城市污水廠污泥處理處置技術評估及工藝選擇

環(huán)保網訊:城市污水廠污泥(以下簡稱污泥)由于含有各種病原體、重金屬等有毒有害物質,必須要進行處理處置。同時,隨著我國城市污水處理率的不斷增加,污泥的產量呈急劇上升趨勢,污泥的處理處置已成為制約許多城市發(fā)展的主要因素。目前污泥處理處置技術方法很多,但由于對各技術的特點和適用條件了解較少,導致許多工程未能正常運轉。因此,本文對常用污泥處理處置技術進行評估和篩選,以便對今后污泥處理處置工程技術的選擇提供參考依據。

1污泥處理處置技術研究現狀

發(fā)達國家早在20世紀六七十年代就開始對污泥處理處置技術進行研究。美國農業(yè)部門在19世紀70年代就對污泥農用堆肥工藝展開研究,并發(fā)展了BeltsvilleAeratedPile法用于污泥堆肥。這種方法既可以處理生污泥,也可以處理消化后的污泥,得到的產品無臭、滅菌、便于保存和運輸并可以應用于農業(yè)生產。德國在19世紀80年代致力于污泥焚燒體系的開發(fā)和完善,并為該系統配備了能量的回收利用設備。據統計,德國固體廢棄物焚燒而回收利用的能量可為全國30%的人口服務。

隨著污水處理技術的更新和發(fā)展,污泥處理處置技術也在不斷地改進。經過近30年的發(fā)展,一些發(fā)達國家陸續(xù)提出了污泥處理處置新方法。西班牙科學家提出利用微波能量來水解消化污泥,取得了很好的效果[3]。美國和智利的科學家提出使用火山爆發(fā)遺留的熔巖地來處理污泥及污泥焚燒灰。這種方法可以有效控制污泥及污泥焚燒灰中的礦物質元素以及磷元素和鋅元素,從而改善熔巖地的營養(yǎng)結構并提高其生產力[4]。愛爾蘭利用過熱蒸汽流干化工藝與污泥消化工藝相結合,不但實現污泥的穩(wěn)定,更實現了能量的回收利用[5]。日本的污泥處理處置技術主要集中在污泥的再生利用方面,占到污泥處置比例的56%,包括污泥制磚、制骨料、制燃料和熔渣4種[6]。

目前,中國的污泥處理處置技術得到了很大的改善,但還存在技術單一、設備落后和處理率低等問題。

中國污泥處理處置工作主要面臨著兩大技術難題:污泥含水率高和有機質利用率低。污泥含水率是制約污泥處理處置的關鍵問題。含水率過高限制堆肥、焚燒等高效處置技術的應用,同時也不利于污泥的再生利用。而有機質利用率低不僅浪費了可回收利用的資源,也造成污泥易腐、有異味等不良特性。

濕污泥中包含4種水分[7]:毛細水、間隙水、吸附水和內部水。存在于微生物細胞內的內部水是導致上述2個難點的主要原因。不但水分難以除去,有機質物質也被包裹在細胞中難以釋放。因此,要除去內部水,釋放胞內有機物必須采取高溫干燥或細胞破碎的處理方法。事實上,中國針對上述難點開展了一系列的研究工作)))發(fā)展了超聲波預處理法、濕式氧化法、水熱解法和水泥窯共處理等新技術。這些技術已應用于一些污水廠并取得了顯著的處理效果。但要實現規(guī)模化和產業(yè)化,還需要對新技術進行進一步的改進和完善。

2污泥處理處置技術評估

正確評估污泥處理處置技術是污水廠選擇合理的污泥處理處置方法的前提。本文針對國內外污泥處理處置技術的現狀,從經濟性、適用性、處理效果以及環(huán)境影響等方面對污泥處理處置技術進行比較和評估。

2.1污泥的濃縮和脫水技術

常見的污泥濃縮和脫水技術有以下幾種:重力濃縮法、機械濃縮法、板框壓濾脫水、帶式壓濾脫水、離心脫水以及濃縮脫水一體機濃縮脫水。各濃縮脫水技術的比較見表1。

若僅考慮減少投資,可以選擇重力濃縮+帶式壓濾脫水/板框壓濾脫水。重力濃縮只需一次性構筑物的建造和基本維護費用,投資和成本低。帶式壓濾和板框壓濾脫水機的設備投資較少,但處理效率低、噪聲大。

為了提高處理效率和減少環(huán)境影響,可以選擇機械濃縮+離心脫水或使用濃縮脫水一體機。機械濃縮和離心脫水會增加污水廠的電耗和購買調理藥劑的費用,但是他們的處理效果好、處理效率高。機械濃縮和離心脫水機封閉性好、臭味不易擴散、噪聲小,因而對操作間和周邊環(huán)境的影響較小;同時自動化程度高,無需人工操作[8]。對于污水廠新建工程或改造工程,濃縮脫水一體機是很好的選擇。它集濃縮和脫水為一體,無需建造濃縮池構筑物。不但處理效率高,而且節(jié)省投資。

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