城市污水處置 污泥灰可作為混凝土混料的細(xì)填料

  市污水廠的污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物,含有大量的有機(jī)物、豐富的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等,如果不加處理的任意排放和投棄會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。隨著污水處理設(shè)施的普及、處理率的提高和處理程度的深化,污泥的產(chǎn)生量必將有較大的增長(zhǎng)。如何妥善地處置污水廠污泥,并將其作為一種新的資源加以有效利用,變廢為寶,已成為城市污水廠和相關(guān)部門提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素,也是全球共同關(guān)注的課題。 

    1.污泥最終處置的主要方式 

    目前,國(guó)內(nèi)外污泥最終處置方式主要有:綜合利用、填埋、投海。 

    (1)綜合利用 

    ①農(nóng)田林地利用 

    污泥脫水后堆肥農(nóng)用是目前國(guó)內(nèi)一些污水處理廠正在進(jìn)行研究和開發(fā)的課題,污泥中含有大量植物生長(zhǎng)所必需的肥分(N、P、K)、微量元素及土壤改良劑(有機(jī)腐殖質(zhì))。我國(guó)城市污水處理廠的各種污泥所含肥分見表1,故污泥農(nóng)田林地利用是最佳的最終處置方法,但污泥中也含有對(duì)植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機(jī)物、重金屬離子以及N、P的流失對(duì)地表水和地下水的污染,甚至可能含有一些致癌物質(zhì),目前對(duì)重金屬污染研究較多。因此,在作農(nóng)田林地利用前,應(yīng)進(jìn)行堆肥處理以殺死病菌及寄生蟲卵,同時(shí)還應(yīng)去除這些有害物質(zhì)。目前普遍的問題是檢測(cè)手段跟不上要求,處理成本無(wú)法和經(jīng)濟(jì)效益相平衡,化肥的普遍應(yīng)用造成銷售市場(chǎng)難以開發(fā)等,這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。我國(guó)有大量工業(yè)廢水進(jìn)入污水處理廠,污水中重金屬離子約有50%以上轉(zhuǎn)移到污泥中,污泥中的重金屬離子含量一般都較高, 

    為提高污泥的農(nóng)用量可以采取一些措施:一是把污泥制成有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合肥料,適當(dāng)添加鉀肥以補(bǔ)充污泥肥料中鉀的不足,這樣可以提高肥效降低有害物的含量;二是在經(jīng)濟(jì)政策上優(yōu)惠使用污泥復(fù)合肥料的單位或個(gè)人,如免費(fèi)提供試用肥料樣品,免費(fèi)為施用污泥復(fù)合肥料的區(qū)域或地塊作土壤營(yíng)養(yǎng)狀況分析等。 

    為提高污泥的農(nóng)用量可以采取一些措施:一是把污泥制成有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合肥料,適當(dāng)添加鉀肥以補(bǔ)充污泥肥料中鉀的不足,這樣可以提高肥效降低有害物的含量;二是在經(jīng)濟(jì)政策上優(yōu)惠使用污泥復(fù)合肥料的單位或個(gè)人,如免費(fèi)提供試用肥料樣品,免費(fèi)為施用污泥復(fù)合肥料的區(qū)域或地塊作土壤營(yíng)養(yǎng)狀況分析等。 

    ②污泥焚燒產(chǎn)物利用 

    污泥中合有一定量的有機(jī)成分,經(jīng)脫水干燥的污泥可用焚燒處理。在日本,該方法巳占污泥處理總量的60%以上、歐盟也在10%以上。為防止焚燒過程中產(chǎn)生二噁英等有毒氣體,焚燒溫度應(yīng)高于850℃。污泥焚燒所產(chǎn)生的焚燒灰具有吸水性、凝固性,因而可用于改良土壤、筑路等,也可作為磚瓦和陶瓷等的原料,另外,污泥灰也可以作為混凝土混料的細(xì)填料。將污泥轉(zhuǎn)變成一種顆粒狀燃料,可以很好燃燒,其熱值和褐煤相當(dāng),燃燒釋放的有害氣體遠(yuǎn)低于焚燒過程,其殘余物可用于建筑工業(yè)。 

    污泥焚燒可以從廢氣中獲得剩余能量,用來(lái)發(fā)電。在脫水污泥中加入引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加劑制成合成燃料,該合成燃料可用于工業(yè)和生活鍋妒,燃燒穩(wěn)定,熱工測(cè)試和環(huán)保測(cè)試良好,是污泥有效利用的一種理想途徑。

③低溫?zé)峤庵迫】扇嘉?nbsp;

    污泥熱化學(xué)處理因其無(wú)害化和減量化徹底,地位已逐漸增強(qiáng)。污泥低溫?zé)峤馐且环N發(fā)展中的能量回收型污泥熱化學(xué)處理技術(shù)。它通過在催化劑作用下無(wú)氧加熱干燥污泥至一定溫度(<500℃)、由干餾和熱分解作用使污泥轉(zhuǎn)化為油、反應(yīng)水、不凝性氣體和炭等可燃產(chǎn)物,最大轉(zhuǎn)化率取決于污泥組成和催化劑的種類,正常產(chǎn)率為200~300L(油)/t(干泥),其性質(zhì)與柴油相似。 

    ④建筑材料利用 

    污泥可用于制磚和制纖維板材。 

    污泥制磚的方法有兩種。一種是用干化污泥直接制磚,另一種是用污泥灰渣制磚。用干化污泥直接制磚時(shí),應(yīng)對(duì)污泥的成分作適當(dāng)調(diào)整,使其成分與制磚粘土的化學(xué)成分相當(dāng)。當(dāng)污泥與粘土按重量比1:10配料時(shí),污泥磚可達(dá)普通紅磚的強(qiáng)度。利用污泥焚燒灰渣制磚時(shí),灰渣的化學(xué)成分與制磚粘土的化學(xué)成分是比較接近的,制坯時(shí)只需添加適量粘土與硅砂。比較適宜的配料重量比為灰渣:粘土:硅砂=100:50:(15~20)。 

    污泥制生化纖維板,主要是利用活性污泥中所含粗蛋白(有機(jī)物)與球蛋白(酶)能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液這一性質(zhì),在堿性條件下加熱、干燥、加壓后,發(fā)生蛋白質(zhì)的變性作用,從而制成活性污泥樹脂(又稱蛋白膠),使之與漂白、脫脂處理的廢纖維壓制成板材。其品質(zhì)優(yōu)于國(guó)家三級(jí)硬質(zhì)纖維板的標(biāo)準(zhǔn)。 

    (2)填理 

    污泥填埋有填地與填海造地兩種。 
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    污泥消化后經(jīng)脫水再進(jìn)行填埋是目前國(guó)內(nèi)許多大型污水處理廠中常采取的方式,經(jīng)過消化后的污泥有機(jī)物含量減少,性能穩(wěn)定,總體積減少,脫水后作填埋處置是一種比較經(jīng)濟(jì)的處理方式。由于消化裝置工藝復(fù)雜、一次性投資大、運(yùn)行操作難度大,實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明往往難以達(dá)到預(yù)期的效果。況且脫水污泥含水率大大高于普通生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)所要求的30%含水率,因此需再經(jīng)處理才能送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋;或者設(shè)置專用的污泥填埋場(chǎng),根據(jù)污泥的含水率及力學(xué)特性等因素進(jìn)行專門填埋,但此法有占地較大、選址受阻及存在二次污染隱患等缺點(diǎn)。 

    污泥填埋的操作要求與垃圾填埋相似。污泥填埋場(chǎng)的滲濾液屬高濃度有機(jī)污水,必須集中加以處理;污泥填埋場(chǎng)四周應(yīng)設(shè)圍欄,并采取相應(yīng)的防蚊蠅、防鼠措施,未經(jīng)干燥焚燒處理的污泥,宜小規(guī)模分層填埋,生污泥泥層厚度應(yīng)<0.5m,消化污泥泥層厚度應(yīng)不大于3m,泥層上面鋪砂土層為0.5m,彼此交替進(jìn)行填埋,并設(shè)置通氣裝置,污泥焚燒灰渣填埋時(shí),可不分層填埋。 

    污泥填海造地,應(yīng)遵守下列要求:①必須設(shè)護(hù)堤,滲水也必須集中進(jìn)行處理,以防污泥和污水污染海水;②污泥或灰渣中的重金屬含量應(yīng)符合填海造地標(biāo)準(zhǔn)。 

    (3)投海 

    沿海地區(qū),尤其是有大江、大河入??诟浇?,可考慮把生污泥、消化污泥、脫水泥餅或焚燒灰渣投海。投海污泥最好是經(jīng)過消化處理的污泥。投海方式可用管道輸送或船運(yùn),其中管道輸送較為經(jīng)濟(jì)。在污泥投海工程實(shí)施前,必須搞好投海區(qū)的選擇(離海岸10km以外,水深25m左右),以保證海水的稀釋與自凈作用。

總之,綜合利用將是今后污泥處置的主要方式。填理由于占地多,潛在生物可利用率低,滲濾液可污染地下水,后續(xù)處理管理費(fèi)用高等問題,應(yīng)用受到限制。海洋投棄將逐漸被禁止。隨著科技的發(fā)展,污泥的有效利用的方式和有效利用率將會(huì)進(jìn)一步增加。 

    2.污泥利用方案的選擇 

    (1)污泥利用的潛在風(fēng)險(xiǎn) 

    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(duì)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(xiǎn)。污泥的熱能利用無(wú)疑是風(fēng)險(xiǎn)最小的,而土地利用則需嚴(yán)格管理,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)格定量以控制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對(duì)水體的污染。至于病原物污染,熱干化的安全性較佳,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)定化基本上也能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn);堆肥則不足以保證安全性,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(shí)需加強(qiáng)對(duì)堆肥質(zhì)量、場(chǎng)所和施用場(chǎng)地的管理。 

    (2)利用方案的比較 

    ①農(nóng)田林地利用 

    用污泥對(duì)農(nóng)田、林地、草坪施肥或進(jìn)行土壤改良以及用于市政綠化、育苗等,不僅可改善土壤的理化性質(zhì),增加土壤肥力,促進(jìn)樹木、花卉及草坪等的生長(zhǎng),而且可避免污泥中的重金屬、有毒有機(jī)物因食物鏈的生物富集效應(yīng)對(duì)人畜產(chǎn)生的危害,除此之外土壤的自凈能力還可使污泥進(jìn)一步無(wú)害化。因此土地利用是一種積極的、生產(chǎn)性的污泥處置方法。污泥利用前需堆肥化處理,堆肥化若采用靜態(tài)條垛工藝,成本最低,但其生產(chǎn)周期長(zhǎng)、占用土地多且對(duì)周圍環(huán)境的影響比較嚴(yán)重;若采用發(fā)酵倉(cāng),其設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用將增加,而且若要制成復(fù)合肥還需烘干造粒設(shè)備,這樣其成本優(yōu)勢(shì)就大大削弱了。 

    ②污泥焚燒產(chǎn)物利用 

    污泥焚燒效果好,焚燒產(chǎn)物既可用作新的產(chǎn)品原料,又可回收熱能。國(guó)外已有較成熟經(jīng)驗(yàn)和工藝,可以直接借鑒使用。但總體來(lái)說(shuō)焚燒的成本最高(是其他工藝的2~4倍)。今后應(yīng)從降低成本,減少二次污染角度著手,生產(chǎn)新設(shè)備。 

    ③低溫?zé)峤庵迫】扇嘉?nbsp;

    污泥低溫?zé)峤庑Ч嗪?,污泥可通過干餾提取油、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,且能量回收率高,經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于焚燒處理,是大有前途的處理方法。在熱解機(jī)理和動(dòng)力學(xué)研究方面,還有很多工作需進(jìn)一步探討。在工藝和設(shè)備的改進(jìn)方面有待新的突破。 
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    ④建筑材料利用 

    建筑材料利用,不僅可以減少污泥填埋所占用的土地,減少自然資源消耗,而且可以使資源得到循環(huán)利用,變廢為寶。 

    (3)其他因素 

    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(yùn)輸費(fèi)用和減少濕污泥運(yùn)輸對(duì)沿途造成的污染。由于污泥處理過程中可能會(huì)帶來(lái)臭味、有毒有害氣體及病原體等環(huán)境問題,所以選址會(huì)對(duì)方案選擇產(chǎn)生決定性影響。 

 3.結(jié)語(yǔ) 

    污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無(wú)害化處理后,可以作為資源加以綜合利用。污泥的處理處置及其無(wú)害化,作為再生資源有效利用是世界各國(guó)共同重視的問題。面對(duì)各地區(qū)千差萬(wàn)別的污泥利用經(jīng)驗(yàn),應(yīng)立足于本地區(qū)的實(shí)際情況,在兼顧環(huán)境生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益平衡的前提下,審慎地、全面地論證各種方案實(shí)施的可行性,從中選出最佳方案。目前的利用方向是土地利用和熱能利用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,對(duì)于我們這樣一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),應(yīng)將污泥制成污泥復(fù)合肥料或污泥生物復(fù)合肥料,將農(nóng)田林地利用作為主要的有效利用途徑。同時(shí),也要發(fā)展研究其它的資源化途徑,如直接或間接作為燃料、熱分解制油等。污泥焚燒作為最徹底的處理方式,在國(guó)外,特別是西歐和日本已得到了廣泛的應(yīng)用,歐洲將來(lái)有30%的污泥土地利用、70%熱能利用。在國(guó)內(nèi),由于其一次性投資和處理成本大、焚燒煙氣需進(jìn)一步處理等問題而一直未得到應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)大型城市污水處理廠建設(shè)的進(jìn)一步加快,污泥處置已成為突出的問題。   原作者: 慧聰水工業(yè)網(wǎng)
(中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處)

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