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城鎮污水廠污泥處理處置技術現狀與發展

來源: 網絡轉載 點擊數:0次 更新時間:2017-05-04

    我國大部分污水處理廠普遍將污水處理處置單元剝離開來,為了追求簡單的污水處理率,往往盡可能地簡化、甚至忽略污泥處理處置單元?!爸厮p泥”思想和污泥轉移的想象不符合科學發展觀的要求。為切實落實節能減排工作,需加快推進城鎮污水處理廠污泥安全處理處置。

                                        ——住房和城鄉建設部科技發展促進中心孔祥娟;重慶大學何強、柴宏祥

    隨著我國城鎮污水處理率的不斷提高,城鎮污水處理廠污泥產量也急劇增加。2008年,全國投運城鎮污水處理廠1529座,處理污水量233億m3,相比“十五”初期增加約一倍,產生含水率80的污泥約1600萬噸;預計到“十一五”末期,我國城鎮污水處理量可達到296億m3,污泥量還將大量增加。大量的污泥沒有得到安全處理處置,形勢異常嚴峻。

    城鎮污水處理廠污泥不僅含水量高,易腐爛,有強烈臭味,并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、汞等重金屬和二口惡英等難以降解的有毒有害及致癌物質。污泥未經處理隨意堆放,經過雨水的侵蝕和滲漏作用,極易對地下水、土壤等造成二次污染,直接危害人類身體健康。據不完全統計,目前全國城鎮污水處理廠的污泥只有10%左右通過堆肥制肥等技術處理處置后回用到土地、大約20%以上采用填埋、少量采用焚燒和建材利用等,其余大部分隨意外運、簡單填埋或堆放,給當地生態環境帶來了極不安全的隱患。污泥二次污染已成為我國新的環境問題,應引起高度重視。


一、城鎮污水處理廠污泥處理處置現狀

1、投運污泥處理處置項目基本情況

    據不完全統計,目前我國35個重點城市(拉薩正在建設污水處理廠,暫時未計)的城鎮污水處理廠污泥產量約2萬噸/日。投運的污泥處理處置項目中有污泥堆肥制肥項目11個,干化焚燒項目9個,建材利用項目1個。以上項目處置污泥規模4500多噸/日,約占總污泥量的23,其他基本都采用填埋或棄置堆放方式。

2、在建和擬建污泥處理處置項目基本情況

    在建和擬建項目63個,其中污泥堆肥制肥項目15個,干化焚燒項目20個,建材利用項目2個,衛生填埋項目26個。建成后可形成規模23000多噸/日的污泥處置能力。

3、存在的主要問題

    35個重點城市污泥處理處置主要存在以下問題:一是污泥大量采用填埋和棄置堆放方式,部分已造成生態環境的安全隱患、占用土地和填埋場運行困難等問題。二是缺少污泥處理處置的建設和運行經費,污水處理收費標準達不到污泥處置運行費用的要求。三是缺乏污泥處理處置建設和運行經驗,目前投運的堆肥制肥、干化焚燒和建材利用等項目大部分都是2008年下半年建成的。四是在熱電廠焚燒的污泥項目存在熱電設備故障檢修或因供電季節性波動停產或減產對污泥處置造成的影響。五是項目用地、資金配套、稅收、焚燒發電上網電價等政府扶植政策不完善。六是缺少相應的技術標準、規范和污泥處置專項規劃?!爸厮p泥”思想和污染轉移的現象不符合科學發展觀的要求。


二、污泥處理處置技術現狀

1、污泥處置技術現狀

    城鎮污水處理廠污泥處置應綜合考慮污泥泥質特征、地理位置、環境條件和經濟社會發展水平等因素,因地制宜地確定污泥處置方式。污泥處置是指處理后污泥的消納過程,處置方式主要有土地利用、填埋、建筑材料綜合利用等。

(1)污泥土地利用

    污泥土地利用的方式主要包括城市園林綠化利用、土地改良和農用利用等。污泥土地利用應符合國家及地方的標準和規定,鼓勵符合標準的污泥用于土地改良和園林綠化,允許符合標準的污泥限制性農用。

    污泥城市園林綠化指處理后的污泥用于人行道樹、灌木、花卉、草坪等栽培過程中作為肥料、基質和營養土。污泥用于園林綠化時,泥質應滿足《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》的規定和有關標準要求。污泥必須首先進行穩定化和無害化處理,并根據不同地域的土質和植物習性等,確定合理的施用范圍、施用量、施用方法和施用時間。

    污泥土地改良利用指處理后的污泥用于嚴重擾動土地的改良,包括采煤場,各種采礦業開采場、矸石場、露天礦坑、尾礦堆、取土坑、粉煤灰堆積場、森林采伐地、森林火災毀壞地、滑坡和其它天然災害需要恢復植被的土地等。污泥用于土地改良時,泥質應符合《城鎮污水處理廠污泥處置土地改良泥質》(cj/t291)的規定;并應根據當地實際,進行環境影響評價,經有關主管部門批準后實施。

    污泥農用時,污泥必須進行穩定化和無害化處理,并達到《農用污泥中污染物控制標準》(gb4284)和《城鎮污水處理廠污泥處置農用泥質》(cj/t309)等國家和地方現行的有關農用標準和規定。污泥衍生產品應通過場地適用性環境影響評價和環境風險評估,并經有關部門審批后方可實施。污泥農用應嚴格控制施用量和施用期限。

(2)污泥建筑材料綜合利用

    污泥建筑材料綜合利用技術研究及應用已成為熱點。污泥建筑材料綜合利用是指污泥的無機化處理,用于制作水泥添加料、制磚、制輕質骨料和路基材料等。

    目前,《城鎮污水處理廠污泥處置制磚用泥質污泥》標準已經頒布實施,規范了污泥制磚行業。同時,國家有關部門也在該領域設置了相關科研課題開展研發,國內多家科研院所和企業正在開展污泥建筑材料綜合利用的研究,并且已在廣東、浙江等地進行生產性試驗和投產。污泥建筑材料綜合利用應符合國家和地方的相關標準和規范要求,并嚴格防范在生產和使用中造成二次污染。

(3)污泥填埋

    污泥填埋分為污泥單獨填埋和與城市垃圾、工業垃圾混合填埋。該處置方法具有簡單、易行、成本低等優點。但是,污泥填埋也受土地約束以及受污泥填埋過程中產生的滲濾液和甲烷氣體等二次污染的影響。

    不具備土地利用和建筑材料綜合利用條件的污泥,可采用填埋處置。國家將逐步限制未經無機化處理的污泥在垃圾填埋場填埋。污泥填埋應滿足《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》的規定;填埋前的污泥需進行穩定化處理;橫向剪切強度應大于25kn/m2;填埋場應有沼氣利用系統,滲濾液能達標排放。

2、污泥處理技術現狀

    污泥處理技術應根據污泥處置要求和相應的泥質標準,選擇適宜的技術路線。

(1)污泥厭氧消化

    污泥厭氧消化通過把污泥中的有機物轉化為沼氣和二氧化碳,消減有機物含量,產生的沼氣進行綜合利用。污泥厭氧消化可以穩定污泥的泥性,降低污泥含水率,提高污泥的脫水效率。厭氧消化后污泥在園林綠化、農業利用前,還應按要求進行無害化處理。

    國家鼓勵城鎮污水處理廠采用污泥厭氧消化工藝,產生的沼氣應綜合利用。根據《城市污水處理及污染防治技術政策》(建城[2000]124號)要求:日處理能力在10萬m3以上的污水二級處理設施產生的污泥,宜采取厭氧消化工藝進行處理,產生的沼氣應綜合利用。目前,厭氧消化在實際工程中的應用主要包括污泥中溫厭氧消化、高負荷消化和兩級消化等,各種形式的污泥厭氧消化已在全國大型污水處理廠規?;瘧?。

(2)污泥高溫好氧發酵

    污泥高溫好氧發酵是采用剪枝、落葉等園林廢棄物和礱糠、谷殼、秸桿等農業廢棄物作為高溫好氧發酵添加的輔助填充料,利用自然界廣泛存在的細菌、放線菌、真菌等微生物,有控制地促進污泥中可生物降解的有機物向穩定的類腐殖質轉化的微生物學過程。污泥中各種有機物質在酶的作用下,轉化成小分子的有機化合物、對土壤有利的腐殖質,以及co2,氨、水和無機鹽等,使之成為可被植物吸收利用的化學形態。

    污泥高溫好氧發酵不斷地分解有機物,堆體溫度不斷升高,可達到50℃一60℃,將其中的病原菌和寄生蟲卵殺死,使之無害化。污泥高溫好氧發酵的產品稱為堆肥,可以用作土壤改良劑和有機肥料。

    污泥高溫好氧發酵應重視污泥重金屬污染問題,處理過程應防止臭氣污染,處理后的污泥含水率一般可低于40%。目前污泥高溫好氧堆肥技術已經在廈門、河南、山西等地規?;懂a運行。

(3)污泥脫水

    污泥脫水主要是將污泥中的吸附水、毛細水和細胞內水分離出來。污泥機械脫水主要包括:真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水等。污泥經脫水后其體積大幅度減小,降低了后續污泥處理處置的難度。一般大中型污水處理廠均采用機械脫水。

    近年來,污泥脫水技術得到了很大的發展,技術突破集中在污泥脫水前調理劑的研發和脫水機械設備的改進等方面。目前,采用污泥藥劑調理 機械脫水的技術,在濕污泥原泥中加入污泥調理劑破壞污泥絮體微生物結構并溶胞,分離出物理性結合水,使微生物的生物體的水分分離,最終使污泥中的結合水大部分轉化為自由態水,再通過機械脫水設備將自由態水分分離。該技術已在制革污水處理廠污泥處理中規?;瘧?處理后污泥含水率可低于50%。

(4)污泥石灰穩定干化

    采用石灰等無機藥劑對污泥進行調理,可以降低含水率,提高污泥橫向剪切力和衛生條件,有利于污泥的后續處置。污泥堿化穩定干化技術原理是使用生石灰穩定污泥,生石灰與水反應生成氫氧化鈣,在此過程中每公斤石灰可以化合0.32kg水、釋放1141kj的熱量,將溫度提升到

70℃,ph值提升到12以上,從而有效殺滅病原體,并分解有機物。污泥堿化穩定干化技術的控制性參數是污泥的ph及其保持時間。

    目前,國內已有不同形式和規模污泥采用石灰穩定干化法,經過處理后污泥含水率可以降低到70%左右,在自然界中堆放1個月后含水率繼續降低到60%左右,可以達到《生活垃圾填埋污染控制標準》和《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》的標準要求。

(5)污泥熱干化

    污泥熱干化后污泥的臭味、病原物、粘度、不穩定等負面特性得到顯著改善,降低了污泥含水率,節約了運輸成本,提高了污泥熱值。污泥熱干化過程分為污泥與熱載體直接接觸和熱量由換熱設備提供兩種,目前應用較多的有流化床干化、轉盤干燥、噴霧干化和空心槳葉式干化等工藝。

    采用污泥熱干化工藝應與利用余熱相結合,鼓勵利用污泥厭氧消化過程中產生的沼氣熱能、垃圾和污泥焚燒余熱、發電廠余熱或其他余熱作為污泥干化處理的熱源;不宜采用優質一次能源作為主要干化熱源;要嚴格防范熱干化可能產生的安全事故。

(6)污泥焚燒

    污泥焚燒是指污泥在一定溫度、氣相充分有氧的條件下,使污泥中的有機物質轉化為CO?、H2O N2等,反應過程中釋放出來的熱量用于維持反應的溫度條件。污泥焚燒一般采用流化床工藝,分為固定(鼓泡)流化床焚燒爐、循環流化床焚燒爐和回轉式流化床焚燒爐等。污泥焚燒的煙氣應進行處理,并滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》等有關規定。污泥焚燒的爐渣和除塵設備收集的飛灰應分別收集、儲存、運輸。國家鼓勵對符合要求的爐渣進行綜合利用;飛灰需經鑒別后妥善處置。污泥焚燒工藝在經濟較為發達的大中城市應用較廣,一般采用干化焚燒的聯用方式,提高污泥的熱能利用效率。

    近幾年,污泥焚燒技術發展迅速,污泥焚燒廠與垃圾焚燒廠合建,污泥作為低質燃料在火力發電廠焚燒爐、水泥窯或磚窯中混合焚燒等技術正在逐步走向成熟。


三、污泥處理處置技術發展趨勢

1、注重源頭減量的技術研發

    源頭減量是減輕污泥后續處理處置負荷的前提,在城市污水處理過程中進行污泥減量預計將是今后研究的一個方向。同時,諸如破壞污泥微生物細胞壁分離出自由態水分等降低污泥含水率的污泥減量技術也將是一項新的挑戰性研究課題。

2、突破節能降耗的技術障礙

    長期重視污水處理而忽略污泥處理處置的現狀,導致污泥處理處置技術相對發展緩慢。目前污泥處理處置運行能耗過高是影響污泥處理處置規?;茝V應用的一項限制性關鍵因素。預計今后在污泥處理處置的節能降耗技術方面將有較大的突破。

3、健全二次污染的防止技術

    在城鎮污水處理廠污泥處理處置各個環節,均存在不同程度的二次污染問題,目前的現有技術和工程應用對二次污染的重視程度普遍不夠。隨著社會進步和經濟發展,預計將有大量污泥處理處置二次污染防治新技術被研發和應用,形成與污泥處理處置工藝相配套的二次污染防治技術健全體系。

4、發展循環利用的運行模型

    在國家土地資源日益緊缺和建設資源節約型、環境友好型社會的大背景下,發展污泥循環處理利用的運行模式是大勢所趨。污泥土地利用和建材綜合利用將成為研究熱點,前者的技術難點在于污泥中重金屬的去除和土地利用泥質的保證,后者在于運行能耗的降低和諸如二口惡英控制等二次污染防治技術的成熟。



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