污泥資源化利用及發(fā)展前景.doc

I 目錄目錄 目錄 I 摘要 II 一 前言 1 二 國內(nèi)外污泥處置現(xiàn)狀 1 三 國內(nèi)外污泥處置方法概述 2 四 污泥資源化利用技術(shù) 2 4 1 污泥堆肥 2 4 2 污泥消化制沼氣 4 4 3 污泥燃料化技術(shù) 5 4 3 1 HERS 法 6 4 3 2 SF 法 7 4 4 污泥的建材利用 8 4 5 活性污泥做黏結(jié)劑 10 4 6 剩余污泥制可降解塑料 11 4 7 污泥低溫?zé)峤庵迫剂嫌?11 五 展望 12 參考文獻(xiàn) 14 II 摘要摘要 城市污泥是污水處理廠污水處理的必然產(chǎn)物 這種廢棄物的處理處置是污水處理后不 可回避的問題 隨著污水處理率的不斷提高 污水處理廠的數(shù)目成倍增長 城市污泥的產(chǎn) 量也急劇增加 城市污泥處置的矛盾變得日益突出 由于城市污泥具有容量大 不穩(wěn)定 易腐敗 有惡臭 有毒有害等特點(diǎn) 因此必須對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硖幹?使其變廢為寶 轉(zhuǎn)化為可被人類利用的資源 污泥處理技術(shù)大致可歸結(jié)為兩大類 一是拋棄型技術(shù) 污泥作為廢物不利用 二是資 源化技術(shù) 充分利用污泥中的有用成分 實(shí)現(xiàn)變廢為寶 后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針 有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟(jì) 近年來得到廣泛關(guān)注 本文在閱讀大量中外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上 闡 述了污泥的資源化利用方式 即污泥的堆肥化技術(shù) 消化制沼氣 燃燒化技術(shù) 建材化利 用等 通過這些方法實(shí)現(xiàn)污泥的變廢為寶 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 污泥 污泥資源化 污泥穩(wěn)定化 1 一 前言一 前言 隨著污水處理設(shè)施的普及 處理率的提高和處理深度的深化 污水廠污泥產(chǎn)量將有較 大的增長 由此引起的二次污染已不容忽視 因此合理的處理處置污泥 已經(jīng)成為城市污 水廠和相關(guān)部門必須引起重視的問題 污水處理廠污泥穩(wěn)定化處理 安全處置和合理利用問題 已經(jīng)成為我國污水處理行業(yè) 發(fā)展的瓶頸 據(jù)統(tǒng)計(jì) 目前僅有 10 的污泥通過堆肥 制肥回用到土地 少量被焚燒或用 于制作建材 仍有超過 75 的污泥尚需實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化和安全妥善處理處置 二次污染隱患嚴(yán) 重 1 尤其是污水廠污泥中含有重金屬 致病菌 寄生蟲卵等危害人類健康的有機(jī)物 處 理不當(dāng)將引起較大的環(huán)境污染 未來國家將通過技術(shù)引導(dǎo) 資金支持并落實(shí)各級政府責(zé)任 提高對污泥處理處置的重 視程度和工作力度 將污泥處置設(shè)施作為污水處理綜合系統(tǒng)的必要組成部分加以同步建設(shè) 消除污水處理過程中的二次污染隱患 在穩(wěn)定 安全的前提下 努力提高污泥的資源化利 用水平 城市污泥處理處置現(xiàn)狀及處置方法概述 二 國內(nèi)外污泥處置現(xiàn)狀二 國內(nèi)外污泥處置現(xiàn)狀 污泥具有含水率高 含有重金屬 病原菌 寄生蟲 有機(jī)污染物以及豐富的氮 磷 鉀等營養(yǎng)元素的特點(diǎn) 污泥的處置方式主要有土地利用 衛(wèi)生填埋 焚燒 填海等 各國 根據(jù)自己的實(shí)際情況來選擇某種較為合適的處理方法 美國 14 采用衛(wèi)生填埋 22 焚燒 56 5 土地利用 7 5 采取其他方式處理 英國 10 衛(wèi)生填埋 30 焚燒 58 土地利用 2 采取其他方式 法國 19 衛(wèi)生填埋 14 焚燒 65 土地利用 2 采取其他處理方式 日本 5 衛(wèi)生填埋 32 7 焚燒 61 7 土地利用 0 6 采取其他方式 歐洲 48 衛(wèi)生填埋 7 填 海 7 8 焚燒 34 土地利用 3 2 采取其他方式 1 在我國 由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的原因 目前污泥尚無穩(wěn)定合理的出路 主要以農(nóng)肥的形 式用于農(nóng)業(yè) 在建成的污水處理廠中約有 90 沒有污泥處理的配套設(shè)施 60 以上的污泥 未經(jīng)任何處理就直接農(nóng)用 而消化后的污泥也由于未進(jìn)行無害化處理不符合污泥農(nóng)用衛(wèi)生 2 標(biāo)準(zhǔn) 有些地方 由于不合理使用污泥造成重金屬 有機(jī)物污染以及病蟲害等 導(dǎo)致嚴(yán)重 的食品污染問題 直接危及人體健康 我國城市水污染控制普遍存在的問題是 重污水處理 而輕污泥處理處置 在我國 的城市水污染治理中 污水廠污泥處理處置費(fèi)用約占工程投資和運(yùn)行費(fèi)的 24 45 而發(fā) 達(dá)國家如美國與歐洲已占污水處理廠總投資的 50 70 2 三 國內(nèi)外污泥處置方法概述三 國內(nèi)外污泥處置方法概述 國外大多數(shù)國家的污泥采用焚燒 填埋 堆肥農(nóng)用等實(shí)用性方法 如 2 美國 目前污 泥土地利用已經(jīng)代替填埋成為最主要的污泥處置方式 重心從處置改變到利用 歐洲的盧 森堡 葡萄牙 西班牙 英國 瑞典 荷蘭 比利時等大多數(shù)國家的污泥處置主要用于農(nóng) 業(yè) 希臘 德國 意大利等國家的污泥處置主要采用填埋 日本 奧地利等國家污泥處置 主要采用焚燒 采用何種污泥處置方法 減小體積 提高干度都是污泥處理難以回避的重要環(huán)節(jié) 同 時也應(yīng)均衡地兼有環(huán)境生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益 從環(huán)境污染 衛(wèi)生安全和經(jīng)濟(jì)有效等方面考慮 無論哪種處置方法都有利弊 一種有效的 適合本地具體情況的污泥處置方法應(yīng)為對環(huán)境 經(jīng)濟(jì) 社會效益兼具的方法 我國和發(fā)達(dá)國家在技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上尚有一定的差 距 污泥的性質(zhì)也與國外不盡相同 因而必須尋求適合我國具體情況的污泥處理處置方法 4 四 污泥資源化利用技術(shù)四 污泥資源化利用技術(shù) 4 14 1 污泥堆肥污泥堆肥 污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì) 氮 磷 鉀等植物需要的養(yǎng)分 其含量高于常用牛羊豬糞 等農(nóng)家肥 可以與菜籽餅 棉籽餅等優(yōu)質(zhì)的有機(jī)農(nóng)肥相媲美 8 但是污泥中往往也含有有 害成分 因此在土地利用之前 必須對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化 無害化處理 如好氧與厭氧消化 堆肥化等 其中堆肥化處理是較多采用的一種方法 6 堆肥化是利用微生物的作用 將不穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì) 并使揮 發(fā)性有機(jī)質(zhì)含量降低 減少臭氣 物理性狀明顯改善 如水含量降低 呈疏松 分散 粒 3 狀 便于貯存 運(yùn)輸和使用 高溫堆肥還可以殺滅堆料中的病原菌 蟲卵和草籽 使堆 肥產(chǎn)品更適合作為土壤改良劑和植物營養(yǎng)源 我國農(nóng)村利用雜草 秸稈等和禽獸糞便混合 制成有機(jī)肥料的做法已有很長的歷史 但這種堆肥過程主要靠自然通風(fēng)或表面擴(kuò)散向堆料供氧 由于供氧不充分 不能作為大規(guī) 模處理處理 生產(chǎn)高質(zhì)量堆肥產(chǎn)品的手段 5 現(xiàn)代堆肥化制好氧快速堆肥過程 污泥堆肥 過程的主要技術(shù)措施比較復(fù)雜 主要包括 調(diào)整堆料的含水率和適當(dāng)?shù)?C N 比 選擇填充 料改變污泥的物理性狀 建立合適的通風(fēng)系統(tǒng) 控制適宜的溫度和 pH 值等 典型工藝 污泥與垃圾混合堆肥工藝 污泥與垃圾的混合堆肥工藝也是堆肥處理的一種方法 它充分利用污泥含水率高 70 80 含有豐富的氮 磷 鉀等農(nóng)作物不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì) 而城市垃圾含水率 低 30 40 有機(jī)物較多的特點(diǎn) 按一定的比例進(jìn)行混合 通過好氧高溫發(fā)酵和厭氧 中溫發(fā)酵 殺死致病菌與寄生蟲卵 并保留著植物生長土壤所需要的氮 磷 鉀等營養(yǎng)物 質(zhì)的含量 形成良好的腐殖土 堆肥 污泥與垃圾的混合堆肥技術(shù)具有經(jīng)濟(jì) 簡便 可資源化的優(yōu)點(diǎn) 其工藝流程框圖如下 污泥與垃圾堆肥法是通過機(jī)械設(shè)備對污泥與垃圾混合物料進(jìn)行好氧高溫發(fā)酵 再自然 堆放厭氧中溫發(fā)酵的一種方法 主要包括 污泥與垃圾前處理 好氧高溫發(fā)酵 厭氧中溫 發(fā)酵 后處理等四部分 1 污泥與垃圾的前處理 實(shí)際上是以垃圾用作污泥的分散劑 混合均勻 進(jìn)入后續(xù)工藝 污泥與垃圾混合重量 比為 3 7 混合后最佳含水率為 45 55 在實(shí)際應(yīng)用中 可通過檢測混合物料的含水率 調(diào)整污泥與垃圾的混合重量比 2 好氧高溫發(fā)酵 4 經(jīng)處理后的混合物料進(jìn)入達(dá)諾式滾筒 在運(yùn)行過程中 滾筒不斷轉(zhuǎn)動 使筒內(nèi)混合物 料進(jìn)行一系列的物理和生物作用 即一邊混合摩擦 一邊進(jìn)行發(fā)酵 3 自然堆放厭氧中溫發(fā)酵 經(jīng)達(dá)諾式滾筒好氧發(fā)酵后的物料自然堆積 每堆物料重量約 30 50 噸 將剩余的 可分解有機(jī)物緩慢氧化 這期間 物料內(nèi)部屬于中溫厭氧發(fā)酵 完成穩(wěn)定與腐熟所需要的 自然堆放厭氧中溫發(fā)酵周期為 20 25 天左右 15 4 堆肥的后處理 熟化后的物料經(jīng)過篩選 造粒 烘干 打包等過程 完成污泥與垃圾混合堆肥工藝的 全過程 這個工藝是由中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院海南分院設(shè)計(jì) 在甘肅省某個污水處理廠 已經(jīng)正式運(yùn)行 并已取得不錯的應(yīng)用效果 4 24 2 污泥消化制沼氣污泥消化制沼氣 污泥厭氧消化不僅是現(xiàn)在 而且也是未來應(yīng)用最為廣泛的污泥穩(wěn)定化工藝 厭氧消化 較其他穩(wěn)定化工藝獲得廣泛應(yīng)用的原因是它具有如下優(yōu)點(diǎn) 1 產(chǎn)生能量 甲烷 有時超過廢水處理過程所需的能量 2 使最終需要處置的污泥體積減少 30 50 3 消化完全時 可消除惡臭 4 殺死病原微生物 特別是高溫消化時 5 消化污泥容易脫水 含有有機(jī)肥效成分 適用于改良土壤 7 但當(dāng)處理廠規(guī)模較小 污泥數(shù)量少 綜合利用價值不大時 也可采用污泥好氧消化 它的主要優(yōu)點(diǎn)是 運(yùn)行操作比較方便和穩(wěn)定 處理過程需排出的污泥量少 但運(yùn)行費(fèi)用大 能耗多 在具體工程實(shí)踐中 污泥處理采用哪種工藝 厭氧消化還是好氧消化 應(yīng)視具體 情況而定 如污泥的數(shù)量 有無利用價值 運(yùn)轉(zhuǎn)管理水平的要求 運(yùn)行管理與能耗 處理 場地大小等 有機(jī)污泥經(jīng)消化后 不僅有機(jī)污染物得到進(jìn)一步的降解 穩(wěn)定和利用 而且污泥數(shù)量 減少 在厭氧消化中 按體積計(jì)約減少 1 2 左右 污泥的生物穩(wěn)定性和脫水性能大為改 善 這樣 有利于污泥再作進(jìn)一步的處置 5 污泥消化制沼氣的基本原理 利用無氧條件下生長與污水 污泥中的厭氧菌菌群的作用 使有機(jī)物經(jīng)過液化 氣化 而分解成穩(wěn)定物質(zhì) 病菌 寄生蟲卵被殺死 固體達(dá)到減量化和無害化的方法 對污泥進(jìn) 行厭氧消化制取沼氣 污泥消化過程分為兩個階段 污泥循環(huán)泵 初沉污泥 濃縮池 均質(zhì)池 污泥泵 熱交換 厭氧消化池 貯泥池 剩余污泥 濃縮機(jī)房 熱水循環(huán)泵 脫水機(jī)房 廢氣排放 鍋爐房 儲氣室脫硫塔 泥餅外運(yùn) 廢氣排放 燃燒塔 圖 2 污泥厭氧消化處理工藝流程 第一階段 酸性消化階段 高分子有機(jī)物首先在胞外酶的作用下 水解 液化 這一 過程把多糖水解成單糖 蛋白質(zhì)水解成肽和氨基酸 脂肪水解成丙三醇 脂肪酸 9 然后 滲入細(xì)胞體內(nèi) 在胞內(nèi)酶的作用下轉(zhuǎn)化為醋酸等揮發(fā)性有機(jī)物和硫化物 其過程中常有大 量的氫和少量的甲烷游離出來 第二階段 堿性消化階段 專性厭氧菌將消化過程第一階段由兼性厭氧菌產(chǎn)生的中間 產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物分解成二氧化碳 甲烷和氨 4 34 3 污泥燃料化技術(shù)污泥燃料化技術(shù) 隨著污泥量的不斷增加及污泥成分的變化 現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)逐漸不能滿足要求 例如燃燒含水率 80 的污泥 每噸污泥 干基 的輔助燃料需消耗 304 565L 重油 能耗 大 10 污泥填埋必須預(yù)先脫水到含水率至少小于 70 而達(dá)到這樣的含水率目前的污泥脫 水技術(shù)需要消耗大量的藥劑 既增加了成本 也增加了污泥量 土地還原是目前污泥消納 量最大的處理方法 但很多工業(yè)廢水中含有重金屬和有毒有害的有機(jī)物 不能作肥料或土 壤改良劑 因此尋找一種適合處理所有污泥 又能利用污泥中有效成分 實(shí)現(xiàn)減量化 無 6 害化 穩(wěn)定化和資源化的污泥處理技術(shù) 是當(dāng)前污泥處理技術(shù)研究開發(fā)的方向 污泥燃料 化被認(rèn)為是有望取代現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)最有前途的方法之一 污泥燃料化方法目前有兩種 一種是污泥能量回收系統(tǒng) 簡稱 HERS 法 Hyperion Energy System 第二種是污泥燃料化法 簡稱 SF 法 Sludge Fuel 11 4 3 14 3 1 HERSHERS 法法 HERS 法工藝流程如圖 1 所示 它是將剩余活性污泥和初沉池污泥分別進(jìn)行厭氧消化 產(chǎn)生的消化氣經(jīng)過脫硫后 用作發(fā)電的燃料 混合消化污泥林 離心脫水至含水率 80 加入輕溶劑油 使其變成流動行漿液 送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā) 然后經(jīng)過脫輕油 變成含水 率 2 6 含油率 0 15 的污泥燃料 輕油再返回到前端做脫水污泥的流動媒體 污泥燃料 燃燒產(chǎn)生的蒸汽一部分用來蒸發(fā)干燥污泥 多余用來蒸汽發(fā)電 HERS 法所用的物料是經(jīng)過機(jī)械脫水的消化污泥 污泥干燥采用的多效蒸發(fā)法一般是用 蒸發(fā)干燥法 不能獲得能量收益 而采用 CG 法可以有能量收益 污泥能量回收兩種方式 即厭氧產(chǎn)生消化氣和污泥燃燒產(chǎn)生熱能 然后以電力形式回收利用 7 圖 3 HERS 法工藝流程 4 3 24 3 2 SFSF 法法 SF 法工藝流程如圖 2 所示 它將未消化的混合污泥經(jīng)過機(jī)械脫水后 加入重油 調(diào)制 成流動漿液送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā) 然后經(jīng)過脫油 變成含水率約 5 含油率 10 以下 熱 值為 23027kJ 的污泥燃料 重油返回作污泥流動介質(zhì)重復(fù)利用 污泥燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽 作為污泥干燥的熱源和發(fā)電 回收能量 8 圖 4 SF 法工藝流程圖 HERS 法與 SF 法不同 一是前者污泥先經(jīng)過消化 消化氣和蒸汽發(fā)電相結(jié)合回收能量 后者不經(jīng)過污泥熱值降低的消化過程 直接將生成污泥蒸發(fā)干燥制成燃料 二是 HERS 法 使用的污泥流動媒體是輕質(zhì)溶劑油 黏度低 與含水率 80 左右的污泥很難均勻混合 蒸 發(fā)效率低 而 SF 法采用的是重油 與脫水污泥混合均勻 三是 HERS 法輕溶劑油回收率接 近 100 而 SF 法重油回收率較低 流動介質(zhì)要不斷補(bǔ)充 4 44 4 污泥的建材利用污泥的建材利用 污泥中除了有機(jī)物外往往還含有 20 30 的無機(jī)物 主要是硅 鐵 鋁和鈣等 因此 即使污泥焚燒去除了有機(jī)物 無機(jī)物仍以焚燒灰的形式存在 需要做填埋處置 如何充分 利用污泥中的有機(jī)物和無機(jī)物污泥的建材利用是一種經(jīng)濟(jì)有效的資源化方法 污泥建材化利用具有廢棄物利用和保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢 從 20 世紀(jì) 80 年代開始 國內(nèi)外 對污泥制建筑材料進(jìn)行可行性研究 并出現(xiàn)了一些成功的研究成果與工程應(yīng)用 日本大約 46 的污泥進(jìn)行建材化利用 世界上第一個大規(guī)模的生產(chǎn)污泥磚的工廠于 1991 年在日本東 京成立 日產(chǎn) 5500 塊污泥磚 消耗 15 噸污泥灰 重金屬浸出毒性檢測合格 日本東京市 自 20 世紀(jì) 80 年代中期 開始研究污泥制磚技術(shù) 現(xiàn)已通過燒結(jié)工藝規(guī)?；a(chǎn)污泥黏土 混合轉(zhuǎn) 污泥焚燒灰制地磚和混合土的填料等 新加坡理工大學(xué)利用污泥 石灰石和黏土 進(jìn)行黏結(jié)材料生產(chǎn) 經(jīng)煅燒 磨碎等生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)出優(yōu)于美國材料試驗(yàn)學(xué)會規(guī)定的建筑 9 水泥的標(biāo)準(zhǔn) 我國上海水泥廠利用水泥窖 采用污泥均化 儲存 磨碎 煅燒等技術(shù)生產(chǎn) 路線生產(chǎn)出符合國家規(guī)定的水泥熟料 且排放廢氣達(dá)到國家環(huán)保監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn) 我國湖南岳陽 化工廠總廠污水處理廠通過干污泥粉碎后 滲入黏土和水混合攪拌均勻 制坯成形并進(jìn)行 燒結(jié) 等污泥與黏土質(zhì)量比為 1 10 時 污泥磚強(qiáng)度可于普通紅磚相對 12 污泥的建材利用大致可歸結(jié)為以下方法 制輕質(zhì)陶粒 制熔融資材和熔融微晶玻璃 生產(chǎn)水泥等 制磚已經(jīng)很少應(yīng)用 過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產(chǎn)各種建材 近年來 為了減少投資 建設(shè)焚燒爐 充分利用污泥自身的熱值 節(jié)省能耗 直接利用污泥作原 料生產(chǎn)各種建材的技術(shù)已開發(fā)成功 污泥制輕質(zhì)陶粒的方法按原料不同可分為兩種 一是用生污泥或厭氧發(fā)酵污泥的焚燒 灰造粒后燒結(jié) 這種方法 20 世紀(jì) 80 年代已趨向成熟 并投入應(yīng)用 利用焚燒灰制輕質(zhì)陶 粒需要單獨(dú)建設(shè)焚燒爐 污泥中的有機(jī)成分沒有得到有效利用 近年來開發(fā)了直接從脫水 污泥制陶粒的新技術(shù) 脫水污泥 防塵 排氣燃燒 除塵 均化 干燥 部分燃燒 粉碎 混煉 造粒 燒結(jié) 冷卻 輕質(zhì)陶粒 輔料 外加劑 排氣處理設(shè)備 圖 5 污泥陶粒生產(chǎn)工藝流程 污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基 路面 混凝土骨料及地下管道的襯墊材料 但是以往的技術(shù)均以污泥焚燒灰做原料 投資大 污泥自身的熱值得不到充分利用 成本 高 阻礙了進(jìn)一步推廣應(yīng)用 近年來開發(fā)了直接用污泥植被熔融材料的技術(shù) 大大降低了 投資和運(yùn)行成本 提高了產(chǎn)品附加值 除了以上提到的污泥作為磚塊 陶瓷和水泥制造建材之外 在我國有人嘗試用污泥來 制纖維板 13 日本成功實(shí)現(xiàn)將下水道污泥焚燒灰制成玻璃 而用下水道污泥灰制瀝青在 日本將被大規(guī)模的應(yīng)用 10 總的來說 污泥建材利用在我國以及西方發(fā)達(dá)國家大多還處于研究及嘗試的階段 日 本在這方面走在了前面 已經(jīng)有許多工程實(shí)例 污泥建材利用的處置方法 無論從工藝角 度還是環(huán)保角度考慮都是可行的 從經(jīng)濟(jì)效益來考慮 日本已經(jīng)有成功運(yùn)行的工廠 產(chǎn)生 了良好的經(jīng)濟(jì)效益 故污泥的建材利用時一個起步不久 很有潛力的污泥處置及資源化的 方法 不僅解決了污泥慣用處理方式的費(fèi)用高 難處理 極易造成二次污染的問題 還使 得處理處置融入 循環(huán)經(jīng)濟(jì) 的體系 符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的 3R 原則之一 廢棄物的再循環(huán) Recycle 原則 14 最大限度地減少廢棄物排放 力爭做到排放的無害化 實(shí)現(xiàn)資源再 循環(huán) 我國是世界水泥第一生產(chǎn)大國 對照國外經(jīng)驗(yàn) 利用生產(chǎn)水泥消納廢物的潛力很大 目前我國水泥工業(yè)利用廢物例還不到 10 水泥生產(chǎn)中利用廢物主要是高爐水渣 粉煤灰 副產(chǎn)品石膏 爐渣煙塵 舊橡膠輪胎等 近年來 日本利用城市垃圾 污泥 焚燒灰和下 水道污泥為原料生產(chǎn)水泥獲得成功 用這種原料生產(chǎn)的水泥叫生態(tài)水泥 2001 年已建成 第一座生態(tài)水泥廠 年生產(chǎn)能力為 11 萬噸 一般認(rèn)為污泥作為生產(chǎn)水泥原料時 其含量 不得超過 5 按此估算 日本東京都污水處理廠的污泥可年產(chǎn) 200 萬噸生態(tài)水泥 由此 可知 污泥生產(chǎn)水泥既是污泥資源化利用的重要途徑 也是行之有效的方法 已引起國內(nèi) 外的高度重視 4 54 5 活性污泥做黏結(jié)劑活性污泥做黏結(jié)劑 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 我國現(xiàn)有城市污水處理廠日處理能力約為 600 萬噸 每年產(chǎn)生的污泥 量約為 100 多萬噸 再加上大型企業(yè)和石化廠的污水處理裝置 全國每年產(chǎn)生的污泥量十 分可觀 而與此同時我國有數(shù)千家小型合成氨廠 其中絕大多數(shù)采用黏結(jié)性較強(qiáng)的白泥或 石灰做氣化型煤黏結(jié)劑 通常將這類黏結(jié)劑制成的型煤成為白泥型煤或石灰炭化型煤 石 灰炭化型煤氣化反應(yīng)性好 但成型工藝復(fù)雜 石灰添加量較多 成本也高 影響工廠經(jīng)濟(jì) 效益 白泥型煤生產(chǎn)工藝較簡單 制成的型煤強(qiáng)度高 但型煤氣化反應(yīng)性差 灰渣殘?zhí)扛?蒸汽耗量大 是困擾生產(chǎn)廠家的一大難題 為此尋找一種黏結(jié)性高 成本低 型煤氣化反 應(yīng)好的黏結(jié)劑一直是化肥廠的一個重要課題 污泥本身含有有機(jī)物 如蛋白質(zhì) 脂肪和多 糖 具有一定的熱值 又有一定的黏結(jié)性能 活性污泥做黏結(jié)劑將無煙粉煤加工成型煤 而污泥在高溫氣化爐內(nèi)被處理 防止了污染 污泥作為型煤黏結(jié)劑 替代白泥可改善在高 11 溫下型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu) 提高了型煤的氣化反應(yīng)性 降低了灰渣中的殘?zhí)?提高炭轉(zhuǎn)化率 16 污泥既可以作為一種黏結(jié)劑 同時也是一種疏松劑 污泥的熱值也得到了利用 且 污泥處理量大 4 64 6 剩余污泥制可降解塑料剩余污泥制可降解塑料 1974 年有人從活性污泥中提取到一類可完成生物降解 具有良好加工性能和廣闊 應(yīng)用前景的新型熱塑材料 PHA 為利用活性污泥生產(chǎn) PHA 奠定了基礎(chǔ) 研究表明 活 性污泥經(jīng)過相關(guān)的培養(yǎng)后 可大幅度增加其中含有的可降解塑料 因此 利用剩余污泥 制備可降解塑料可有效地解決化學(xué)合成塑料所造成的 白色污染 既讓廢物得到了 利用又避免了對環(huán)境的二次污染 對環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展作出了一定的貢獻(xiàn) 創(chuàng)造了良 好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益 16 聚羥基烷酸 PHA 是許多原核生物在不平衡生長條件合成的胞內(nèi)能量和碳源貯藏性 物質(zhì) 是一類可完全生物降解 具有良好加工性能和廣闊應(yīng)用前景的新型熱塑材料 在化 學(xué)合成塑料所造成的 白色污染 日益嚴(yán)重的今天 PHA 作為合成塑料的理想替代品 已 成為微生物工程學(xué)研究的熱點(diǎn) 16 目前利用純鐘發(fā)酵生產(chǎn)是獲得 PHA 的主要途徑 但由 于生產(chǎn)成本過高制約了其大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用 因此 降低 PHA 的生產(chǎn)成本是大規(guī)模商業(yè) 化應(yīng)用 PHA 所需解決的首要問題 活性污泥是廢水處理系統(tǒng)中自然形成的微生物和有機(jī)物 的聚集體 1974 年有人從活性污泥中提取到 PHA 為利用活性污泥生產(chǎn) PHA 奠定了基礎(chǔ) 4 74 7 污泥低溫?zé)峤庵迫剂嫌臀勰嗟蜏責(zé)峤庵迫剂嫌?生物法污水處理過程中 不可避免的有一定量的污泥產(chǎn)生 污泥處理已經(jīng)成為污水處 理系統(tǒng)的重要組成部分 目前最常見的污泥處理方法是農(nóng)用 填埋和焚燒 由于前兩種方 法均需要一定的土地 而占總處理成本 25 50 的燃料費(fèi)用又使焚燒成為相當(dāng)昂貴的污泥 處理方法 16 因此 通過改善污泥的燃燒性質(zhì) 取得污泥燃燒的能量自身平衡是節(jié)約污 泥熱化學(xué)處理過程能源的有效途徑 污泥低溫?zé)峤馕勰酂峤馐抢梦勰嘀杏袡C(jī)物的熱不穩(wěn)定性 在無氧或缺氧條件下對其 熱解干餾 使有機(jī)物產(chǎn)生熱裂解 經(jīng)冷凝后產(chǎn)生利用價值較高的燃?xì)?燃油及固體半焦 產(chǎn)品具有已儲存 易運(yùn)輸及使用方便等優(yōu)點(diǎn) 污泥低溫?zé)峤猱a(chǎn)生的衍生油黏度高 氣味差 12 但發(fā)熱量可達(dá)到 29 42 1MJ kg 而現(xiàn)在使用的三大能源 及石油 天然氣 原煤的發(fā)熱 量分別為 41 87MJ kg 38 97MJ kg 20 93MJ kg 17 可見 污泥低溫?zé)峤庥途哂休^高的 能源價值 濃縮污泥 離心脫水 熱風(fēng)干燥 熱解質(zhì) 炭 蒸 汽 油 保濕分液冷凝 反應(yīng)水不冷凝氣體 圖 6 低溫?zé)峤庵朴头磻?yīng)過程 經(jīng)此過程污泥轉(zhuǎn)化為燃燒特性優(yōu)越的油 炭和可燃?xì)?過程所需的能量由產(chǎn)生的燃料 燃燒提供 剩余能量以燃料油的形式回收 此技術(shù)由 Bayer 和 Bridle 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究 Canada 進(jìn)行了中試研究 證明是一個能量自給有余的過程 有可觀的應(yīng)用前景 綜述 目前各種污泥資源化技術(shù)還存在或多或少的問題 在污泥農(nóng)用過程中 要考慮 到污泥中金屬和有機(jī)毒物的污染 以及病原體擴(kuò)散的危險 污泥施用中氮 磷等濃度過高 可能會污染周圍水體 污泥中過高的鹽分可抑制植物對養(yǎng)分的吸收 甚至傷害植物根系 18 在污泥作為建筑材料綜合利用時 要重視產(chǎn)品的質(zhì)量系數(shù) 保障其安全系數(shù) 確保符合國 家標(biāo)準(zhǔn) 另外 其他資源化技術(shù)如制吸附材料 制可生物降解塑料等技術(shù) 大部分仍然停 留在實(shí)驗(yàn)室階段 其技術(shù)原理及現(xiàn)場應(yīng)用有待進(jìn)一步研究和完善 五 展望五 展望 污泥處置是世界范圍內(nèi)關(guān)注的環(huán)境問題 如果處理不當(dāng)而隨意排入環(huán)境 不僅會造成 資源和能源的浪費(fèi) 而且有可能產(chǎn)生二次污染 危害人體健康 污泥處理處置技術(shù)的選擇 應(yīng)遵循穩(wěn)定化 無害化 減量化和資源化的原則 應(yīng)在考慮環(huán)境效益和社會效益的前提下 盡可能提高其經(jīng)濟(jì)價值 隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 新的污水處理廠將不斷建立 污泥排 放量必然會大量增加 根據(jù)我國國情 污泥的處理應(yīng)著眼于污泥的綜合利用 化害為利 變 廢為寶 所以污泥農(nóng)用資源化應(yīng)是未來發(fā)展的主要方向 為實(shí)現(xiàn)污泥的資源化和商品化利 13 用 需要注重有關(guān)污泥高效快速堆肥 污泥堆肥制造有機(jī) 無機(jī)復(fù)合肥等關(guān)鍵技術(shù)的 研究以及相關(guān)設(shè)備的研制開發(fā) 總之 污泥堆肥的商品化既可解決污泥的出路問題 又減少了污染 還具有良好的經(jīng) 濟(jì)效益和環(huán)境效益 在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)將是我國污泥處理的主要發(fā)展方向 今后 應(yīng)加強(qiáng)宏觀管理 研究和推廣經(jīng)濟(jì)上合理 技術(shù)上切實(shí)可行的實(shí)用技術(shù) 從而實(shí)現(xiàn)資源的 永續(xù)利用 走可持續(xù)發(fā)展的道路 14 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 污泥的處理方法和農(nóng)用資源化展望 胡玖坤 許景鋼 張丹 李淑芹 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院 2005 年 2 城市污水處理廠污泥處理處置探討 陳金錐 福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 2007 年 3 污泥處理與資源化利用方案選擇 楊小文 杜英豪 深圳市排水管理處 2002 年 4 寧波市城市污水處理廠污泥處置方案探討 包薇紅 宋賢英 寧波市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研