市政污泥處理和處置技術(shù)探討

1、<p>　　市政污泥處理和處置技術(shù)探討</p><p>　　摘要：隨著中國城市化進(jìn)程的加快，污水處理附屬物污泥問題日漸凸顯，實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化利用成為各國研究熱點(diǎn)。文章介紹了國內(nèi)外較為成熟的污泥處理技術(shù)，探討了污泥資源化利用新技術(shù)，分析了污泥處置方式及規(guī)范要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：市政污泥；污泥處理；濃縮工藝；穩(wěn)定化處理；干化處理 </p&g

2、t;<p>　　中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0104-02 </p><p>　　市政污泥是處理生活污水時所產(chǎn)生的沉淀、懸浮及顆粒物。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污水處理市場已由投資建設(shè)轉(zhuǎn)入運(yùn)營完善階段，污泥的處理問題也日漸凸顯。目前，我國80%的市政污泥未得到妥善處理。預(yù)計(jì)到2015年末，我國脫水污泥年產(chǎn)量將超過2600萬噸。如何妥善處理污泥，實(shí)

3、現(xiàn)其穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化，已成為社會廣泛關(guān)注的課題。本文針對近年來國內(nèi)外較為成熟的污泥處理和處置技術(shù)進(jìn)行介紹，對設(shè)計(jì)工作中污泥處理、處置工藝和方法的選擇具有參考意義。 </p><p>　　1 污泥處理工藝探討 </p><p>　　污泥是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒和膠體等組成的復(fù)雜非均質(zhì)體。污泥含水率高（>98%），有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭。

4、典型的污泥處理工藝流程包括濃縮、穩(wěn)定化處理、干化和污泥處理四個階段。 </p><p><b>　　1.1 濃縮工藝 </b></p><p>　　污泥水分主要包含表面粘附水、間隙水、毛細(xì)結(jié)合水和內(nèi)部水四類。污泥濃縮的目的是去除其中的自由水和間隙水，方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮三種，此外還有帶式重力濃縮、微孔濃縮、隔膜濃縮和生物浮選濃縮等。重力濃縮是最節(jié)能的

5、污泥濃縮方法，不需外加能量，利用污泥自身重力自然沉降分離；氣浮濃縮是依靠附著在污泥顆粒周圍的微氣泡減輕比重，使其強(qiáng)制上浮，達(dá)到濃縮目的；離心濃縮與帶式重力濃縮均屬于機(jī)械濃縮。經(jīng)濃縮后污泥含水率可降至95%左右。 </p><p>　　1.2 穩(wěn)定化處理工藝 </p><p>　　穩(wěn)定化處理旨在降解污泥中易腐敗發(fā)臭的有機(jī)營養(yǎng)物，進(jìn)一步減少污泥含水量，降低病原菌、細(xì)菌含量，消除臭味。穩(wěn)定化處理

6、方法主要有厭氧、好氧和好氧堆肥 </p><p><b>　　三種。 </b></p><p>　　厭氧消化是我國普遍采用的污泥處理工藝，占污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)的38.04%。在無氧條件下，兼性菌與厭氧菌共同作用，將污泥中的有機(jī)物通過水解酸化、乙酸化和甲烷化三個階段分解為甲烷（占60%～70%）、二氧化碳及少量的氮硫化物和硫化氫（占25%～40%）等氣體的過程，如式（1

7、）和式（2）所示。分解乙酸產(chǎn)生的甲烷約占總量的2/3，由CO2和H2轉(zhuǎn)化的甲烷約占量的1/3。 </p><p>　　好氧消化技術(shù)占污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)的2.81%，在微生物的內(nèi)源代謝過程中，細(xì)胞組織在好氧條件下將自身原生質(zhì)分解為二氧化碳、水、氨氮和硝基氮等小分子物質(zhì)，反應(yīng)過程如式（3）所示。 </p><p>　　好氧堆肥是在有氧條件下，由好氧菌對部分有機(jī)物進(jìn)行分解以合成新細(xì)胞質(zhì)的穩(wěn)定過程

8、，其工藝流程分為前處理、主發(fā)酵、后發(fā)酵、后處理及貯存五個階段。 </p><p><b>　　1.3 干化工藝 </b></p><p>　　污泥干化是利用熱能去除脫水污泥水分的過程。根據(jù)熱源不同，可分為自然干化與熱干化兩類。自然干化利用太陽能進(jìn)行脫水。熱干化采用的熱源按成本由低到高依次為煙氣、燃煤、熱干氣、沼氣、蒸汽、燃油和天然氣。按熱媒與污泥的接觸方式可將熱干化法

9、分為直接接觸加熱、間接傳導(dǎo)加熱及聯(lián)合加熱三種，采用的設(shè)備主要有轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤式、帶式、螺旋式和離心式干化機(jī)。污泥干化過程中要注意污泥粘結(jié)問題、尾氣處理問題，粘結(jié)問題采用干料返混措施可得到減輕。尾氣循環(huán)回用不僅可降低系統(tǒng)的氧氣含量，提高運(yùn)行安全性能，還可回收熱量，降低能耗。尾氣需經(jīng)過除塵、冷凝、水洗、熱氧化后排放。 </p><p>　　1.4 污泥處理新工藝 </p><p>　　除上述常規(guī)

10、技術(shù)外，國內(nèi)外還研發(fā)出多種新型高效污泥處理工藝，如熔化、兩相消化、制油、超聲波處理等，可對污泥進(jìn)行深加工，以實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。 </p><p>　　1.4.1 熔化。污泥處理廠的脫水濾餅經(jīng)干燥粉碎后，送入1300℃～1500℃的熔化爐中進(jìn)行燃燒，燃后煙氣用于加熱新空氣和循環(huán)蒸汽，熔融爐渣用于建筑材料。污泥熔點(diǎn)取決于灰組分，重要指標(biāo)為CaO/SiO2比。滿足污泥熔化條件的爐子主要有底焦熔化爐、表面熔化爐和旋轉(zhuǎn)

11、熔化爐三種。 </p><p>　　1.4.2 兩相消化。傳統(tǒng)厭氧消化工藝需依次經(jīng)過發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷三類菌群。后兩者屬共生互營菌，劃為一相稱產(chǎn)甲烷菌，發(fā)酵菌稱為產(chǎn)酸菌。兩類菌種特性差異較大，對環(huán)境要求迥異，無法同時處于最佳生態(tài)環(huán)境中。兩相消化即將兩類菌分別置于串聯(lián)的兩個反應(yīng)器中單獨(dú)進(jìn)行消化，大大提高處理效率。 </p><p>　　1.4.3 制油。利用污泥中大量有機(jī)物及營養(yǎng)元素可

12、取油產(chǎn)品。污泥制油有低溫?zé)峤庥突椭苯訜峄瘜W(xué)液化兩種技術(shù)。前者由Bayer等提出，常壓下可將含水率5%以下的干燥污泥轉(zhuǎn)化為油、反應(yīng)水、不凝性氣體和炭四種物質(zhì)。后者污泥無需干燥，熱解反應(yīng)直接在水中進(jìn)行，有機(jī)物經(jīng)分解、縮合、脫氫、環(huán)化轉(zhuǎn)化成低分子油狀物，用萃取劑即可分離收集，此方法成為未來污泥制油的發(fā)展趨勢。 </p><p>　　1.4.4 超聲波處理。超聲波處理即利用超聲波能量在液體污泥中形成氣泡，依靠氣泡破滅形

13、成高溫高壓環(huán)境并產(chǎn)生剪切力，從而破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，提高污泥的脫水性能，為后續(xù)工藝提供有利條件。超聲波處理的主要影響因素有聲波頻率、聲強(qiáng)或聲密度及作用時間等。德國污泥處理運(yùn)行實(shí)踐表明，超聲波技術(shù)可使污泥質(zhì)量、體積減少20%，沼氣產(chǎn)率提高20%～25%，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益良好。 </p><p>　　2 污泥處置方式探討 </p><p>　　污泥處置是處理后污泥的最終消納方式，主要包括衛(wèi)生填埋、土

14、地及農(nóng)田利用、焚燒和綜合利用四個方面。目前，75%的污泥采用土地填埋，其次為土地利用，而最有發(fā)展?jié)摿Φ姆贌齼H占3%。 </p><p>　　填埋操作簡單，經(jīng)濟(jì)可行，是我國采用最多的污泥處置方式，因不能滿足資源化利用要求，在國外填埋污泥比例逐年下降。污泥可單獨(dú)填滿，也可與生活垃圾混合后填埋，考慮到占用土地及對環(huán)境污染等因素，已逐漸被 　　淘汰。 </p><p>　　污泥中含有豐富的氮、磷

15、等營養(yǎng)物質(zhì)及各種微量元素，可改善土壤特性，進(jìn)行穩(wěn)定無害化處理并滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求后，依據(jù)當(dāng)?shù)赝寥捞匦约爸参锪?xí)性，確定試用范圍、施用量及期限后方可被用于土地及農(nóng)田。在利用過程中應(yīng)嚴(yán)格控制重金屬含量，防止重金屬通過食物鏈影響身體健康。 </p><p>　　焚燒是污泥處置技術(shù)中對污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化處理最為徹底的方式。在高溫、有氧條件下，通過蒸發(fā)、揮發(fā)、分解、燒結(jié)、熔融以及氧化

16、還原反應(yīng)，將污泥中的有機(jī)成分分解為CO2、H2O、N2等氣相成分。該方法可殺死一切病原體，徹底解決污泥惡臭問題。污泥可獨(dú)立焚燒，也可與生活垃圾、水泥原料、煤以及生物質(zhì)摻混燃燒。屈會格等研究煤與污泥摻混燃燒特性時發(fā)現(xiàn)，摻混燃燒使煤的著火與燃盡時間提前，綜合燃燒特性降低。尹龍曉等發(fā)現(xiàn)，秸稈中揮發(fā)分的大量析出及燃燒提高了摻混燃燒的穩(wěn)定性及燃盡能力，當(dāng)秸稈摻混比例為20%時可滿足熱值指標(biāo)要求。 </p><p>　　污泥

17、的綜合利用主要包括制磚、生產(chǎn)水泥、制陶粒和制熔融材料等。污泥制磚可采用干化污泥和污泥灰渣兩種原料，其中灰渣成分與黏土磚更為接近，在制造過程中僅需添加適量黏土與硅砂即可。污泥作為粘結(jié)劑可將無煙粉煤加工為型煤，不僅改善了常規(guī)型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，而且還提高了型煤的氣化反應(yīng)性。 </p><p><b>　　3 結(jié)語 </b></p><p>　　隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污

18、泥產(chǎn)量逐年增加，污泥處理問題提上日程。如何合理有效地對污泥進(jìn)行資源化利用，在消除二次污染問題的同時，減少一次能源的消耗，成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。作為高速發(fā)展的發(fā)展中國家，應(yīng)尋求適合當(dāng)下國情的污泥處理辦法，并不斷探索污泥處理新工藝。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]萬耀強(qiáng)，馮書崗.我國城市污水處理廠污泥處理現(xiàn)狀及其研究進(jìn)展[J].

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