城市生活污泥无害化处置

热度307票  浏览1933次 时间:2015年10月15日 11:22

污泥是污水处理过程所产生的固体沉淀物质,主要特性是含水率高,有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,呈胶状液态。 中国环境保护网hB~oU x

污泥的成分非常复杂,除含有大量的水分外,还含有大量的有机质、难降解的有机物、多种微量元素、病原微生物和寄生虫卵、重金属等成分,并伴有恶臭。其中含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质,造成水质的富营养化,导致水质恶化,同时污泥中的重金属,有毒物质,致病菌等也将给人类健康带来极大危害。市政污泥不经妥善处理而任意排放和堆置,将对周围环境大气、土壤、地下水源造成严重的污染,使已建成的污水厂不能充分发挥其消除环境污染的作用, 相当于花费巨量资金分离出的污染物又回到了环境中。

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我国正面临着大量市政污泥未处理,巨额的污水处理费可能“打水漂”的尴尬局面。资料显示,近年来我国污水处理仅政府投资部分就达5000亿元以上,污水处理厂运营费用每年也要约500亿元。但是,80%的污泥并未得到有效处理,甚至被直接丢弃在农田、河流等公共环境中,变成新的污染源。中国环境保护网M;m1~!c2T1yb&F)jP

据统计,截至2014年3月底,全国市、县累计建成污水处理厂3622座,污水处理能力每日约1.53亿立方米。清华大学水政策研究中心主任傅涛预测,到2015年,全国全年城镇污水处理厂湿污泥(含水率80%)产生量将达到3359万吨。

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作为污染物的“精华”,污泥的长期存在,污染了环境,威胁着群众身体健康,也消解了污水处理的环保效果。污泥是污水处理过程中污染物的“精华”。污泥含水率高、易腐败、有恶臭,含有重金属、“致癌致畸致基因突变”的有机污染物等。中国环境保护网 [FB~1HfJ{\e

首先,未经有效处理的污泥有可能污染地下水和地表水。污泥经

过雨水的侵蚀和渗漏作用,极易对地下水造成二次污染,其所含丰富的氮磷等进入周边水体或土壤中,多余释放的氮磷等随着水循环系统进入地表水,造成地表水的富营养化。

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其次,污泥有可能造成土壤污染。污泥中含有大量病原菌、寄生虫(卵),铜、锌、铬、汞等重金属以及多种有毒有害物。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种,其中危害较大的是寄生虫,对环境和人类以及动物健康有可能造成危害。而污泥中富含的重金属带来的污染更严重,使土地不再适宜耕作。

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另外,污泥带来的食物链危害和臭气污染也不容忽视。部分污泥中的重金属渗入地下水后还可能通过鱼、虾等进入食物链,重新回到餐桌上。同时,臭气污染是污泥处理处置过程中极易产生的一种污染。

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污泥处理处置包括两个方面:污泥处理和污泥处置。中国环境保护网,y7ywH9K&~h

    污泥厌氧消化

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厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的作用主要体现在:对有机物进行降解,使污泥稳定,避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响;消化过程中产生沼气,可以回收能源,降低污水处理厂能耗;改善污泥的脱水性能,减少耗药量。总之,污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化。

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投资成本与系统的构成、设备档次等因素相关。一般情况下,关键设备采用进口设备,厌氧消化系统的工程投资约为20~40万元/吨污泥(含水率80%)(不包括浓缩和脱水)。若采用更多进口设备,投资成本将会增加。

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厌氧消化直接运行成本约60~100/吨污泥(含水率80%),折合吨水处理成本约0.05~0.10/吨。考虑沼气发电回收电量后,运行成本可下降30~50%中国环境保护网#?dtB1Pua,l

泥处理:污泥经单元工艺组合处理,达到减量化、稳定化、无害化目的的全过程。中国环境保护网Fj/y)M6Z7@\

污泥热干化

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常见的工艺有自然干化和加热人工干化。中国环境保护网zx)y"dBo p

自然干化主要利用太阳能,蒸发水分,因而投资低、成本低、干化效果好,但占地面积大,容易兹生蚊蝇、散发臭气。中国环境保护网 XN O&al9u d }

加热干化,主要是采用热量对污泥进行干燥处理。热量来源:化石类燃料、工业余热;热量形式:烟气、蒸汽。中国环境保护网VX5D&Z r@6X

污泥热干化技术种类较多,如直接加热转鼓式干化器、气体循环、间接加热回转室、流化床等等,目前国内应用经验不足,只能根据热干化的实际需要和国外经验确定。污泥的含水量等性质,对热干化的污泥负荷量有显著影响。以前国外应用直接加热转鼓式干化器较多,干化后得到稳定的球形颗粒产品,但尾气量大,处理费用昂贵。间接加热系统,尾气量要小得多,但干化器内部磨损严重且难以生产出颗粒状产品。气体循环技术使转鼓中的氧气含量保持在10%以下,提高了安全性。间接加热回转室适用于中小型污水处理厂。此外还出现了将机械脱水和热干化一体化的技术,即真空过滤带式干化系统和离心脱水干化系统。后来出现了以蒸汽为热源的流化床干化设备,带有产品过筛返混系统,其产品的性状良好,与转鼓式干化器是相似的。蒸汽锅炉(或废热蒸汽)和流化床有逐渐取代热风锅炉和转鼓之势。转鼓式干化器仍将继续扮演重要角色,同时也向设备精、处理量大的方向发展。中国环境保护网f kx2em$W U G1ng

利用热能将污泥烘干至需要的含水率,热干化过程的高温(大于90℃)灭菌效果彻底,产品可完全达到杀菌卫生指标。含水率10%以下,微生物活性受到完全抑制,运输与储存过程中不会产生臭味等有机物腐化现象,即达到稳定,有利于长时间储藏和运输。污泥干化后中国环境保护网Pz.rq5chC+{r'E

的污泥呈颗粒或粉末状,保持了原有的营养成份,做农用肥料的市场可行性大为改善,基本不受运输条、季节性需求变化的影响。污泥加热干化配有除臭设施,对周围环境影响小。先进的干化车间布置紧凑,占地面积小。

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其缺点在于:

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1)能耗很大:蒸发1吨水需消耗1000kW电能或90—100m3天然气。

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2)干化过程中物料燃烧、爆炸等安全问题需要特别关注:污水污泥产生的粉尘是极易爆炸的粉尘。主干燥器、粉尘收集和处理装置、造粒和最终处理装置均有潜在的粉尘爆炸的危险。干燥后,干燥设施内的干燥产品也可因自热导致燃烧或因另有空气加入导致燃烧的加剧。储料仓的干燥产品也可能自燃。在欧美已经发生了很多起干燥器爆炸/着火和附属设施着火的事件。

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3)污泥热干化的尾气,含有臭气和其它污染物质;污泥焚烧的烟气,含有危害人民身体健康的污染物质。二者如不处理或处理不当,可能对大气产生严重污染,故要求必须达标排放。

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3.3、 污泥焚烧中国环境保护网 bQhs(A em5dk

污泥焚烧相对于热干化需要建设专门处置污泥的焚烧炉和配套的污泥脱水设施,热能不足部分直接在焚烧炉中添加燃煤或其它燃料补充。中国环境保护网z1L `6bE;w:? ];qg

焚烧将污泥矿物化并释放出一定的能量,使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中,所有的病菌病原体被彻底杀灭,有毒有害的有机中国环境保护网-@ @S5qR

残余物被热氧化分解。污泥既可以单独焚烧,也可以和其它废液、废气和固体废弃物混烧。

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污泥焚烧是否需要外加燃料,取决于污泥本身的热值(有机物含量)和污泥的含水率。机械脱水污泥焚烧前往往要进行干化处理,以便使污泥能够燃烧,从而减少辅助燃料的消耗量,降低运行成本;并需要对尾气进行处理,以便达到规定的排放标准;应考虑对废热进行回收利用等。

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污泥焚烧的优点是处理时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的,减量化效果最为明显。该法的缺点:工艺复杂,一次性投资大;设备数量多,操作管理复杂;由于污泥的热值偏低,仅为标准煤的30~60%,单独焚烧具有一定难度,故应与热值较高的垃圾或燃料煤同时焚烧,能耗高,运行管理费亦高;焚烧过程存在二噁英污染的潜在危险,二噁英是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物,国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。干化污泥、未干化污泥与燃煤混合焚烧,物料性质存在较大差异,燃点不同,易造成未充分燃烧的有机质颗粒在烟道的熔融或半熔融黏结。干化用导热油的换热面设置在高温炉膛内,导热油裂解严重,而更换成本较高。由于混烧燃煤助燃,又要防止床温过高造成死床(已发生多起),必须增加助燃空气,烟气量增加,运行费用增加。中国环境保护网"w~ ER6l

1污泥焚烧过程中随排烟排放的环境污染物中国环境保护网J d9Rd2? v-u3Z5ps

粉尘与重金属:粉尘中含有重金属及其氧化物。重金属的排放与金属的物理和化学性质、燃烧条件和尾气净化有关。重金属的环境释

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放即可随灰渣(飞灰)排放也可由于挥发形成气态金属单质或其化合物随烟气排放,不过挥发性金属会优先吸附于飞灰。中国环境保护网 {4k.s{0K|-P

酸性气体:主要有卤化氢、硫氧化物和氮氧化物。污泥中的有机氯化物在焚烧过程中大部分都转化成氯化氢(HCL)。中国环境保护网o#a5a N[B [Q

不完全燃烧产物:主要指一氧化碳(CO)、炭黑和多环芳烃。只要控制足够高的燃烧温度和足够多的空气过剩(一般过剩100%200%即可),就可使碳燃烧充分,一氧化碳(CO)就会降到最低水平。当一氧化碳(CO)排放量小于50mg/m3时,就可认为是完全燃烧了,污泥中的有机污染物就能够得到较为完全的降解。中国环境保护网*^+AF'm'r`?

二噁英类:主要来源于焚烧和化工生产,污泥焚烧所排放的二噁英的主要由于焚烧炉燃烧不完全,在焚烧炉内合成而被排出或在焚烧系统热交换区和尾气净化系统内产生。

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2)焚烧后所产生的污染物中国环境保护网9sdh6Z/o.n | ^H_

 焚烧处理污泥(垃圾)等固体废弃物除由烟气排放上述污染物外,还会产生多种固体废物(炉渣、管道灰、尾气净化设备产生(排放)的固体废物,除尘设备收集的飞灰和污水(尾气冷凝水、净化废水等)。

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污泥填埋

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污泥填埋分为单独填埋和混合填埋。

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单独填埋的基本方式是污泥经过简单的灭菌处理,直接倾倒于低地或谷地后加以封固。但是填埋需占用大量土地、耗费可观,污泥中含有的各种有毒有害物质易污染地下水。随着人口增加,土地资源匮

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乏,可供填埋的场地已十分有限。

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在我国,混合填埋是大部分采用填埋技术处置脱水污泥的出路。机械脱水污泥(在我国通常是20%DS),剪切强度低,不容易使用机械设备来运输和处置,同时由于安全问题(病原体、臭味、污泥消化导致的气体爆炸等等),通常不能满足填埋场的要求,垃圾填埋厂不愿意接受污水处理厂的污泥。

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该技术在国内应用较多,但目前填埋技术无论从技术上还是政策上总体处于濒临淘汰状况。

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污泥堆肥中国环境保护网 Kpm#T p$T

堆肥,又称堆肥化、污泥生物干化。起源于早期农业堆肥技术,包括厌氧和好氧两种类型,工业化堆肥主要采用污泥高温好氧发酵堆肥技术。

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污泥高温好氧发酵堆肥技术是利用生物能,将污泥彻底熟化降解的高效生化反应过程。既可以充分利用资源,同时又节约了最终处置费用。国外已经把满足土地利用要求的污水污泥改称为生物固体。机械化好氧发酵堆肥节约能耗,化害为利,无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下与好氧菌充分反应,放出热量,使堆肥物料自然产生高温,无论室外温度如何,均能保持60℃以上的高温。生物能使小分子有机物分解,大分子有机物降解稳定化。好氧发酵过程不产生甲烷等厌氧气体,产生较小的臭味,由于持续高温,杀死病原体和杂草种子,彻底使污泥无害化。可采用源头控制和特殊添加物使污泥中重金属在碱性介质作用下稳定化、无害化。中国环境保护网C-b]8m)` iKF~9u`

污泥处置方案确定中国环境保护网:^l NG;D3b

下表所示为目前各种污泥处理处置技术进行对比。中国环境保护网o6uab0qZ6_

污泥处理处置技术对比表中国环境保护网zc {u'q(It Rw

处理技术中国环境保护网v.H!_-k_"[!a!c

主要优点中国环境保护网"jM+~:Ip G R$g

主要缺点

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经济性

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填埋

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技术成熟可靠。中国环境保护网P4rg#cZU

占用大量土地资源,频临淘汰。中国环境保护网)d\a ]3l o

 

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热干化中国环境保护网4|2IhnLSlw

减量化效果明显。

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管理要求高,存在潜在粉尘爆炸危险。

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臭气收集不完全,对环境有一定的影响。中国环境保护网2fg{D M

投资:24-50万元//中国环境保护网 _E6w\8e0n1c:NO

运行:160-350/

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焚烧

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占地面积小,臭气收集控制容易,无害化、减量化程度最佳。中国环境保护网 J)[-suB6eM

目前技术存在缺陷,二恶英问题仍困扰该技术的推广。

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投资:55万元//中国环境保护网\HVC[2AO U#Y4?

运行:240-400/中国环境保护网&TF p&Q*Y!L _

堆肥中国环境保护网3i$vm,GSC

技术成熟,运行管理简单。

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重金属问题制约成品的应用范围

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投资:7-30万元//

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运行:30-200/中国环境保护网%w Q\ r.DZ

制砖中国环境保护网*A V |WM OXv u

工艺比较简单,对泥质要求不高。

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技术成熟度低,尤其产品是应用经验较少。臭气较严重。中国环境保护网0bvEs7J

投资:8-25万元//

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运行:240/

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电厂混烧

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工艺简单,投资运行成本较低。中国环境保护网#u,R SIu ya

影响电厂系统运行,存在较大政策风险,臭气污染严重。中国环境保护网J]a]s2u7Ql

投资:3-38万元//中国环境保护网N/bB'i/UB'k+wGa4}

运行:80-250/

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碱性物理稳定化中国环境保护网E0t q`{hf2E

工艺简单。

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仅适用于临时污泥无害化处置。

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海洋投弃

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工艺简单。中国环境保护网:aF-a%pV0l8J

存在二次污染风险,基本淘汰。中国环境保护网p:r _Jb9PX:r

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综上所述,对于以上工艺进行各方面的对比,由对比结果并结合国外污泥处理技术发展趋势,我们推荐采用污泥深度脱水+单独焚烧无害化处理技术。中国环境保护网;Z:~t}|X

 

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TAG: 含水率 污水处理 有机物
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