分析了污泥处理技术方法
1.卫生填埋场
该处理方法简便易行,成本低廉,污泥无需高脱水,适应性强。但填埋场也存在一定的问题,特别是填埋场渗滤液和填埋气的形成问题。填埋场渗滤液是一种污染严重的液体,填埋场选址和操作不当都会对地下水环境造成污染。填埋产生的气体主要是甲烷,如果不采取适当的措施,可能导致爆炸和燃烧。
2.土地使用
由于污泥的土地直接利用具有投资少、能耗低、运行费用低、有机物可转化为土壤改良剂成分等优点,被认为是最具开发潜力的污泥处置方式,通过科学合理的土地利用可以降低污泥带来的负面影响。由于不容易造成生态链污染,林地和市政绿化是污泥土地利用的有效途径。利用污泥进行修复和重建(如采矿用地、森林采伐地、垃圾填埋场、地表受到严重破坏的地区等),可以减少污泥对人类生活的潜在威胁,既可以处置污泥,又可以恢复生态环境。
3.燃烧
湿法污泥干化后再直接焚烧的应用较为普遍,没有干法污泥直接焚烧不仅难度大,而且能耗极高。
污泥处理的核心是焚烧,这是一种最彻底的方法,能够将有机物全部碳化,杀死病原体,并能将污泥量降到最低;但其缺点是,污泥处理设施投资大,处理费用高,设备维护费用高,并且产生强致癌物二恶英。
4.干燥污泥
利用人工热源对工业设备中的污泥进行深度脱水是污泥干燥的一种方法,虽然污泥干燥的直接结果是使污泥含水率降低(脱水),但与机械脱水相比,其应用目的和效果都有很大差异。
机械式污泥脱水(也包括污泥浓缩),其用途主要是减少污泥处理的体积(通常是将污泥的体积减少4倍),但除含水率和相关物理特性(如流动性)与原状污泥之间存在差异外,脱水污泥饼的化学、生物等方面性质没有发生变化。
由于采用人工热源提高了污泥蒸发强度,操作温度(对污泥颗粒而言)一般大于100℃,干燥对污泥的处理效果,不仅有深度脱水的效果,而且还有热处理的效果;此外,由于污泥干燥处理的产物,其含水率可控制在20%以下,达到抑制污泥中微生物活动的水平,因此,污泥干燥处理可以同时改变污泥的物理、化学和生物特性。
5.科技新
由于环境保护力度的加大以及人们对现有污泥处理工艺局限性的进一步认识,世界各国纷纷投入大量资金研究和开发新技术,以寻求更加经济合理的污泥处理方案。
6.生物沉淀污泥处理系统
本发明采用污泥清洗工艺,先对污泥中的有机物进行清洗,分离出污染的无机物质,再对有机污泥进行高温厌氧消化浓缩处理。沉降污泥通过洗涤洗出污泥中的半固态无机污泥土,减少了一半的生物处理量,节省了工程投资和处理费用;将沉降到反应器中的无机污泥分别处理,去除了反应器中的沉降污泥,减少了设备的磨损,降低了反应器的维护成本;沉降污泥通过洗涤洗出污泥中大部分易沉淀的重金属和无机污泥土,提高了有机肥料的质量;沉降污泥还可以生产路面彩砖、透水砖等。其它创新工艺:超高温厌氧消化,多段厌氧消化,沼渣漂浮等,使污泥的生物处理速度提高数倍,沼气产量提高20%以上。采用地下埋入式、密闭式、多级消化反应器进行工程设计创新,几个独立的厌氧消化反应器相互融合,节约建筑材料,采用混凝土结构成本低。在此之前,国内外现有的厌氧消化反应器一般都采用地上式结构,可使装备设备易于维护,且有利于沼渣的排出防止沼渣沉淀。本生物处理系统工程设计很好地解决了配套设备维修和沼渣沉淀,系统装备设备较少,只需更换几台水泵,即水泵坏了更换一台不能用20分钟,保证设备不停产检修;沉淀污泥经洗涤去除易沉淀的无机污泥土,有机污泥经吹浮系统作用完全漂浮不沉淀。埋设在地下的厌氧消化反应器,不仅投资少,不占用土地,而且具有抗地震,抗雷击,寿命长,减少消化系统热损失等优点。
7.淤泥发酵有机肥
目前,污泥的处理主要有焚烧、填埋和资源化利用三种方式。外国虽然采用焚烧工艺,但投入资金大,容易造成大气污染;国内则采用填埋,但需占用大量土地,同时会造成环境二次污染;而我国上海等大、中城市土地再生资源较少,很难采用这种方式。陈立侨介绍说,微生物处理污泥有很好的前景。经过该污水处理厂的现场试验和实际应用,1吨污泥的处理可以获得150元左右的经济效益。上海每年排放污泥约140万吨,若将20%的污泥进行微生物好氧发酵,可获得约4200万元的直接经济效益。另外,利用微生物好氧发酵可消除污泥的恶臭,并能有效地控制污泥的二次污染,具有良好的环境效益。
把污泥发酵成有机肥,如加入部分牛粪等,可发酵成优质有机肥,具体操作如下:
1)细菌感染。1千克黄金宝贝肥料发酵剂能发酵4吨污泥+牛粪。需要根据重量比添加约30-50%的牛粪,或秸秆粉,蘑菇渣,花生壳粉,或稻壳,锯末等有机物以调节通风。如加入稻壳、锯末等,由于其纤维素木质素较高,发酵时间应延长。细菌稀释:每公斤发酵剂加5-10公斤米糠(或麦麸、玉米粉等代用品)混合均匀稀释后,均匀撒在物料堆上,效果更佳。
2)堆高:备料后边撒菌边建堆,堆高与体积不能太矮太小,要求:堆高1.5-2米,堆宽2米,长2-4米。
3)搅拌至通气。金宝贝肥料发酵需好(耗)氧,故应加强供氧措施,做到拌匀、勤翻、勤通风。不然会引起厌氧发酵的气味,影响发酵效果。
4)湿度。发酵料的含水量控制在60~65%。湿气判断:手抓一把物料,指缝见水印但不滴,落地即散为宜。水份少发酵慢,水份多通气差,还会导致“腐烂细菌”的滋生。
5)温度。发酵室的起始温度应控制在15℃以上(四季可操作,不受季节影响,冬季尽量发酵于室内或温室),发酵温度宜控制在70~75℃之间。
6)完成当第2-3天温度超过65℃时应进行翻转,一般一周内可发酵完成,物料呈黑褐色,温度开始降至常温,说明发酵完成。如果锯末、木屑、稻壳等辅料过多,应适当延长发酵时间,以待充分腐熟。
发酵性有机肥,肥效好,使用安全方便,抗病性强,能促进生长,还能培养地力等。
8.灰渣投加技术
脱水后,污泥进入料斗,在料斗中加入石灰和氨基璜酸,石灰用量是湿泥用量的10%15%,氨璜酸用量约为石灰用量的1%。在反应过程中,氨基璜酸产生氨气,提高了杀菌效果,降低了反应温度。双螺旋进料机将污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中搅拌后,推入柱塞泵进料口,经柱塞泵送入反应器,在70℃下停留30min,产品输出可达到美国EPAPART503CLASSA标准。反应器泵将反应污泥输送到料仓,密封容器内产生的气体通过洗涤塔排出。
本工艺的特点:pH>12,延续时间长,杀菌彻底;pH高时,大部分金属离子沉淀,使其可溶性和活性降低;污泥固含量可提高到30%;除臭,系统全密封,无环境污染;系统全自动化,操作维护简单:添加少量氨基璜酸,减少石灰用量,缩短反应时间,降低运行费用。
淤泥炭化工艺
所谓污泥碳化,就是将污泥中的水份通过某种方式释放出来,同时又将污泥中的碳值保持到最大,从而使最终产品中的碳含量大大增加的过程(SludgeCarbonizationo世界范围内,污泥碳化主要有3种方法)。
⑴高温炭化;在649—982℃碳化时无压力。污泥干化到含水率为30%左右后,进入碳化炉进行高温碳化制粒。炭化颗粒可用作低等级燃料,热值在8360-12540kJ/kg左右(日本或美国)。本工艺虽然可对污泥进行减量化、资源化,但因工艺复杂、运行成本高、产物热值低等原因。当前尚未有大规模地应用,最大规模的为30删湿污泥。
⑵中温碳化。碳化时不加压,温度为426—537℃。先将污泥干化至含水率约90%,然后进入碳化炉分解。工艺中产生油、反应水(蒸汽冷凝水)、沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物。另外,该技术是在干化后对污泥实行碳化,其经济效益不明显,除澳洲一家处理厂外,尚无其他潜在的用户。
⑶低温碳化。碳化前无需干化,碳化时加压至6—8MPa,碳化温度为315℃,碳化后的污泥成液态,脱水后的含水率50%以下,经干化造粒后可作为低级燃料使用,其热值约为15048~20482kJ/kg(美国)。该技术通过加温加压使得污泥中的生物质全部裂解,仅通过机械方法即可将污泥中75%的水分脱除,极大地节省了运行中的能源消耗。污泥全部裂解保证了污泥的彻底稳定。污泥碳化过程中保留了绝大部分污泥中热值,为裂解后的能源再利用创造了条件14t。
(4)污泥水解热干化技术。污泥水热干化技术通过将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,可以同时改善脱水性能和厌氧消化性能。随水热反应温度和压力的增加,颗粒碰撞增大,颗粒间的碰撞导致了胶体结构的破坏,使束缚水和固体颗粒分离。经过水热处理的污泥在不添加絮凝剂的情况下机械脱水的含水率大幅度降低。污泥的水解宏观上表现为挥发性悬浮固体浓度减少和COD、BOD以及氨氮等浓度增加。水热干化技术采用浆化反应器,通过闪蒸乏汽返混预热浆化、蒸汽与机械协同搅拌,提高了系统的处理效率;在水热反应器中,采用蒸汽逆向流直接混合加热的方式,强化了传质传热过程,可以避免局部过热结焦碳化:在连续闪蒸反应器中,实现了系统能量的有效回收。
污水处理设备