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          【環保技術】我國污泥處理處置技術應用與比較分析

          文章出處:本站    人氣:766    發表時間:2020-03-04 13:59:37

          【環保技術】我國污泥處理處置技術應用與比較分析 ,絕大多數污水處理廠的污泥處理處置工藝都采用了濃縮—混凝—機械脫水。此外,污泥堆肥,污泥消化和干化也有一定程度的應用。厭氧消化的主要優點為可以實現能量回收,且污泥性狀穩定,在發達國家應用較多,但是該技術在中國的污水處理廠的應用不到3%?,F場調查顯示,近2/3的厭氧消化設施不能正常工作。究其原因,主要是因為因污水處理不充分導致的污泥中無機物含量太高,缺乏資金,管理不善,擔心火災隱患等等。污泥堆肥是另一個有發展前景的處理技術,因為它能產生寶貴的肥料。

          【環保技術】我國污泥處理處置技術應用與比較分析


          一、前言


          污泥的處理處置一直都是環境熱點問題,引發頻繁的媒體報道且受到越來越多的關注。我國污水廠規模大,污泥產量大且集中。隨著人口的增長和污水處理能力的提升,市政污泥的日產量已超過10萬t/d。我國污泥的處理處置率低,污水廠具備濃縮、脫水等通用技術環節,但對污泥穩定化、無害化的重視不足,80%以上的污泥處理不當。此外,缺乏對全國污水廠污泥泥量、泥質的統計和分析,約15%的污水處理廠根本不提交污泥處理處置的相關數據。這也從另一個方面暴露了中國絕大部分的污泥未得到合理處置。


          與國外污泥特性不同(有機質含量60-75%),我國污泥具有高含砂/低有機質的特點。有機質含量一般為30-60%,砂粒徑分布比較小,粒度小于200 μm的顆粒在90%以上。我國污泥中的重金屬等污染物含量也比較高,部分處置后污泥有害物質超標,產物出路難尋。針對我國的污泥特性,開展適用性研究,加快關鍵共性技術攻關,促進成套裝備及全產業鏈的優化集成應用,具有現實意義。


          二、我國污泥處理處置技術應用現狀


          污泥處理主要包括脫水及穩定化過程見圖1。由圖1可知,絕大多數污水處理廠的污泥處理處置工藝都采用了濃縮—混凝—機械脫水。此外,污泥堆肥,污泥消化和干化也有一定程度的應用。厭氧消化的主要優點為可以實現能量回收,且污泥性狀穩定,在發達國家應用較多,但是該技術在中國的污水處理廠的應用不到3%?,F場調查顯示,近2/3的厭氧消化設施不能正常工作。究其原因,主要是因為因污水處理不充分導致的污泥中無機物含量太高,缺乏資金,管理不善,擔心火災隱患等等。污泥堆肥是另一個有發展前景的處理技術,因為它能產生寶貴的肥料。然而,農業部對污泥農用的潛在健康風險一直特別關注。此外,相應的法律也嚴重制約了污泥肥料的應用。


          大多數城市污水處理廠污泥處理的不合格大多不利于污泥的最終處置。污泥處置的費用很高,若處理不當,將對環境造成污染。目前,衛生填埋仍是我國主要的處理方式。污泥焚燒和土地利用也有一定應用。


          三、污泥處理處置技術比較分析


          1.脫水


          污泥脫水是整個污泥處理工藝的一個重要的環節,其目的是使固體富集,減少污泥體積,為污泥的最終處置創造條件。為使污泥液相和固相分離,必須克服它們之間的結合力,所以污泥脫水所遇到的主要問題是能量問題。針對結合力的不同形式,有目的采用不同的外界措施可以取得不同的脫水效果。目前常用的污泥脫水設備主要有真空過濾機、帶式壓濾機、離心脫水機、板框壓濾機和回轉脫水機等。對于污泥脫水形式選擇的條件,主要根據污泥的理化性質、進泥含水率、脫水后泥餅含水率、占地、一次性投資和運行費用等,進行綜合比較考慮確定。


          為便于污泥進一步處理處置,我國有關部門要求將城市污水處理廠產生的污泥的含水率控制在60%以內。然而,目前尚缺少能耗較低、添加劑用量少、產能大且能對污泥連續進行處理的深度脫水設備。當前市場上出現的板框式深度脫水處理機在脫水方面能滿足相關的要求,但其壓榨時間較長(一個循環周期時間約3h 45 min)、不能連續出料、單臺設備處理能力小、設備使用壽命較短、技術有待完善等缺點限制了其進一步的推廣使用。


          2.固化劑穩定


          該技術為在原污泥中加入石灰及其他固化劑,與污泥產生化學反應放出大量熱,降低含水率。


          主要缺點:


          ?添加大量石灰、鋁基材料,污泥增量;


          ?污泥無法再次利用,只能填埋;


          ?運營成本較高130-150元/噸。


          3.污泥厭氧消化


          厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進行厭氧生化反應,分解污泥中有機物質的一種污泥處理工藝。厭氧消化是使污泥實現“四化”的主要環節。首先,有機物被厭氧消化分解,可使污泥穩定化,使之不易腐敗。其次,通過厭氧消化,大部分病原菌或蛐蟲卵被殺滅或作為有機物被分解,使污泥無害化。第三,隨著污泥被穩定化,將產生大量高熱值的沼氣,作為能源利用,使污泥資源化。另外,污泥經消化以后,其中的部分有機氮轉化成了氨氮,提高了污泥的肥效。污泥的減量化雖然主要借濃縮和脫水,但有機物被厭氧分解,轉化成沼氣,這本身也是一種減量過程。目前,全國污泥厭氧消化工程約有60個,正常運行的≤15個。


          厭氧消化技術的主要缺點有:


          (1)投資大,運營成本高、安全問題;


          (2)污泥需預熱耗費大量熱能,不能滿足維持自身需要;


          (3)產生大量沼渣,需再次處理;


          (4)甲烷氣體難以并入市政管網利用;


          (5)北方地區冬季無法運行;


          (6)安全隱患,占地比較大。


          4.污泥好氧堆肥


          污泥高溫好氧發酵,俗稱堆肥,是指好氧環境下,利用微生物使污泥得到穩定,同時反應過程產生的高溫能殺滅致病菌。經高溫好氧發酵后的產物,因含有豐富的有機質、氮、磷、鉀等營養物質和微量元素,在其有毒有害物質含量滿足國家相關標準的情況下,對農業、園林綠化和土壤改良是有益的,發酵產物的土地利用是國外普遍采用的處置方式;在其有毒有害物質含量不滿足國家相關標準的情況下,發酵產物因具有良好的吸附性和低含水率,也是垃圾填埋場良好的覆蓋材料。常用的工藝有自然堆肥、封閉式堆肥、滾筒堆肥、豎式多層堆肥等。目前,全國污泥好氧堆肥工程約有35個。


          好氧堆肥技術的主要缺點有:


          (1)污泥泥質不穩定,中重金屬難以穩定化,只能用作園林綠化用肥;


          (2)堆肥過程產生大量的臭氣,污染周邊環境。


          (3)加入大量秸稈等調理劑,不斷供氧,運行成本200元/t以上。


          5.污泥焚燒


          濕污泥干化后再直接焚燒應用得較為普遍,沒有經過干化的污泥直接進行焚燒不僅十分困難,而且在能耗上也是極不經濟的。以焚燒為核心的處理方法是最徹底的處理方法,它能使有機物全部碳化,殺死病原體,可最大限度地減少污泥體積,但是其缺點在于處理設施投資大,處理費用高,有機物焚燒會產生二噁英等劇毒物質。為防治焚燒產生二噁英等有害氣體,要求焚燒溫度高于850℃。焚燒后產生的焚燒灰可以改良土壤、筑路,制磚瓦、陶瓷、混凝土填料等。


          核心設備焚燒爐,主體設備為塔形,底部有多孔板,板上放置載熱體砂為燃燒床,塔內襯有耐火材料,氣體從底部通入,污泥進入后成沸騰流化狀態燃燒。目前全國污泥干化焚燒/協同工程約有15個。


          污泥焚燒技術的主要缺點有:


          (1)投資大、對鍋爐腐蝕嚴重,維護成本高;


          (2)含水率80%污泥熱值低,焚燒耗費大量能量,摻燒1噸多用標煤70 kg,運行成本高300-400元/t;


          (3)對尾氣排放影響較大,易產生二噁英等有害氣體。


          6. 污泥衛生填埋


          污泥衛生填埋簡單、易行、成本低,污泥又不需要高度脫水,適應性強。但是污泥填埋也存在一些問題,尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體,如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環境。填埋場產生的氣體主要是甲烷,若不采取適當措施會引起爆炸和燃燒。目前我國用于填埋的土地資源緊張,污泥填埋渠道將很快沒有出路。


          7. 污泥農用


          目前,對污泥土地利用的政策法規還不清楚,因此污泥的土地利用比例非常有限。污泥土地利用面臨的最大瓶頸是重金屬和持久性有機污染物。在重金屬控制方面,德國做得較好。1977年以后,德國的污泥中大部分重金屬都呈下降趨勢,銅、鎳等元素的含量最近幾年基本趨于穩定。究其原因,德國污泥處理費用較高,主要通過水費覆蓋,企業若想最大程度降低成本,必不可少的是做好污泥穩定化。并在此基礎上,將污泥進行土地利用,實現資源化。


          8.污泥的建材利用


          (1)污泥制取水泥質材料


          污泥含有大量的灰分,尤其是混凝法處理廢水的污泥中含有大量的Al、Fe等成分,是建筑材料可用的添加劑。不過在作為建筑材料之前,有關強度的提高、凝結特性和長期穩定性還需進一步研究。另外,成本高,而且人們對產品的安全產生憂慮。


          (2)污泥制陶粒


          輕質陶粒一般可做路基、混凝土骨料或花卉覆蓋材料使用。污泥制輕質陶粒的方法按原料不同可以分為兩種,一是用生活污泥或厭氧發酵污泥的焚燒灰造粒后燒結,這種方法20世紀80年代已趨成熟,并投入應用。利用焚燒灰制輕質陶粒需要單獨建設焚燒爐,污泥中的有機成分沒有得到有效利用。近年來開發了直接從脫水污泥制陶粒的新技術。


          目前來看,依靠某一種單一工藝,已很難滿足污泥處理處置要求。針對不同地區、不同污泥種類,綜合考慮氣候、區域特點、建設地條件等,把多種工藝巧妙結合,以達到最佳效果,是比較理想的選擇。在污泥處理工藝技術的選擇上,沒有最好的,只有最適合的。


          四、污泥處理處置的加強與改善措施


          改善管理政策和條例,并提高公眾對這一問題的認識:


          (1)確保污泥處理及處置充足的運營費用。在發達國家,污泥的處置成本包含在水價里,占比達到50%。此外,污泥處理項目必須與污水處理廠同步建設。


          (2)發展新技術與裝備。針對我國污泥產量大、含砂高、有機質低的特征,加快關鍵共性技術攻關,促進成套裝備及全產業鏈的優化集成應用;研究大型裝備,提高設備穩定性,降低故障率;開展污泥綜合解決技術路線的集成研究。


          (3)強化從污泥中回收能源和資源,包括污泥中磷的回收等。解決污染問題的同時,實現物質和能源的最大化回收;打破污泥土地利用的瓶頸是當前我國污泥處理處置的關鍵問題。污泥土地利用是一種經濟、可持續的污泥處理方式,在歐洲廣泛使用,但在中國卻很少。


          (4)推廣PPP模式有助于在污泥處置中加速政企聯合,為企業提供極廣闊的平臺,也是政府解決污泥處置環保問題的策略之一。


          (文章內容來源:水工業市場雜志 文:袁芳,李曉尚,王一軍,張俊昊。作者單位:中環保水務投資有限公司;湘潭中環污水有限公司)



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