其从污泥中分离提取出来。在污泥中添加某些还原剂可以对Hg等具有挥发性的重金属进行还原使之成为金属单质,然后对Hg等挥发性的重金属进行提取,最终达到回收利用的目的;同样还可以使一些重金属生成沉淀物沉淀下来后,利用离子交换对重金属进行分离提纯。但是污泥中的重金属含量总体偏低,而分离提纯的成本又较高,所以这种方式目前很少在城市污水处理厂得到实际应用,大部分还停留在试验研究的阶段。总而言之,随着社会的不断发展和进步,污泥处置问题逐渐成为人们在生态环境建设领域的一个重点、难点。如果我们在污泥处置问题上措施不当,污泥会使环境问题更复杂,能源和资源的损失也不可估量。如果污泥能够得到科学、妥善的处理,它完全可以作为资源再次为我们所利用,并能带来一定的经济价值。由于我国在污泥处理方面欠缺经验,并且区域性处理方式又不尽相同,所以我们在处理污泥的时候,要因地制宜,结合当地的具体情况,对处理污泥的手段要具体分析,最终目的都是要实现污泥的综合利用与资源化。
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Ⅳ 污水处理厂的污泥怎么处理

目前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法去除污泥。

生物处理的原理回是通过生物作用,尤其答是微生物的作用,完成有机物的分解和生物体的合成,将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离,从净化后的污水中除去。

(4)威海市城市污水处理厂污泥扩展阅读

污水处理工艺分三级:

一级处理:物理处理,通过机械处理,如格栅、沉淀或气浮,去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。

二级处理:生物化学处理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。

三级处理:污水的深度处理,它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同,有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。

Ⅳ 城市污水污泥处理与处置


城市污水污泥处理与处置具体包括哪些内容呢,下面中达咨询为大家带来相关内容介绍以供参考。
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发展,污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和提高,产生的污泥量也日益增加,目前在国内一般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分。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,日处理能力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]计算,中国城市污水厂污泥的产量在7.602万m3/d和12.67万m3/d (以含水率97%计)之间。因此,中国在污水处理事业不断取得进步的同时,将面临巨大的污泥处理处置压力。
1 国内城市污水污泥处理处置现状
1.1 国内城市污水污泥处理的状况
1.1.1 现有污水污泥处理工艺
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。
1.1.2 污泥浓缩
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]:
1.1.3 污泥稳定
国内目前常用的污泥稳定方法是厌氧消化,好氧消化和污泥堆肥也有部分被采用,并且污泥堆肥正处于不断研究阶段,而热解和化学稳定方法或者是由于技术的原因或者是由于经济、能耗的原因而很少被采用[5]。图2为上述几种污泥稳定方法在国内所占的比例。
1.1.4 污泥脱水
国内现有的污泥脱水措施主要是机械脱水,而干化场由于受到地区、气候条件的限制很少被采用。图3为几种污泥脱水技术在国内所占的比例。
1.2国内城市污水污泥处理中存在的问题
国内城市污水污泥的处理起步较晚,其中也存在许多问题,主要表现在以下几个方面:
1.2.1 污泥处理率低、工艺不完善
我国存在着重废水处理,轻污泥处理的倾向。很多城市未把污泥的处理作为污水厂的必要组成部分,往往是污水处理厂建成后,相当长的时间后才建污泥处理系统,造成我国城市污水污泥处理率很低。从表1的工艺中也可以看出,国内城市污水厂的污泥处理工艺是很不完善的。污泥经过浓缩、消化稳定和干化脱水处理的污水厂仅占上述城市污水厂的25.68%。这说明我国70%以上的污水厂中不具有完整的污泥处理工艺。不具有污泥稳定处理的污水厂占55.70%,大量未经过稳定处理的污水污泥将对环境产生严重的二次污染。不具有污泥干化脱水处理的污水厂约占48.65%。污泥经浓缩、消化后,尚有约95%~97%含水率,体积仍然很大。这样庞大体积的污泥如果不经过污泥的干化脱水处理,将为运输及后续处置带来许多不便。
1.2.2 污泥处理技术设备落后
当前我国有些污水处理厂所采用的污泥处理技术已经是发达国家所摈弃的技术,其水平还停留在发达国家的70、80年代的水平,有的甚至是国外的60年代的水平。而且有些污泥处理技术根本不合乎国内的污水污泥特性,对所采用的技术缺乏必要的调查研究。污泥处理设备也比较落后,性能差、效率低、能耗高,专用设备少,未能形成标准化和系列化。因此,限制了我国污泥处理技术的提高和发展。
1.2.3 污泥处理管理水平低
很多已建成的污泥处理设施不能正常运行,除技术水平外,管理水平低也是重要因素。大部分污水厂的管理人员和操作人员的素质较差,缺乏管理经验,不能有效地组织生产,加上技术人员少,各个专业不配套,所以一旦生产上出现问题,不知如何处理,有的污水处理厂的污泥处理系统只好长期停止运行。提高污水厂的管理水平,早日实现科学管理是保证污水厂污泥系统长期运转的关键所在。
1.2.4 污泥处理设计水平低
我国排水事业有很大发展,积累了较为丰富的污水处理设计经验,并培养了大批设计人材。但在污泥处理方面,我国还缺乏实践经验和设计经验,尤其是污泥处理系统的整体水平还比较低,从已建成的污水处理厂的污泥处理装置看,运行工况不佳,不能保证长期运行,很多厂的装置建成后,又进行较大的技术改造,造成人力、物力和财力的极大浪费。
1.2.5 污泥处理投资低
国内污泥处理投资只占污水处理厂总投资的20%~50%,而发达国家污泥处理投资要占总投资的50%~70%。
1.3 我国城市污水污泥处置的状况及分析
城市污水污泥的处置途径包括土地利用、卫生填埋、焚烧处理和水体消纳等方法,这些方法都能够容纳大量的城市污水污泥,但因国家的不同而应用情况有所不同。我国自80年代初第一座污水处理厂天津纪庄子污水处理厂建成投产后,污泥即由附近郊区农民用于农田。其后北京高碑店等污水处理厂的污泥也均用于农田。随着城市污水污泥产生量和污水处理厂的逐渐增多,目前我国已开始将污水处理厂污泥用于土地填埋和城市绿化,并将污泥作基质,制作复合肥用于农业等。但在国内,总的状况还是以污泥土地利用的形式为主,将污泥用于农业。可由于国内在污泥管理方面对污泥所含病原菌、重金属和有毒有机物等理化指标及臭气等感官指标控制的重视程度还不够高,因此限制了对污泥的进一步处置利用,图4为几种污泥处置技术在国内所占的比例。
国内的污泥处置,即最终出路存在严重问题,从上图可以看到仍有13.79%的污泥没有任何处置,这将为环境污染带来巨大危害。污泥散发的臭气污染空气,病原菌对人类健康产生潜在威胁,重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。造成这种现象的原因可以归纳如下:由于国内污泥处理处置的起步较晚,许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划。造成很多处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所;我国污泥利用的基础薄弱,人们对污泥利用的认识存在严重不足,对污泥的最终处置问题缺乏关注,给一些有害污泥的最终处置留下了隐患;污泥的利用率不是很高,仍有一部分的污水厂污泥只经贮存即由环卫部门外运市郊直接堆放,尤其是国内一些南方城市很多采用这种方式。这样的处置方式既影响了污水厂的正常运行,同时污泥的随意堆放又可能产生二次污染,也造成污泥资源的浪费。因此,我国当前面临的问题是尽快发展污泥处置技术来解决不断增长的污水污泥。
2 我国城市污水污泥处理处置对策
2.1 我国城市污水污泥处理途径
从国内今后的发展趋势来看,其城市污水处理将形成以国家投资的大型污水处理厂为主,各地区根据经济发展状况投资兴建的不同规模污水处理厂并存的局面,因此对污水厂污泥的处理应根据污水厂所处的环境位置、处理规模、资金来源、经济技术水平来确定适合中国国情的工艺方法和技术设备等。
污泥处理的目的是使污泥减容化、稳定化、无害化及综合利用。对于国内城市的各类污水处理厂来说,应该不断完善其污水污泥处理工艺,选择包括污泥浓缩、厌氧消化、脱水等较完善的污泥处理工艺,并积极开发性能良好的、国产的污泥浓缩、稳定和脱水的装置和机械,以提高污泥的含固率,使后续的污泥处置和综合利用能顺利进行。就选择污水污泥浓缩技术来说,由于国内城市污水污泥中有机物含量低,所以采用重力浓缩仍然是一种经济、有效的污泥减容方法。污泥脱水的方法主要包括自然干化和机械脱水,而自然干化由于受到气候、地区的限制而很少被采用。污泥的机械脱水能有效降低污泥体积,为污泥的后续处置打下良好基础。现在常用的机械脱水技术有板框压滤脱水、带式压滤脱水和离心脱水等,在实际运行中各有其优缺点,同时污泥的性质对脱水效果影响很大,因此对机械脱水方法的选择应根据污水厂工艺、运行的特点和污泥处理处置的要求而定。污泥处理时采用不同的稳定方法对整个污水处理的工艺选择和技术经济比较有举足轻重的影响,典型的稳定方法有厌氧消化、好氧消化和堆肥等的生物稳定法及投加石灰的化学稳定法。对目前国内现有的情况来说,应考虑采用基建投资少、运行管理费用低、简易高效的污泥稳定方法。污泥的中温厌氧消化法为国内的部分污水处理厂所采用,它不仅能将污泥中的有机物降解,同时杀死部分病原菌和寄生虫(卵),从而使污泥达到稳定化以及部分无害化,而且消化产生的沼气还可作能源回收。不过该法投资大,操作管理严格,对工艺技术及安全运行的要求也较高,这对国内大型的污水处理厂来说是可行的,而对于国家缺乏技术经济优势的小型污水处理厂,采用污泥厌氧消化作为污泥稳定、无害化措施是不可行的。笔者认为,对于小型污水处理厂,一是在选择污水处理工艺时,可选择延时曝气法(如采用氧化沟),由于该工艺产生的污泥随着泥龄的增长,有机物分解趋于完善,挥发分含量随之减少,其能量也逐渐降低,污泥趋于稳定。当污泥龄足够长时,其好氧稳定的结果与厌氧消化稳定的结果很接近[6]。二是采用生污泥直接脱水后进行好氧堆肥的方法,好氧堆肥是利用微生物的作用,将污泥转化为类腐殖质的过程,可消除污泥恶臭,堆肥后污泥稳定化、无害化程度高,是经济简便,高效低能耗的污泥稳定化无害化替代技术。
2.2 污泥堆肥是符合中国国情的污泥稳定技术
污泥农用前最好进行堆肥化处理,目的是经过生物降解作用,使植物养分形态更有利于植物的吸收,另一方面还可消除臭味、杀死病原菌和寄生虫。
目前世界各国普遍采用的堆肥方法有静态和动态堆肥两种,如自然堆肥法、圆柱形分格封闭堆肥法、滚筒堆肥法、竖式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺,这些方法都在不断发展和完善。
近年来,国内先后建成了一些机械化程度较高的堆肥厂,如无锡、杭州、武汉、上海等地的机械化堆肥技术包括较完整的前处理、发酵、后处理工艺和设备,其堆肥技术在产品质量、运行操作可控性、环境质量等方面的指标都达到了较高水平。天津市污水处理研究所在纪庄子污水处理厂进行的污泥高温堆肥的试验和研究中,探索出了一套少加甚至不加调节剂、简单而便于操作管理的污泥堆肥工艺,同时提出了工艺流程和技术参数,为生产线的设计与建设提供了技术依据。以堆肥处理前、后消化污泥的提取液为试验液,以草履虫为试验对象所进行的综合毒性研究表明,两者的半致死浓度相差近10倍,说明堆肥对毒性有机物的降解效果是显著的[7]。
1997年北京市环境保护科学研究院总结多年研究成果,吸取国内外各类机械堆肥装置的优点设计、研制了污泥动态发酵器,该装置效率高、能耗低,便于操作管理和设备化。根据所研制的设备,提出以污泥动态发酵器为核心的污泥制复合肥新工艺路线,建成了1条年产5000t复合肥生产的装置。生产线包括污泥动态发酵器、混合搅拌器、圆盘造粒机、烘干机、筛分机等组成,运行以后设备稳定可靠、经济效益明显。该研究提出的污泥动态发酵无害化及污泥制肥工艺,将在北京市高碑店等污水处理厂的污泥处理处置中得到应用,对于解决北京市的污水污泥处置问题,会起到很好的作用。可以说,该项技术的成果转化和推广应用已经有了良好的开端[8]。
2.3 污泥土地利用是符合中国国情的处置方法
一般来说,各国家对于污泥处置方式的选择应兼顾到环境生态效益与处置成本、经济效益之间的平衡。一种有效的、适合本国具体情况的污泥处置方法应该是在环境上卫生、社会上被接受及经济上有效的方法。污泥土地填埋对污泥的土力学性质要求较高,需要大面积的场地和大量的运输费用,地基需作防渗处理以免污染地下水,填埋场的废气可能污染环境等,近年来污泥填埋处置所占比例越来越小;焚烧法的技术和设备复杂、耗能大、费用较高,并且有大气污染问题;污泥投海受到地理位置和国际海洋有关公约的限制以及对海洋生态系统和人类食物链已造成威胁,中国政府已于1994年初接受三项国际协议,承诺于1994年2月20日起不在海上处置工业废物和污水污泥;污水污泥用作建材是近年处于研究阶段的新课题,尚有许多技术难题需要解决。因此,上述几种方法的使用在我国受到限制。
从污泥的成分看,其中有机物、氮、磷等的含量均高于一般农家厩肥,还含有钾及其它微量元素[9]。若施用于土地中,对土壤物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。污泥中的有机物质可明显改善土壤的结构性,使土壤的容重下降,孔隙增多,土壤的通气透水性和田间持水量提高[10 11],从而改善土壤的物理性质。施用污泥也可提高土壤的阳离子交换量,改善土壤对酸碱的缓冲能力,提供养分交换和吸附的活性位点,从而提高土壤保肥性[12]。污泥中丰富的各种养分,明显地增加土壤氮、磷养分,并能有效地向植物提供养分[11],减少化学肥料的施用量,从而可降低农业生产的成本。此外,污泥可以使土壤中微生物量增加和代谢强度提高而改变土壤的生物学性状,所以污泥土地利用是适合我国目前的经济发展状况是一种积极的、生产性的污泥处置方法[13 14]。同时,我国是一个发展中的国家,又是一个农业大国,其广阔的土地资源是发展污水污泥土地利用的天然优势。因此,无论从经济因素还是从肥效利用因素出发,污泥的土地利用特别是污泥的农用都是一种符合中国国情的处置方法。这种处置方法一方面可以为国内污水厂污泥找到一条根本出路,另一方面还可缓解我国农村资源的短缺。
2.4 污泥土地利用应注意的问题
2.4.1 加强病原菌和寄生虫的控制
城市污水处理厂污泥中含有大量的病原微生物和寄生虫,如不加以控制,则污泥在土地利用或使用过程中会对人畜的健康造成危害。因此污泥在处置或利用前进行高、中温好氧法或厌氧法处理或采用辐射处理是不可或缺的环节。
2.4.2 重视对污泥中重金属及有毒有机物的控制
污水污泥中的重金属和有机污染物含量已成为污泥土地利用的重要限制因素,污泥中往往含有大量的铜、镍、镉、铅、锌、汞等重金属和许多种有毒有机物,若农田中长期施用会导致土壤污染,它们被农作物吸收后又通过食物链进入人体,从而影响人体健康。尽管国内城市污水厂的污水以生活污水为主,但国内城市污水污泥中重金属含量还是有部分超过农用标准[2 15]。因此,将污泥作土地利用时,应特别注意污水污泥中重金属超标问题。污泥中有机污染物的研究工作已经在发达国家开展了很多年,但我们在这方面的研究工作还不是很多。然而,很少研究工作并不意味着我国的污水污泥中不含或少含有机污染物。北京高碑店污水处理厂的污泥中已经检测到35种含氮芳香族化合物,并有7种已经定量化[16]。因此,在污水污泥中有机污染物与重金属这两个领域的研究工作还有很多要做,包括污泥中有机污染物和重金属的表现形式以及污泥处理过程中它们的变化及对土壤-污泥系统的影响。这样才可以很好地解决污泥中污染物对环境及人类健康造成的影响。然而,污泥质量根源于污水厂处理的污水的质量,因此也要从污染源着手,降低进入城市污水的重金属及其它有毒物质的浓度,即必须使排入城市污水管道的工业废水水质符合《污水排入城市下水道水质标准》(CJ18-86)。
2.4.3 污泥的施用量
污水污泥的农业利用,不仅可以消除污泥对环境的污染,也可使其资源化而提高作物产量。但是,不合理的施用污泥,很可能导致土壤中重金属元素的积累,造成土壤资源的污染和危害人类的健康。一般来说某块农田适用污泥数量有一定限度,当达到这一限度时,污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行。具体的污泥施用量应在调查研究的基础上,根据气候条件、地理环境、作物种类及土壤同化能力制定适合本地区特点的污泥施用额定负荷量,以确保污泥的农田施用安全。
2.4.4 制定完善标准和法律法规,推广与普及环境知识
许多发达国家已对污泥的处置利用制定了法律法规,对污泥的标准、施用地点的选择、水源的保护、病原菌的控制、重金属的允许施入量、运输等都作了相应的规定。目前,我国关于污泥施用的标准和法律法规还不健全,比如污泥农业利用中关于重金属的控制标准只是在研究小麦的基础上建立起来的,很明显这样会存在片面性,因此这样的标准有待于在科学研究的基础上进一步完善。另一方面是要向社会各界大力传播环保知识。污泥土地中的一个重要问题是,要让广大的污泥用户了解科学施用污泥的利益和盲目施用污泥的危害,自觉地遵守污泥土地利用的环境法律法规和科学施用技术规范。
3 结语
随着我国工业和城市的发展,污水处理率的提高,其产生量必然越来越大。从目前情况来看,国内污泥处理利用技术还比较落后,污泥处理率还比较低,人们对污泥处理处置必要性认识还不够,污泥的处理处置存在严重的不足,许多问题亟待解决。同时,我国是一个农业大国,将经过堆肥稳定化后的污泥进行土地循环利用,应该是国内污泥处置利用较有发展前景的一种途径。为了解决国内污泥处理处置中存在的问题,充分利用污泥这种资源,减少环境公害,我国必须大力发展污泥处理处置和利用的各种技术。
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