探讨污水处理厂污泥处理处置的新技术

　　摘要：本文作者对污水处理厂污泥处理处置的新技术进行了探讨，以供参考。
　　关键词：污水处理厂，污泥，处理处置，新技术
　　一、污泥的概念
　　污水处理厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等。
　　二、污泥对环境的污染
　　主要的污染包括以下几种：
　　2.1污泥盐分污染
　　污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率，破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的伤害，而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的流失。
　　2.2病原微生物
　　污水中的病原体（病原微生物和寄生虫）经过处理会进入污泥，新鲜污泥中检测到的病原体多达千种，其中危害较大的是寄生虫。
　　2.3氮磷等养分的污染
　　在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等养分的污泥后，当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时，N、P等养分就有可能随水土流失而进入地表水体造成水体的富营养化，进入地下引起地下水的污染。
　　2.4重金属污染
　　在污水处理过程中，70％～90％的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素，因为污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外，重金属一般溶解度很小，性质较稳定，所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。
　　三、污泥处理处置的常用方法
　　3.1抛弃型技术
　　抛弃型技术的主要方法是污泥的填埋和投海造地两种。
　　3.1.1填埋
　　污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内许多大型污水处理厂主要采取的方式，经过消化后的污泥，有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。
　　污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。污泥填埋场的渗滤液属高浓度有机污水，必须集中加以处理；污泥填埋场四周应设围栏，并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施，未经干燥焚烧处理的污泥，宜小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应小于0.5m，消化污泥泥层厚度应不大于3m，泥层上面铺砂土层为0.5m，彼此交替进行填埋，并设置通气装置，污泥焚烧灰渣填埋时，可不分层填埋。
　　这种处置方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，占地多，潜在生物可利用率低，填埋渗滤液和气体的形成，渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境，后续处理管理费用高等问题，填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。
　　3.1.2投海
　　沿海地区，尤其是有大江、大河入海口附近，可考虑把生污泥、消化污泥、脱水泥饼或焚烧灰渣投海。投海污泥最好是经过消化处理的污泥。投海方式可用管道输送或船运，其中管道输送较为经济。在污泥投海工程实施前，必须搞好投海区的选择（离海岸10km以外，水深25m左右），以保证海水的稀释与自净作用。污泥填海造地，应遵守下列要求：①必须设护堤，渗水也必须集中进行处理，以防污泥和污水污染海水；②污泥或灰渣中的重金属含量应符合填海造地标准。
　　3.2资源化技术
　　3.2.1农业综合利用
　　①污泥堆肥化利用
　　污泥中含有大量的有机质、氮、磷、钾等植物需要的养分，同时污泥中也含有大量有害成分，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法。
　　堆肥化是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质，并使得挥发性有机质含量降低，减少臭气；物理性状明显改善，便于贮存、运输和使用；高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。
　　②污泥消化后利用
　　厌氧消化较其他稳定化工艺具有如下优点：
　　1产生能量（甲烷），有时超过废水处理过程所需的能量；
　　2使最终需要处置的污泥体积减少30%～50%；
　　3消化完全时，可消除恶臭；
　　4杀死病原微生物，特别是高温消化时；
　　5消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤。
　　当处理厂规模较小，污泥数量少，综合利用价值不大时，也可采用污泥好氧消化。它的主要优点是：运行操作比较方便和稳定、处理过程需排出的污泥量少。但运行费用大、能耗多。在具体工程实践中，污泥处理采用哪种工艺，厌氧消化还是好氧消化，应视具体情况而定，如污泥的数量、有无利用价值、运转管理水平的要求、运行管理与能耗、处理场地大小等。
　　3.2.2低温热解制取可燃物
　　污泥热化学处理因其无害化和减量化彻底，地位已逐渐增强。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度（小于500℃）、由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭等可燃产物，最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类，正常产率为200～300L（油）/t（干泥），其性质与柴油相似。
　　四、污泥处理处置的新方法
　　4.1污泥燃料化技术
　　污泥燃料化方法目前有两种，一种是污泥能量回收系统，简称HERS法（HyperionEnergySystem），第二种是污泥燃料化法,简称SF法（SludgeFuel）。
　　（一）、HERS法
　　它是将剩余活性污泥和初沉池污泥分别进行厌氧消化，产生的消化气经过脱硫后，用作发电的燃料。混合消化污泥林、离心脱水至含水率80%，加入轻溶剂油，使其变成流动行浆液，送入四效蒸发器蒸发，然后经过脱轻油，变成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。轻油再返回到前端做脱水污泥的流动媒体，污泥燃料燃烧产生的蒸汽一部分用来蒸发干燥污泥，多余用来蒸汽发电。
　　HERS法所用的物料是经过机械脱水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸发法一般是用蒸发干燥法，不能获得能量收益，而采用CG法可以有能量收益；污泥能量回收两种方式，即厌氧产生消化气和污泥燃烧产生热能，然后以电力形式回收利用。
　　（二）、SF法
　　它将未消化的混合污泥经过机械脱水后，加入重油，调制成流动浆液送入四效蒸发器蒸发，然后经过脱油，变成含水率约5%、含油率10%以下，热值为23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流动介质重复利用，污泥燃料燃烧产生蒸汽，作为污泥干燥的热源和发电，回收能量。
　　HERS法与SF法不同，一是前者污泥先经过消化，消化气和蒸汽发电相结合回收能量。后者不经过污泥热值降低的消化过程，直接将生成污泥蒸发干燥制成燃料；二是HERS法使用的污泥流动媒体是轻质溶剂油，黏度低，与含水率80%左右的污泥很难均匀混合，蒸发效率低，而SF法采用的是重油，与脱水污泥混合均匀。三是HERS法轻溶剂油回收率接近100%，而SF法重油回收率较低，流动介质要不断补充。
　　4.2石灰投加技术
　　脱水后的污泥进入料斗，料斗中加入石灰和氨基璜酸，石灰投量为湿泥量的10％～15％，氨基璜酸的投量约为石灰投量的1％。由于氨基璜酸在反应过程中产生氨气，增强了整个工艺的杀菌效果，降低了反应温度。污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中搅拌后，由双螺旋进料机推入柱塞泵进料口，通过柱塞泵送入反应器，在70℃下停留30min，输出的产品可达到美国EPAPART503CLASSA标准。反应后的污泥泵送至料仓，密封容器中产生的气体经洗涤塔处理后排放。
　　五、污泥处理处置方法的选择
　　污泥处理处置方法的选择应兼顾到环境生态效益与处置成本、经济效益之间的平衡。污泥土地填埋对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，地基需作防渗处理以免污染地下水，填埋场的废气可能污染环境等；焚烧法的技术和设备复杂、耗能大、费用较高，并且有大气污染问题；污泥投海受到地理位置和国际海洋有关公约的限制以及对海洋生态系统和人类食物链造成威胁。因此，上述几种方法的使用在我国受到限制。
　　从污泥的成分看，其中有机物、氮、磷等的含量均高于一般农家厩肥，还含有钾及其它微量元素。若施用于土地中，对土壤物理、化学性状有一定的改良作用。污泥中的有机物质可明显改善土壤的结构性，使土壤的容重下降，孔隙增多，土壤的通气透水性和田间持水量提高，从而改善土壤的物理性质。施用污泥也可提高土壤的阳离子交换量，改善土壤对酸碱的缓冲能力，提供养分交换和吸附的活性位点，从而提高土壤保肥性。污泥中丰富的各种养分，明显地增加土壤氮、磷养分，并能有效地向植物提供养分，减少化学肥料的施用量，从而可降低农业生产的成本。所以污泥土地利用是适合我国目前的经济发展状况是一种积极的、生产性的污泥处置方法。
　　当然，污泥的土地利用仅仅是当前最有效、最经济的处理处置方法，但是并不代表永远都是。通过以上各种新方法的介绍，应该可以使我们对污泥处理处置的前景充满希望。
　　六、污泥再生利用对社会产生的效益分析
　　6.1经济效益分析
　　利用污泥开发制造有机复合肥，可使污水处理厂省去污泥的卫生填埋或焚烧费用，提高资源利用率。中科院生态环境研究中心的研究表明：每平方米污水处理厂污泥引起环境损失值为38元，这不包括其中的运输费用。因此，利用污泥开发制造有机复合肥在经济上是可行的，具有显著的经济效益。
　　6.2社会效益分析
　　随着国家对环保要求的提高、人们环保意识的增强以及城市化进程的加快，对污泥的处理与利用成了一个迫切的需要解决的问题，污泥处理不好会造成对环境的二次污染，造成一系列的社会问题。利用污泥制造有机复合肥可使污泥化害为利，既减轻了国家对污泥处理的经济负担，又对农业生产产生积极的推动作用，发展前景广阔；同时，杜绝了污泥焚烧和填埋造成的二次污染。
　　七、结语
　　随着工业化和城市化的发展，污水处理率的提高，污水处理厂污泥产量必然越来越大。污泥是一种很有利用价值的潜在资源，为了充分利用这种资源，减少环境公害，应大力发展污泥处置和利用的各种技术。从目前情况来看，国内污泥处理利用技术还比较落后，污泥处理率还比较低，人们对污泥处理处置必要性认识还不够，污泥的处理处置存在严重的不足，许多问题亟待解决。因此，将经过稳定化、无害化处理后的污泥进行土地循环利用，应该是我国污泥资源化利用较有前景的一种途径。
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