2019/4/2 13:50:14
污水處理廠每天都會產生大量的污泥,研究表明,污泥中含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬、鹽類等難降解的有毒有害物質,以及持久性有機污染物、環(huán)境持久性制藥污染物、多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機化合物、環(huán)境外來物質等,此外污泥中還含有大量的寄生蟲卵、病原微生物、病毒。
目前全國污泥處理處置規(guī)模巨大,但安全處置率低。對我國的環(huán)境存在巨大的威脅。那么如何對污泥進行處理處置呢?
在說污泥處理處置技術之前,先來了解一下污泥處理和處置的含義:
污泥處理(sludge handling or sludge treatment):污泥經單元工藝組合處理, 達到“減量化、穩(wěn)定化、無害化”目的的全過程。
污泥處置(sludge disposal):處理后的污泥,棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用, 能夠達到長期穩(wěn)定并對生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。
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一、污泥基礎知識
1、類型
原污泥(rawsludge):未經污泥處理的初沉淀污泥。二沉剩余污泥或兩者的混合污泥。
初沉污泥(primarysludge):從初沉淀池排出的沉淀物。
二沉污泥(secondeysludge):從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出的沉淀物。
活性污泥(activatedsludge):曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。
消化污泥(digestedsludge):經過好氧消化或厭氧消化的污泥,所含有機物質濃度有一定程度的降低,并趨于穩(wěn)定。
回流污泥(returnedsludge):由二次沉淀(或沉淀區(qū))分離出來,回流到曝氣池的活性污泥。
剩余污泥(excessactivatedsludge):活性污泥系統(tǒng)中從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出系統(tǒng)外的活性污泥。
污泥氣(sludgegas):在污泥厭氧消化時,有物分解所產生的氣體,主要成分為甲烷和二氧化碳,并有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。
2、污泥處理類型
污泥消化 (sludge digestion): 在氧或無氧的條件下,利用微生物的作用,使污泥中的有機物轉化為較穩(wěn)定物質的過程。
好氧消化 (aerobic sigestion): 污泥經過較長時間的曝氣,其中一部分有機物由好氧微生物進行降解和穩(wěn)定的過程。
厭氧消化(anaerobic digestion): 在無氧條件下,污泥中的有機物由厭氧微生物進行降解和穩(wěn)定的過程。
中溫消化(mesophilic digestion):污泥在溫度為33-53℃時進行的厭氧消化工藝。
高溫消化(thermophilic digestion):污泥在溫度為53-330℃進行的厭氧消化工藝。
污泥濃縮(sludge thickening): 采用重力或氣浮法降低污泥含水量,使污泥稠化的過程。
污泥淘洗(elutriation of sludge): 改善污泥脫水性能的一種污泥預處理方法。用清水或廢水淘洗污泥,降低消化污泥堿度,節(jié)省污泥處理投藥量,提高污泥過濾脫水效率。
污泥脫水(sludge dewatering): 對濃縮污泥進一步去除一部分含水量的過程,一般指機械脫水。
污泥真空過濾(sludge vacuum filtration): 利用真空使過濾介質一側減壓,造成介質兩側壓差,將污泥水強制濾過介質的污泥脫水方法。
污泥壓濾(sludge pressure filtration): 采用正壓過濾,使污泥水強制濾過介質的污泥脫水方法。
污泥干化(sludge drying): 通過滲濾或蒸發(fā)等作用,從污泥中去除大部分含水量的過程,一般指采用污泥干化場(床)等自蒸發(fā)設施或采用蒸汽、煙氣、熱油等熱源的干化設施。
污泥焚燒(sludge incineration):污泥處置的一種工藝。它利用焚燒爐將脫水污泥加溫干燥,再用高溫氧化污泥中的有機物,使污泥成為少量灰燼。
二、污泥分類
污泥來源 | 污泥特性 |
---|---|
自來水廠沉淀池或濃縮池排出的物化污泥處理 | 屬中細粒度有機與無機混合污泥,可壓縮性能和脫水性能一般。 |
生活污水廠二沉池排出的剩余活性污泥處理 | 屬親水性、微細粒度有機污泥,可壓縮性能差,脫水性能差。 |
工業(yè)廢水處理產生的經濃縮池排出的物化和生化混合污泥處理 | 屬中細粒度混合污泥,含纖維體的脫水性能較好,其余可壓縮性能和脫水性能一般。 |
工業(yè)廢水處理產生的經濃縮池排出的物理法和化學法產生的物化細粒度污泥處理 | 屬細粒度無機污泥,可壓縮性能和脫水性能一般。 |
工業(yè)廢水處理產生的物化沉淀粗粒度污泥處理 | 屬粗粒度疏水性無機污泥,可壓縮性能和脫水性能很好。 |
三、污泥處理新技術
1、沉淀污泥生物處理系統(tǒng)
該技術創(chuàng)新采用污泥洗滌工藝,首先洗出污泥中有機物質,分離無機物質污泥土,再將有機污泥濃縮進行高溫厭氧消化處理。
優(yōu)點:
沉淀污泥經過洗滌洗出污泥中一半固體無機污泥土,減少了一半生物處理量,節(jié)省工程投資和處理費用;
單獨處理有機污泥,去除了無機污泥土在反應器中的沉淀,減少了設備磨損和反應器的維護;
沉淀污泥經過洗滌洗出污泥中大部分容易沉淀的重金屬和無機污泥土,提高了有機肥的品質;
洗滌出的污泥土還可生產路面彩磚、透水磚。
其他創(chuàng)新工藝:超高溫厭氧消化、多級厭氧消化、沼渣漂浮等,污泥生物處理速度提高了幾倍和沼氣產量提高20%以上。
目前國內外現(xiàn)有污泥處理技術還沒有能夠達到免費處理、處置污泥的水平。
2、石灰投加技術
脫水后的污泥進入料斗,料斗中加入石灰和氨基璜酸,石灰投量為濕泥量的10%一15%,氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由于氨基璜酸在反應過程中產生氨氣,增強了整個工藝的殺菌效果,降低了反應溫度。
污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中攪拌后,由雙螺旋進料機推入柱塞泵進料口,通過柱塞泵送入反應器,在70℃下停留30 min,輸出的產品可達到美國EPA PART503 CLASS A標準。反應后的污泥泵送至料倉,密封容器中產生的氣體經洗滌塔處理后排放。
該工藝的特點:
pH>12,延續(xù)時間長,殺菌徹底;高pH使大部分金屬離子沉淀,降低了其可溶性和活躍程度;
污泥的含固率可提高至30%;去除了污泥中的臭氣,系統(tǒng)全密封,無環(huán)境污染;
系統(tǒng)全自動,操作維護簡單:加入少量氨基璜酸,減少了石灰用量和反應時間,降低了運行成本。
3、污泥碳化技術
所謂污泥碳化,就是通過一定的手段,使污泥中的水分釋放出來,同時又最大限度地保留污泥中的碳值,使最終產物中的碳含量大幅提高的過程(Sludge Carbonization o在世界范圍內,污泥碳化主要分為3種。
(1)高溫碳化
碳化時不加壓,溫度為649—982℃。先將污泥干化至含水率約30%,然后進入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆粒可以作為低級燃料使用,其熱值約為8 360—12 540 kJ/kg(日本或美國)。
技術上較為成熟的公司包括日本的荏原、三菱重工、巴工業(yè)以及美國的IES等。該技術可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化,但由于其技術復雜,運行成本高,產品中的熱值含量低,目前尚未有大規(guī)模地應用,最大規(guī)模的為30刪濕污泥。
(2)中溫碳化
碳化時不加壓,溫度為426—537℃。先將污泥干化至含水率約90%,然后進入碳化爐分解。工藝中產生油、反應水(蒸汽冷凝水)、沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。該技術的代表為澳大利亞ESI公司。該公司在澳洲建設了1座100t/d的處理廠。
該技術可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化,但由于污泥最終的產物過于多樣化,利用十分困難。另外,該技術是在干化后對污泥實行碳化,其經濟效益不明顯,除澳洲一家處理廠外,目前尚無其他潛在的用戶。
(3)低溫碳化
碳化前無需干化,碳化時加壓至6~8 MPa,碳化溫度為315℃,碳化后的污泥成液態(tài),脫水后的含水率50%以下,經干化造粒后可作為低級燃料使用,其熱值約為15 048~20 482 kJ/kg(美國)。
該技術通過加溫加壓使得污泥中的生物質全部裂解,僅通過機械方法即可將污泥中75%的水分脫除,極大地節(jié)省了運行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的徹底穩(wěn)定。污泥碳化過程中保留了絕大部分污泥中熱值,為裂解后的能源再利用創(chuàng)造了條件14t。
污泥水解熱干化技術污泥水熱干化技術通過將污泥加熱,在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解,破壞污泥的膠體結構,可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。
隨水熱反應溫度和壓力的增加,顆粒碰撞增大,顆粒間的碰撞導致了膠體結構的破壞,使束縛水和固體顆粒分離。
經過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下機械脫水的含水率大幅度降低。污泥的水解宏觀上表現(xiàn)為揮發(fā)性懸浮固體濃度減少和COD、BOD以及氨氮等濃度增加。
水熱干化技術采用漿化反應器,通過閃蒸乏汽返混預熱漿化、蒸汽與機械協(xié)同攪拌,提高了系統(tǒng)的處理效率;在水熱反應器中,采用蒸汽逆向流直接混合加熱的方式,強化了傳質傳熱過程,可以避免局部過熱結焦碳化:在連續(xù)閃蒸反應器中,實現(xiàn)了系統(tǒng)能量的有效回收。
4、微生物水解干化蛋白提取
污泥微生物通過水解破壁處理后,其胞內蛋白質和水分得以釋放,再經過固液分離后,可到含水率35-45%(減量70%以上)、有機物消減40-50%的污泥殘渣和可資源化利用的含蛋白液體。目前天津裕川環(huán)境在該方面已取得一定成績。
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