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專業的污泥處理處置技術

2018-12-10 09:58:15 huajie

污泥處理是對污泥進行減量化、穩定化和無害化處理的過程。污水處理程度越高,就會產生越多的污泥殘余物需要加以處理。除非是利用土地處理或污水塘處理污水,否則一般的污水處理廠必須設有污泥處理設施。對現代化的污水處理廠而言,污泥的處理與處置已成為污水處理系統運行中最復雜、且花費最高的一部分。

隨著我國城鎮化水平不斷提高,污水處理設施建設得到了高速發展,據《2013-2017年中國污泥處理處置深度調研與投資戰略規劃分析報告》統計2010年我國城鎮污水處理廠已經建有2500多座,城市污水處理能力已達到每天1.22億噸,為實現國家的減排目標和水環境改善,做出了巨大貢獻。但是污水廠的建設及運行伴隨產生了大量剩余污泥,以含水率80%計,全國年污泥總產水量將很快突破3000萬噸,污泥處理形勢十分嚴峻。

由于我國污水廠在建設過程中,長期以來“重水輕泥”,我國城鎮污水處理廠基本實現了污泥的初步減量化,但未實現污泥的穩定化處理。據統計,約80%污水廠建有污泥的濃縮脫水設施,達到了一定程度的減量化;約有80%的污泥未經穩定化處理,污泥中含有惡臭物質、病原體、持久性有機物等污染物從污水轉移到陸地,導致污染物進一步擴散,使得已經建成投運的大污水處理設施的環境減排效益大打折扣。據統計,目前處置方式中,土地填埋占63.0%、污泥好氧發酵+農用約占13.5%、污泥自然干化綜合利用占5.4%、污泥焚燒占1.8%、污泥露天堆放和外運各占1.8%和14.4%。事實上,土地填埋、露天堆放和外運的污泥絕大部分屬于隨意處置,真正實現安全處置的比例不超過20%。

制約污泥處理處置設施建設的因素有很多,但國家污泥處理處置總體技術路線不夠明確是重要制約因素之一。為緩解污泥產量和污泥處理能力滯后的矛盾,我國近年出臺了一系列政策、規劃。目前,我國污泥處理的技術路線和產業政策正逐步得以明晰,產業化和市場化即將啟動。與此同時,污泥處置將越來越受到重視,污泥處置的技術、政策及運作方式在不久的未來將所有突破。

污泥基本類型

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)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,并趨于穩定。

回流污泥(returnedsludge):由二次沉淀(或沉淀區)分離出來,回流到曝氣池的活性污泥。

剩余污泥(excessactivatedsludge):活性污泥系統中從二次沉淀池(或沉淀區)排出系統外的活性污泥。

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。

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。

污泥處理前,首先要了解污泥的分類,才能確定污泥處理的方法:

01 自來水廠沉淀池或濃縮池排出的物化污泥處理

污泥分類: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。

02 生活污水廠二沉池排出的剩余活性污泥處理

污泥分類:屬親水性、微細粒度有機污泥,可壓縮性能差,脫水性能差。

03工業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

污泥分類: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。

04 工業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

污泥分類:屬細粒度無機污泥,可壓縮性能和脫水性能一般。

05工業廢水處理產生的物化沉淀粗粒度污泥處理

污泥分類:屬粗粒度疏水性無機污泥,可壓縮性能和脫水性能很好。

污泥處置處理技術分類

1污泥處理利用的一般技術

⑴污泥的堆肥化處理技術

⑵污泥的建材化技術

⑶污泥的燃料化技術

⑷污泥的厭氧消化(制沼氣)技術

2太陽能污泥干化技術

無細分

3污泥的電離輻射處理技術

無細分

4微波技術在污泥處理中的應用

⑴微波輻照污泥處理技術

⑵微波化學分析技術

5超聲波處理污泥技術

無細分

6重金屬的生物有效性及植物脫除技術

無細分

7污泥的微生物處理技術

⑴微生物淋濾技術

⑵微生物吸附處理法

⑶微生物脫臭技術

8新興污泥熱化學處理技術

⑴濕式氧化技術

⑵活性污泥作黏結劑

⑶剩余污泥制可降解塑料

⑷污泥制活性炭

⑸O3/H2O2氧化技術

⑹UV/O3氧化技術

⑺UV/H2O2氧化工藝

⑻其他熱化學處理技術

污泥處置處理技術

1衛生填埋

這種處置方法簡單、易行、成本低,污泥又不需要高度脫水,適應性強。但是污泥填埋也存在一些問題,尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體,如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環境。填埋場產生的氣體主要是甲烷,若不采取適當措施會引起爆炸和燃燒。

2土地利用

污泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優點,被認為是最有發展潛力的一種處置方式,科學合理的土地利用,可減少污泥帶來的負面效應。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的污染而成為污泥土地利用的有效方式。污泥用于嚴重擾動的土地(如礦場土地、森林采伐場、垃圾填埋場、地表嚴重破壞區等需要復墾的土地)的修復與重建,減少了污泥對人類生活的潛在威脅,既處置了污泥又恢復了生態環境。

3焚燒

濕污泥干化后再直接焚燒應用得較為普遍,沒有經過干化的污泥直接進行焚燒不僅十分困難,而且在能耗上也是極不經濟的。

以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的污泥處理方法之一,它能使有機物全部碳化,殺死病原體,可最大限度地減少污泥體積;但是其缺點在于處理設施投資大,處理費用高,設備維護成本高,而且產生強致癌物質二惡英。

4污泥干燥

污泥干燥是應用人工熱源以工業化設備對污泥進行深度脫水的處理方法,盡管污泥干燥的直接結果是污泥含水率的下降(脫水),但與機械脫水相比,其應用目的與效果均有很大的不同。

污泥機械脫水(也包括污泥濃縮),其應用的目的以減少污泥處理的體積為主(污泥濃縮和機械脫水通常均可使污泥體積減少4倍左右),但脫水污泥餅除了含水率和相關的物理性質,如流動性與原狀污泥有差異外,其化學、生物等方面性質并不因脫水而產生變化。

污泥干燥則由于提高水分蒸發強度的要求,使用人工熱源,其操作溫度(對污泥顆粒而言)通常大于100℃,干燥對污泥的處理效應,不僅是深度脫水,還具有熱處理的效應;加之,污泥干燥處理的產物,其含水率可控制在20%以下,即達到抑制污泥中的微生物活動的水平,因此污泥干燥處理可同時改變污泥的物理、化學和生物特性。

5沉淀污泥生物處理系統

該技術創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。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。

沉淀污泥生物處理系統,工程設計創新采用地埋式、緊密型、多級消化反應器設計,幾個獨立的厭氧消化反應器你中有我我中有你渾然一體,節省建筑材料,采用混凝土結構造價低廉。前國內外現有的厭氧消化反應器普遍采用地上式結構,地上式結構能使配備設備便于維護和有利沼渣排放預防沼渣沉淀。該生物處理系統工程設計很好地解決了配套設備的維護和沼渣沉淀,系統配備設備少,只需要幾臺水泵,就是水泵壞了更換一臺用不完20分鐘,保證設備檢修不停產;沉淀污泥經過洗滌去除了容易沉淀的無機污泥土,有機污泥經吹浮系統作用全部漂浮不會沉淀。地埋式厭氧消化反應器不僅投資少、不占用土地,而且還能防地震、防雷擊和使用壽命長、減少消化系統的熱量損失。

6污泥發酵有機肥

傳統污泥處理方法有3種:焚燒、填埋和資源化利用。國外多采用焚燒工藝,但投資巨大,易造成大氣污染;國內多采用填埋,但需要占用大量的土地,同時會造成環境的二次污染,國內上海等大中城市土地再生資源很少,難以長期采用此方式。陳立僑介紹說,用微生物處理污泥前景廣闊。經污水處理廠現場試驗和實際應用,每處理1噸污泥可獲得150元左右的經濟效益。上海市每年排放污泥約140萬噸,如果有20%的污泥用微生物好氧發酵處理,直接經濟效益約為4200萬元。此外,利用微生物好氧發酵,還能消除污泥的惡臭,有效控制污泥的二次污染,環境效益同樣顯著。

將污泥發酵成有機肥,如再加入部分牛糞等,就會發酵成優質的有機肥,具體操作方法如下:

1、加菌。1公斤金寶貝肥料發酵劑可發酵4噸左右污泥+牛糞。需按重量比加30-50%左右的牛糞,或秸稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、或稻殼、鋸末等有機物料以便調節通氣性。其中如果加入的是稻殼、鋸末,因其纖維素木質素較高,應延長發酵時間。菌種稀釋:每公斤發酵劑加5-10公斤米糠(或麩皮、玉米粉等替代物)拌勻稀釋后再均勻撒入物料堆,使用效果會更佳。

2、建堆:備料后邊撒菌邊建堆,堆高與體積不能太矮太小,要求:堆高1.5-2米,寬2米,長度2-4米。

3、拌勻通氣。金寶貝肥料發酵劑是需要好(耗)氧發酵,故應加大供氧措施,做到拌勻、勤翻、通氣為宜。否則會導致厭氧發酵而產生臭味,影響效果。

4、水分。發酵物料的水分應控制在60~65%。水分判斷:手緊抓一把物料,指縫見水印但不滴水,落地即散為宜。水少發酵慢,水多通氣差,還會導致“腐敗菌”工作而產生臭味。

5、溫度。啟動溫度應在15℃以上較好(四季可作業,不受季節影響,冬天盡量在室內或大棚內發酵),發酵升溫控制在70-75℃以下為宜。

6、完成。第2-3天溫度達65℃以上時應翻倒,一般一周內可發酵完成,物料呈黑褐色,溫度開始降至常溫,表明發酵完成。如鋸末、木屑、稻殼類輔料過多時,應延長發酵時間,待充分腐熟。

發酵好的有機肥,肥效好,使用安全方便,抗病促長,還可培肥地力等。山東有一家做“智能高溫好氧發酵一體化設備”的企業,我去考察過,應該是好氧發酵領域做的最好的廠家之一,有需要聯系的,可點擊底部二維碼加好友獲取電話。

7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30min,輸出的產品可達到美國EPAPART503CLASSA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,系統全密封,無環境污染;系統全自動,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。避不開的硬傷是成本高,并且增加了污泥總量。

8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(SludgeCarbonizationo在世界范圍內,污泥碳化主要分為3種。

⑴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8360—12540kJ/kg(日本或美國)。該技術可以實現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,當前尚未有大規模地應用,最大規模的為30刪濕污泥。

⑵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。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,尚無其他潛在的用戶。

⑶低溫碳化。碳化前無需干化,碳化時加壓至6—8MPa,碳化溫度為315℃,碳化后的污泥成液態,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15048~20482kJ/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造了條件14t。

9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為揮發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、蒸汽與機械協同攪拌,提高了系統的處理效率;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:在連續閃蒸反應器中,實現了系統能量的有效回收。


源自:工業水處理



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