污泥處理與資源化利用方案選擇

1、污泥處理與資源化利用方案選擇污水處理產(chǎn)生的大量污泥的任意堆放和投棄對環(huán)境造成了新的污染,如何妥善處置這些污泥已成為全球共同關(guān)注的課題,當(dāng)今的共識是將污泥視為一種資源加以有效利用,在治理污染的同時變廢為寶.1、污泥處理方法隨著海洋投棄被禁止,污泥棄置的比例正逐漸減少,同時土地填埋也受到越來越嚴(yán)格的限制,由于填埋需占用大量土地、消耗可觀的填埋費用且不能根治污染.在今后數(shù)年里美國的大局部污泥填埋場將關(guān)閉,歐盟也將規(guī)定填埋必須和燃燒相結(jié)合,只有燃燒灰才可以被填埋.人們已熟悉到污泥處理的優(yōu)先順序是減容、利用、廢棄1,污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化處理后作為資源回用已經(jīng)成為主流.污泥利用可分為土地利用和熱能利

2、用,具體方法包括堆肥、堿性穩(wěn)定化、熱干化、林醫(yī)箋1.1 堆肥堆肥是利用污泥中的微生物進(jìn)行發(fā)酵的過程.在污泥中參加一定比例的膨松劑和調(diào)理劑如秸桿、稻草、木屑或生活垃圾等,利用微生物群落在潮濕環(huán)境下對多種有機物進(jìn)行氧化分解并轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì).研究說明,經(jīng)過堆肥的污泥質(zhì)地疏松,陽離子交換量CE.顯著增加、容重減小、可被植物利用的營養(yǎng)成分增加、病原菌和寄生蟲卵幾乎全被殺滅4.目前采用的方法有靜態(tài)和動態(tài)堆肥兩種.有些地方仍沿用傳統(tǒng)的條形靜態(tài)通風(fēng)垛,一些興旺國家那么多采用現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)酵倉工藝,如日本至20世紀(jì)90年代末已建了35座污泥堆肥廠,其中最大的堆肥廠在北海道的札幌市,其發(fā)酵倉和生產(chǎn)線很具規(guī)模且機械

3、化自動化程度高2.國內(nèi)的唐山、常州等地也采用發(fā)酵倉處理污泥.1.2 堿性穩(wěn)定化堿性穩(wěn)定化是在污泥中參加石灰或水泥窯灰等堿性物質(zhì),使污泥pH12并保持一段時間,利用強堿性和石灰放出的大量熱能殺滅病原體、降低惡臭和鈍化重金屬,處理后污泥可直接施用于農(nóng)田.堿性穩(wěn)定化的兩個主要處理方法是N-ViroSoil和Agri-Soil方法.前者是在堿性穩(wěn)定后通過機械翻堆或其他方法使污泥快速枯燥,后者那么是在混合堿性物料后進(jìn)行堆肥.美國愛森技術(shù)公司開發(fā)了成套N-Viro設(shè)備并在美國、澳大利亞等地使用,其自動化程度高,處理濕污泥量可達(dá)50240t/d.1.3熱干化熱干化是利用熱能將污泥烘干.干化后的污泥呈顆?；蚍?/p>

4、末狀,體積僅為原來的1/51/4,而且由于含水率在10%以下微生物活性完全受到抑制而防止了產(chǎn)品發(fā)霉發(fā)臭,利于儲藏和運輸.熱干化過程的高溫滅菌作用很徹底,產(chǎn)品可完全到達(dá)衛(wèi)生指標(biāo)并使污泥性能全面改善,產(chǎn)品可作替代能源也可土地利用.20世紀(jì)90年代熱干化技術(shù)得到迅速開展,2000年世界干污泥產(chǎn)量已是1990年的10倍5.目前在設(shè)備市場技術(shù)領(lǐng)先的有奧地利的Andritz公司、比利時的Seghers公司和美國的Bio-Gro等,其設(shè)備可蒸發(fā)水量為0.510t/h相當(dāng)于處理含水率為20%勺濕?泥15300t/d,而且設(shè)備自動化程度高、平安性能好.熱干化按加熱方式可分為直接加熱和間接加熱,其中有代表性的是歐

5、洲最大的直接加熱污泥干化廠一一英國的Bransands可蒸發(fā)水量為7x5000kg/h以及世界最大的間接加熱干化廠一一西班牙的巴塞羅那可蒸發(fā)水量為4X5000kg/h.國內(nèi)的大連、秦皇島和徐州等地也開展了污泥熱干化生產(chǎn)的研究,都采用直接加熱方式.1.4燃燒通過燃燒可利用污泥中豐富的生物能來發(fā)電并使污泥到達(dá)最大程度的減容.燃燒過程中所有的病菌、病原體均被徹底殺滅、有毒有害的有機剩余物被氧化分解.燃燒灰可用作生產(chǎn)水泥的原料,使重金屬被固定在混凝土中而防止其重新進(jìn)入環(huán)境,缺乏之處在于燃燒過程中會產(chǎn)生二英等空氣污染物.目前應(yīng)用最廣的燃燒設(shè)備是流化床燃燒爐,當(dāng)污泥的含水率到達(dá)38%以上時就可不需要輔助燃

6、料直接燃燒6,污泥燃燒在日本和歐美較為普遍,日本有61%的污泥采用燃燒處理.另外目前正在開展一種新的熱能利用技術(shù)一一低溫?zé)峤?即在400500C、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是銅的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳?xì)浠衔?最終產(chǎn)物為油、碳、非冷凝氣體和反響水.熱解前的污泥枯燥就可利用這些低級燃料碳、氣和水的燃燒來提供能量,實現(xiàn)能量循環(huán)；熱解生成的油質(zhì)量上類似于中號燃料油還可用來發(fā)電.第一座工業(yè)規(guī)模的污泥煉油廠在澳大利亞柏斯,處理干污泥量可達(dá)25t/d6.2、污泥利用方案的選擇面對眾多的污泥利用方案,Bridle等提出用生命周期評價法即從環(huán)境衛(wèi)生平安、資源回收、資源

7、投入產(chǎn)出比和收益影響比四個方面評估污泥利用方案的可持續(xù)性7.因各地區(qū)的開展?fàn)顩r有差異,所得出的結(jié)論也不同,所以應(yīng)根據(jù)本地實際情況選擇適合的污泥利用方案.2.1 污泥利用的潛在風(fēng)險污泥利用需滿足嚴(yán)格的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),不能造成新的環(huán)境危害.污泥利用的環(huán)境問題是重金屬和氮對土壤、作物、水體的影響以及病原物污染,所以具有潛在風(fēng)險.污泥的熱能利用無疑是風(fēng)險最小的,而土地利用那么需嚴(yán)格治理,只有重金屬含量低于農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)才可用于農(nóng)作物,而且污泥肥的施用也需嚴(yán)格定量以限制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對水體的污染.至于病原物污染,熱干化的平安性較佳,因其高溫滅菌作用很徹底,產(chǎn)品可完全抑制微生物的活性；堿性穩(wěn)定化

8、根本上也能到達(dá)平安標(biāo)準(zhǔn)；堆肥那么缺乏以保證平安性8、9,因病原物仍有少量存活且產(chǎn)品的高含水率一般為30%40%可使病原物復(fù)活,故采用堆肥方案時需增強對堆肥質(zhì)量、場所和施用場地的治理.2.2 利用方法的比擬污泥土地利用可回收植物生長所需養(yǎng)分并且改善土壤的物理性質(zhì)降低容重、提升滲透性和保濕性,其收益是顯著的,但前提是污泥必須平安.燃燒既可回收熱能又可通過干儲提取油、氣等,不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工產(chǎn)品,具有工業(yè)化利用前景,因此當(dāng)污泥不能農(nóng)用或者污泥量大于農(nóng)用需求量時,燃燒也是一種選擇.歐洲將來有30%的污泥土地利用、70%熱能利用.而在所有方案中,無疑熱干化最具靈活性,對可農(nóng)用的污泥進(jìn)

9、行熱干化處理后可形成高質(zhì)量的顆粒肥,易撒播且適宜包裝上市銷售,對不可農(nóng)用的污泥無論直接燃燒或者干儲制油都需先熱干化處理,因此,熱干化適用于所有污泥,其產(chǎn)品用途也最廣泛.2.3 其他因素運行本錢及經(jīng)濟承受水平是方案選擇的重要因素之一.總體來說燃燒的本錢最高是其他工藝的24倍2,而其他方案的綜合本錢差異不顯著.堆肥化假設(shè)采用靜態(tài)條垛工藝那么本錢最低,但其生產(chǎn)周期長、占用土地多且對周圍環(huán)境的影響比擬嚴(yán)重；假設(shè)采用發(fā)酵倉那么設(shè)備投資和運行費用將增加,而且假設(shè)要制成復(fù)合肥還需烘干造粒設(shè)備,這樣其本錢優(yōu)勢就大大削弱了.因此,考察污泥利用的本錢時應(yīng)在統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境影響標(biāo)準(zhǔn)的根底上,從設(shè)備投資、運行費

10、用、地價、人力價格等多方面進(jìn)行綜合評估.污泥處理設(shè)施的選址是方案選擇的決定因素之一.一般而言,污泥宜就近處理以節(jié)省運輸費用和減少濕污泥運輸對沿途造成的污染.由于污泥處理過程中可能會帶來臭味、有毒有害氣體及病原體等環(huán)境問題,所以選址會對方案選擇產(chǎn)生決定性影響.如果污水處理廠遠(yuǎn)離城區(qū)并有閑置土地,那么堆肥不失為一種合理選擇.在生產(chǎn)用地緊張的情況下,熱干化顯得較有優(yōu)勢,它不僅占地面積很小,而且可以滿足嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)其尾氣經(jīng)嚴(yán)格除塵除臭后才排放,廠房內(nèi)的氣體也進(jìn)行除臭處理,即使在德國、瑞士等地也有污泥熱干化廠建在市區(qū)或旅游區(qū)內(nèi)的情形.各地區(qū)的實際情況決定了污泥產(chǎn)品的使用目的和要求不同,從而也導(dǎo)致了污泥處理利用方法的迥異.例如歐洲僅有1%的污泥用于堆肥,美國也只有4%5%,但在澳大利亞堆肥卻很受歡送尤其是堿性穩(wěn)定后堆肥8,如悉尼水處理集團污泥的25%用于堆肥、54%用于堿性穩(wěn)定化10,原因是澳大利亞許多土壤呈酸性.在美國東海岸污泥熱干化處理開展迅速,這是由于那里的污泥無法直接就近農(nóng)用,必須將其制成易于儲存和運輸?shù)念w粒肥上市銷售或運往西部佛羅里達(dá)州的柑橘農(nóng)場11.可見污泥處理后的性狀和用途會制約污泥利用方案的選擇,所以應(yīng)先作詳盡的市場調(diào)查,根據(jù)污泥