城市污泥的綜合利用

1、城市污泥的綜合利用城市污泥的綜合利用污泥是污水處理廠對(duì)污水進(jìn)行處理過(guò)程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)以及由污水表面漂出的浮沫形成的殘?jiān)?。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城市人口的增加，工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多，污泥的產(chǎn)量迅速增加。大量積累的污泥，不僅將占用大量土地，而且其中的有害成分如重金屬、病原菌、寄生蟲(chóng)卵、有機(jī)污染物及臭氣等將成為嚴(yán)重影響城市環(huán)境衛(wèi)生的公害。如何科學(xué)妥善地處理處置污泥是全球共同關(guān)注的課題，當(dāng)今的共識(shí)是將污泥視為一種資源加以有效利用，在治理污染的同時(shí)變廢為寶。一、污泥的分類(lèi)與性質(zhì)一、污泥的分類(lèi)與性質(zhì) (一一)污泥的分類(lèi)污泥的分類(lèi) 污泥的種類(lèi)很多，按來(lái)源可分為給水污泥、生活污水污泥、工業(yè)廢水污

2、泥。按分離過(guò)程可分為沉淀污泥(包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化學(xué)沉淀污泥)、生物處理污泥(包括腐殖污泥、剩余活性污泥)。按污泥成分及性質(zhì)可分為有機(jī)污泥、無(wú)機(jī)污泥；親水性污泥、疏水性污泥。按不同處理階段可分為生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水干化污泥、干燥污泥、污泥焚燒灰等。 (二二)污泥的性質(zhì)污泥的性質(zhì)污泥性質(zhì)是選擇污泥處理、處置及利用技術(shù)的重要基礎(chǔ)資料。污泥性質(zhì)取決于污水水質(zhì)、處理工藝和工業(yè)廢水密度等多種因素。一般說(shuō)來(lái)，污泥具有以下性質(zhì)。有機(jī)物含量高(一般為固體量的60-80)，容易腐化發(fā)臭，顆粒較細(xì)，密度較小，含水率高且不易脫水，是呈膠狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)。污泥中含有植物營(yíng)養(yǎng)素、蛋白質(zhì)、脂肪及腐

3、殖質(zhì)等，營(yíng)養(yǎng)素主要包括氮、磷(以P2O5記)、鉀(以K2O記)。 污泥的碳氮質(zhì)量比(C/N)較為適宜，對(duì)硝化有利。污泥中的有機(jī)物是消化處理的對(duì)象，其中一部分是易被或能被消化分解的，分解產(chǎn)物主要是水、甲烷和二氧化碳；另一部分是不易或不能被消化分解的，如纖維素、乙烯類(lèi)、橡膠制品及其他人工合成的有機(jī)物等。 污泥具有燃料價(jià)值，污泥的主要成分是有機(jī)物，可以燃燒。 由于城市污水中混有醫(yī)院排水及某些工業(yè)廢水(如屠宰場(chǎng)廢水)，所以污泥中常含有大量的細(xì)菌和寄生蟲(chóng)卵。 由于工業(yè)污水進(jìn)入城市污水處理系統(tǒng)，污泥中含有多種重金屬離子。在污泥各種水溶性重金屬中，Cd、Cu、Pb濃度較高，酸溶性中，Cd濃度最高，其濃度順序

4、為CdCuPbHg。二、污泥的處理及綜合利用二、污泥的處理及綜合利用 (一一)污泥的處理污泥的處理污泥的處理包括污泥的濃縮、消化和脫水。 1污泥的濃縮污泥的濃縮污泥中所含水分大致分為四類(lèi)：顆粒間的空隙水，約占污泥水分的70；污泥顆粒間的毛細(xì)管水，約占20；顆粒的吸附水及顆粒內(nèi)部水約占1。污泥脫水的對(duì)象是顆粒間的空隙水。污泥濃縮的目的就是降低污泥中的水分，縮小污泥的體積，減少消化池的容積和加溫污泥所需的熱量，為污泥脫水、利用與處置創(chuàng)造條件，但仍保持其流體性質(zhì)。濃縮后污泥含水率仍高達(dá)90以上，可以用泵輸送。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮法3種。2污泥的消化污泥的消化 污泥的消化是

5、在人工控制條件下，通過(guò)微生物的代謝作用使污泥中的有機(jī)物穩(wěn)定化。污泥中有機(jī)物含量很高，宜采用厭氧法處理，即在厭氧的條件下，污泥中的有機(jī)物被微生物分解為較低分子有機(jī)物，最終轉(zhuǎn)化成為甲烷、氨、二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物和氣體。通過(guò)厭氧消化，既分解了有機(jī)物，還獲得了一種很好的燃料沼氣。 厭氧消化工藝流程主要有標(biāo)準(zhǔn)消化法、高負(fù)荷消化法、兩級(jí)消化法和厭氧接觸消化法等。 3污泥的脫水污泥的脫水 污泥經(jīng)濃縮處理后，含水率約為90，體積仍很大。為了滿(mǎn)足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，綜合利用或進(jìn)一步處理的要求，必須充分地脫水而減量化，使污泥可以當(dāng)作固態(tài)物質(zhì)來(lái)處理。 污泥脫水包括自然干化與機(jī)械脫水。在機(jī)械脫水時(shí)，為了改善污泥的脫水性能，常采

6、用污泥消化法或化學(xué)調(diào)理法等對(duì)污泥進(jìn)行處理后再脫水。(二二)污泥的綜合利用污泥的綜合利用 污泥是一種很有利用價(jià)值的潛在資源，隨著工業(yè)和城市的發(fā)展，污水處理率的提高，其產(chǎn)生量必然越來(lái)越大。目前，污泥處置的主要方式有填埋、投海、焚燒和土地利用。這些方法都能容納大量的污泥，是污泥處置的有效途徑，但其中也存在諸多問(wèn)題。為了充分利用污泥資源，減輕環(huán)境公害，世界上許多國(guó)家都在大力發(fā)展污泥處理處置和資源化利用的各種技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1污泥的農(nóng)田林地利用污泥的農(nóng)田林地利用 污泥中含有的氮、磷、鉀、微量元素等是農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分；有機(jī)腐殖質(zhì)(初沉池污泥含33，消化污泥含35，活性污泥含4

7、1，腐殖污泥含47)是良好的土壤改良劑；蛋白質(zhì)、脂肪、維生素是有價(jià)值的動(dòng)物飼料成分。(1)生產(chǎn)堆肥生產(chǎn)堆肥依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程叫作堆肥化，其產(chǎn)物稱(chēng)為堆肥。將污泥與調(diào)理劑及膨脹劑在一定的條件下進(jìn)行好氧堆漚，即是污泥的堆肥化?，F(xiàn)代堆肥化大多指好氧快速堆肥過(guò)程。污泥堆肥過(guò)程的主要技術(shù)措施比較復(fù)雜，主要包括：調(diào)解堆料的含水率和適當(dāng)?shù)腃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)?？刂七m宜的溫度和pH。堆肥的一般工藝流程如圖7-6所示，主要分為前處理，一次發(fā)酵，二次發(fā)酵和后處理四個(gè)階段(2)生產(chǎn)復(fù)混肥生產(chǎn)復(fù)混肥 污

8、泥堆肥產(chǎn)品可與市售的無(wú)機(jī)氮、磷、鉀化肥配合生產(chǎn)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥。它集生物肥料的長(zhǎng)效、化肥的速效和微量元素的增效于一體，在向農(nóng)作物提供速效肥源的同時(shí)，還能向農(nóng)作物根系引植有益微生物，充分利用土壤潛在肥力，并提高化肥利用率；另外，還可根據(jù)不同土壤的肥力和不同作物的營(yíng)養(yǎng)需求，合理設(shè)計(jì)復(fù)混肥各組分的比例，生產(chǎn)通用復(fù)混肥及針對(duì)不同作物的專(zhuān)用復(fù)混肥。2回收能源回收能源污泥的主要成分是有機(jī)物，其中一部分能夠被微生物分解，產(chǎn)物是水、甲烷(CH4)和二氧化碳；另外干污泥具有熱值，可以燃燒，所以可以通過(guò)直接燃燒、制沼氣及制燃料等方法，回收污泥中的能量。 (1)利用污泥生產(chǎn)沼氣利用污泥生產(chǎn)沼氣沼氣是有機(jī)物在厭氧細(xì)菌的

9、分解作用下產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體，是一種比較清潔的燃料。沼氣中甲烷的體積分?jǐn)?shù)約50-60，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為30左右，另外還有一氧化碳、氫氣、氮?dú)?、硫化氫和極少量的氧氣。1 m3沼氣燃燒發(fā)熱量相當(dāng)于1kg煤或0.7 kg汽油。污泥進(jìn)行厭氧消化即可制得沼氣。(2)通過(guò)焚燒回收熱量通過(guò)焚燒回收熱量 污泥中含有大量的有機(jī)物和一定的木質(zhì)素纖維，脫水后有一定的熱值。污泥的燃燒熱值與污泥的性質(zhì)有關(guān) 可以看出，干化污泥作為燃料的開(kāi)發(fā)潛力大。通過(guò)焚燒既可以達(dá)到最大限度的減容，又可以利用熱交換裝置回收熱量，用來(lái)供熱發(fā)電。但在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二次污染問(wèn)題，如廢氣中含SOx、NOx、HCl，殘?jiān)亟饘俚取?/p>

10、 脫水污泥的含水率高于75，如此高的含水率不能維持焚燒過(guò)程的進(jìn)行，所以焚燒前應(yīng)對(duì)污泥進(jìn)行干燥處理，使污泥的含水率符合不同焚燒設(shè)備的要求。 最主要的焚燒設(shè)備有立式多層爐、回轉(zhuǎn)窯爐、噴射焚燒爐等，應(yīng)用最廣泛的是流化床焚燒爐。流化床焚燒爐的優(yōu)點(diǎn)是焚燒時(shí)固體顆粒激烈運(yùn)動(dòng)，顆粒與氣體間的傳熱、傳質(zhì)速率快，所以處理能力大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。缺點(diǎn)是廢物破碎后才能入爐。 污泥焚燒的熱量可以用來(lái)生產(chǎn)蒸汽，供熱采暖或發(fā)電。另外還可用污泥與煤混合，制成污泥煤球等混合燃料。(3)低溫?zé)峤獾蜏責(zé)峤?低溫?zé)峤馐悄壳罢诎l(fā)展的一種新的熱能利用技術(shù)。即在400-500，常壓和缺氧條件下，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬(尤其

11、是銅)的催化作用將污泥中的脂類(lèi)和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳?xì)浠衔?，最終產(chǎn)物為燃料油、氣和炭。熱解前的污泥干燥就可利用這些低級(jí)燃料的燃燒來(lái)提供能量，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)；熱解生成的油還可以用來(lái)發(fā)電。3建材利用建材利用污泥中的無(wú)機(jī)成分與有機(jī)成分可以分別被利用制造建筑材料。 (1)污泥制磚污泥制磚污泥制磚的方法有兩種，一種是干污泥直接制磚，另一種是用污泥焚燒灰制磚。用干污泥直接制磚時(shí)，應(yīng)該在成分上做適當(dāng)調(diào)整，使其成分與制磚黏土的化學(xué)成分相當(dāng)。當(dāng)污泥與黏土按質(zhì)量比1：10配料時(shí)，污泥磚基本上與普通紅磚的強(qiáng)度相當(dāng)。將污泥干燥后，對(duì)其進(jìn)行粉碎以達(dá)到制磚的粒度要求，摻入黏土與水，混合攪拌均勻，制坯成型焙燒。 利用污泥焚燒灰制

12、磚，其燒灰的化學(xué)組成與制磚黏土的化學(xué)組成比較見(jiàn)下表。(2)生產(chǎn)水泥生產(chǎn)水泥水泥熟料的煅燒溫度為1450左右。生產(chǎn)水泥時(shí)，污泥中的可燃物在煅燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，可以在煅燒水泥熟料時(shí)得到充分利用。污泥焚燒灰的成分與水泥原料相近，可作為生產(chǎn)水泥原料加以利用。污泥中的重金屬元素在熟料燒成過(guò)程中參與了熟料礦物的形成反應(yīng)，被結(jié)合進(jìn)熟料晶格中。因此，用污泥作為原料生產(chǎn)水泥，除可實(shí)現(xiàn)資源、能源的充分利用，還可將其中的有毒有害物質(zhì)中和吸收，使危害盡可能減少，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。污泥生產(chǎn)水泥有兩種方式：生產(chǎn)生態(tài)水泥和代替黏土質(zhì)原料生產(chǎn)水泥。用污泥焚燒灰、下水道污泥、石灰石及適量黏土為原料生產(chǎn)的水泥叫生態(tài)水泥。污泥

13、具有較高的燒失量，扣除燒失量后其化學(xué)成分與黏土原料相近。通過(guò)生料配料計(jì)算，證明其理論上可以替代30的黏土質(zhì)原料。(3)制生化纖維板制生化纖維板 活性污泥中的有機(jī)成分粗蛋白(約占3040)與酶等大多屬于球蛋白，能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液。在堿性條件下，加熱、干燥、加壓后會(huì)發(fā)生一系列的物理、化學(xué)性質(zhì)的改變，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的變性作用。利用這種變性作用能制成活性污泥樹(shù)脂(又稱(chēng)蛋白膠)，與纖維合起來(lái)，壓制成板材。 生化纖維的物理力學(xué)性能，可達(dá)到國(guó)家三級(jí)硬質(zhì)纖維板的標(biāo)準(zhǔn)，能用來(lái)制造建筑材料或制造家具。利用活性污泥制造生化纖維板，在技術(shù)上是可行的。但在實(shí)際制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氣味，需要脫臭措施。板材成品仍還有一些氣味，且強(qiáng)度有待提高。當(dāng)污泥的性質(zhì)不同時(shí)，