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Abstract: There is an important research subject of deepening and utilization mode of disposal of sludge, which is of positive significance to protect environment. To avoid extreme waste of resources and rational use of sludge science has very important practical significance and economic value to society. This article mainly elaborated the city sludge treatment and disposal method for reuse, effectively promoted the process of the environmental protection of city sludge treatment.
Key words: city sludge; treatment; resource utilization
中圖分類號:[TU992.3]文獻標識碼:A 文章編號:
城市污泥是一種常見的固態污染物,但是如果將其進行合理的加工,則會成為一種有用的資源。傳統城市污泥處理方式并沒有一定的規范化的污泥處理工藝以及科學化的污泥治理制度。 但是污泥堆積不僅會影響城市的面貌也會不利于環保工程的建設。 為此,我國推出了一系列的污泥處理處置措施、法規及標準,本文綜合講述了污泥的預處理措施及資源再利用的方式,為污泥處置研究提供了有力的依據。
1.污泥的預處理
污泥主要來源于污水處理廠, 剛排出的污泥中含有諸多的有害成為,且體積龐大,如果直接處理會有一定的難度,因此在對污泥進行環保化處理之前會對其進行預處理, 污泥的預處理方法主要包括污泥的穩定化、消化、熱處理、脫水等處置方式,最終達到降低污泥中微生物含量、殺菌減量化的目的。 此外,經過預處理的污泥的成分、性質發生改變,有利于后續能源和資源的再利用。
1.1 污泥的穩定化
常用的 3 種污泥穩定的方法有:消化法、堿性穩定化和熱處理法。
1.1.1 污泥的消化
污泥的消化是指在人工控制下, 利用好氧或厭氧微生物的代謝作用將污泥中的有機物質分解為氣體和殘余穩定物, 主要包括好氧消化和厭氧消化。 好氧消化法的降解程度高,易脫水,運行管理簡單,但運行費用高,消化污泥量少,隨溫度波動污泥的降解程度的波動較大,故相較之下厭氧消化較常用,該方法可以顯著減少污泥體積,消除惡臭,較易脫水,污泥性質穩定,更宜作肥料。
1.1.2 堿性穩定法
堿性穩定法最主要的目的就是控制污泥的酸堿度,當污泥的 PH 值調節到 11.0~12.0 是,可以直接作為農田中的肥料。 具體的處理方法為:向城市污泥中加入一定量得強堿物質,如石灰、水泥窯灰等。 另外,這種處理方法也能夠殺滅污泥中所包含的病原體,抑制微生物的活性,降低惡臭和鈍化重金屬。
1.1.3 污泥的熱處理
熱處理方法能夠是污泥趨于穩定化,污泥中含有大量的水分,通過熱處理工藝的完成能夠是污泥固化,破壞污泥中結合水的結構,對污泥的熱處理的方式包括常壓下 30~75℃和 75~190℃兩個處置階段。 此外,污泥經過熱處理工藝后,可以殺滅其中的微生物和寄生蟲,且能夠除去臭味。 經過熱處理后的污泥能夠達到減量的目的。 但是經該方法處理后,部分可溶性有機物質、有毒重金屬及 NH3-N 易溶出回流到原污水中,從而造成處理出水水質下降。
1.2 污泥的濃縮和脫水
為了便于對污泥的運輸管理, 必須對污泥進行必要的濃縮和脫水處理。 污泥的濃縮技術主要包括重力壓縮、、氣浮濃縮、離心濃縮、轉鼓機械濃縮、帶式濃縮機濃縮等,經過濃縮后污泥的含水率可達到 95%~97%,經過濃縮處理后的污泥大大降低了自身的質量。
經過濃縮處理后的污泥,污泥大部分的質量源于其中所含的水分,因此脫水處理時污泥減量化的最佳途徑。 具體的脫水措施主要包括兩種:自然干化和機械脫水。 自然干化需基于氣候干燥的條件下才能夠發揮作用。 事實上,機械脫水是一種常見的污泥脫水處理方式,相對于自然干化,機械脫水的處理效率較高。
2.污泥的處理處置方法
污泥處置是根據污泥的最終去向,將污泥進行利用或無害化處理,傳統上大多采用填埋、投海和棄置堆放、焚燒方式,雖然簡單易行,但是會帶來占用土地、污染地下水或海洋環境、填埋場滲水等問題,并未從根本上解決環境問題,給生態環境埋下安全隱患,這些方法也逐漸被環境法案和國際公約等制約。 為避免污泥對環境的二次污染,人們已認識到污泥處理的優先順序是減容、利用、廢棄,污泥的利用和資源化成為研究主流。 污泥的有效利用可分為土地利用和熱能利用,具體方法主要包括污泥堆肥、焚燒、生物瀝浸等。 以下我們以污泥焚燒為例做簡要說明。
3.污泥的資源化利用方案
從傳統的意義上講,污泥是一種廢棄物,但是清潔生產的理論中沒有廢物的概念,所謂廢物實際是放錯了位置的資源。 如果對污泥進行合理的處理利用,污泥也可以成為其他過程的原材料,即污泥的根本出路是化害為利、 實現資源化污泥處理方案時需要因地制宜。 目前污泥的資源化利用方式主要包括土地利用、建材利用、環保材料、熱能利用等。
3.1 土地利用
污泥的土地利用是一種積極、安全有效的污泥資源化處置方式,主要有農田利用和城市園林綠化或林地利用。
3.2 建材利用
污泥是一種黏土質資源, 同時含有大量的 Si,Al,Ca,Fe 等成分,將其干化、磨細后與黏土或粉煤灰按一定比例摻和,在高溫下烘焙燒結可使污泥穩定化,并用于制成建筑材料。 該法可達到處置污泥和創造經濟效益的雙重目的。 以污泥制磚為例,其原理是利用污泥焚燒灰的成分與黏土的化學成分相似。 目前,國內外比較常見的城市污泥制磚技術主要有兩種,一種是城市污泥焚燒灰添加適量輔料成型燒結制磚;另一種方法是直接將城市污泥干燥、 利用方式主要包括土地利用、 建材利用、環保材料、破碎后與黏土或粉煤灰等輔料以一定比例混合,燒結制磚,同時還可利用污泥的潛在熱值,節約制磚成本。
3.3 環保材料
3.3.1 污泥制吸附劑
對于含碳較多的生化污泥, 在一定高溫下, 以污泥為原料通過化學途徑將其制成含碳吸附劑, 為生化污泥的處置和利用提供了一條新途徑。 制得的吸附劑可用于去除污水中的懸浮物和有機物,COD 去除率高,是一種性能良好的有機廢水吸附凝聚劑。 吸附飽和的吸附劑若不能再生,還可以在一定條件下用作燃料進行燃燒,污泥中有害成分被徹底氧化分解。 如日本以脫水污泥濾餅為原料,經過高溫碳化脫水, 酸洗去雜質, 堿活化后制成了高性能的活性炭,其細孔比常規活性炭比表面積大, 吸附能力強。 也有研究者利用石化污泥成功制備用于吸附溢油的吸附劑,經過碳化和活化處理后,去油率可達 99.6%。
3.3.2 污泥制絮凝劑
從剩余活性污泥中提取一些可絮凝的微生物菌種, 通過微生物技術對其進行發酵、抽取、精制,合成一種生物高分子化合物,此種高分子絮凝劑能夠將城市污水處理廠的剩余活性污泥消化掉, 此種物質不僅能夠容易加工處理,而且具有很好的經濟性。
4.結 語
污泥經過處理處置后,可以根據不同的情況進行資源化利用。 上述的幾種污泥處理與資源化方法基本上囊括了現今主流的資源化利用處理方法,涵蓋面廣,對各種不同組分組成的污泥具有很強的適應性。 此外污泥的處理還應兼顧環境生態、社會和經濟效益平衡,盡可能地提高污泥處理與資源化利用的效率。 所以今后在開發污泥處理處置與資源化方法的同時應考慮環境的承載能力、 工程施工的可能性和經濟上的可行性,盡可能使污泥被資源化利用。
【參考文獻】
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譚江月,龍炳清,朱明等.城市污水處理廠污泥的處理處置及有效利用[J].新疆環境保護,2003,25
【關鍵詞】污泥;處置技術;資源化
污水處理過程中產生的沉淀物質以及從污水表面漂出的浮沫中所得的殘渣稱為污泥,屬于一種固體廢棄物。隨著國內污水處理事業的發展,污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴大和提高,產生的污泥量日益增加,污水污泥的處理處置問題日益突出。據記載 ,一個城市污水廠每天產生污泥的體積約為污水處理量的 0. 5 %~1. 0 % ,其處理費用約占城市污水總運行費用的 20 %~50 %。污泥成復雜,其中雖含有大量氮、磷、多種微量元素和有機質等可利用成分,也含有毒、有害、難降解的有機物、病原菌、寄生蟲(卵)及重金屬等,且常伴有惡臭,處置不當會對生態環境和人類造成很大的危害,因此探討并尋求經濟有效的適合我國國情的污泥處置技術,具有重要的現實意義。
1 市政污泥處理現狀
市政污泥的處理方式可分為四種:填埋、排海、農用和焚燒。在我國污泥處理處置的主要方法中,污泥農用約占44.8%、陸地填埋約占31.0%、其它處置約占10.5%、未經處置約占13.7%。由此可見我國城市污泥的處置方法一直以農用為主 。
2 污泥性質
污泥的顆粒較細,密度較小,含水率高且不易脫水,并且有機物含量較高,容易腐化發臭。污泥中含有植物生長所需的養分和有機質, 其中植物養分氮、磷、鉀等可供植物的生長發育, 而有機質可以用來改良土壤, 防止土壤板結和增加地力。然而,污泥中又含有潛在有害物如重金屬或病原體等, 它們的農用必須建立在重金屬等有害物質的含量和病原體數量控制在不會對人類造成危害的基礎上。城市污水中還混有醫院排水和工業廢水,污泥中常常含有寄生蟲卵、細菌和重金屬等有害物質。干燥污泥具有一定量的熱值,可以燃燒。干化污泥作為燃料,開發潛力很大。
3 污泥處置技術
3.1 農用
污泥農用是各國較為關注的處置方法 ,它與其他方法相比 ,不僅能耗低 ,而且還可回收利用污泥中大量的植物養分。污泥中含有豐富的有機營養成分,如氮、磷、鉀等和植物所需的各種微量元素,其中有機物的濃度占40%~70%,其含量高于普通農家肥,能夠改良土壤結構,增加土壤肥力,促進作物生長。影響其推廣的因素是可能引起的病原體擴散和重金屬污染。因此各國先后出臺了農用污泥重金屬許可濃度標準和嚴格的衛生無害化要求 ,并對單位面積污泥使用量作了限制。為減少或消除污泥直接施于農田可能產生的不良影響 ,需對污水廠的進水水質進行控制并對污泥進行預處理。鑒于污水廠設計流量大 ,所產生的污泥量也較多 ,試圖通過化學方法去除重金屬離子幾乎是不可能的。因此只有限制排放重金屬離子污染源的污染物排放總量 ,使污水廠污泥達到農用標準。同時還應對污泥進行堆肥預處理 ,以消除污泥中的大量生化有機物及病原菌。
3.2 衛生填埋
城市污泥經過簡單的滅菌處理直接傾倒于低地或谷地制造人工平原是污泥填埋處置的基本方式。它的優點一是污泥無毒無害化處理成本低,不需要高度脫水(自然干化),二是既解決了污泥出路問題,又可以增加城市建設用地。從總體上看 ,填埋是一項比較成熟的污泥處置技術。然而 ,污泥衛生填埋也存在很多問題,如污泥中含有的有毒有害物質經雨水的浸蝕和滲漏會污染地下水。盡管如此 ,在將來的發展中,填埋仍是垃圾和污泥處置中不可避免的方法。對于不能資源化而必須從使用循環中排出的廢物 ,填埋是目前唯一的最終處置途徑。
3.3 污泥的焚燒
污泥減容的主要方法是濃縮、脫水以及焚燒。一般大型污水處理廠的污泥均通過焚燒達到無害化處理處置,污泥減容減量化程度高,而且產生的熱能可回收利用,如利用熱交換裝置(如余熱鍋爐)將產生的蒸汽用作供熱采暖或驅動汽輪機發電等。
該方法既解決了污泥的出路問題又充分利用了污泥的能源,而且污泥不需要做滅病原菌的處理。在所有的污泥處置中 ,焚燒方法產生的剩余物最少 ,且無異味。其缺點是處理設施投資大,處理費用高(是其他工藝的 2 倍~4 倍) ,有機物燃燒會產生二堊英劇毒物質。
3.4 排海
某些沿海地區,處置污泥采用污泥投海的方式,但近年來受到強烈反對,主要是因為其危害海洋生態系統,引發全球環境問題。
4 污泥的資源化展望
4.1 污泥農用
污泥直接施用于農田和牧場。南京農業大學和湖南農學院對田間施用污泥作了大量試驗,發現施用污泥能顯著增產,稻麥籽粒和秸稈平均增產分別為38%和41%,蔬菜可食用部分則平均增產11.7%。研究表明,施用污泥后土壤中植物所需的許多營養元素的含量都顯著增加,牧草產量明顯提高。
4.2 燒制建材制品
污泥中含有大量的灰分、鋁、鐵等成分 ,是建筑材料中不可缺少的添加劑。將污泥(85%含水率)與粉煤灰以1:3比例混合,燒制建材制品。制成品性能優良,無臭味,基本符合衛生標準,且重金屬含量大為降低,接近土壤。
4.3 污泥制動物飼料
污泥中含有大量有價值的有機質(蛋白質和脂肪酸等) 。其中 70 %的粗蛋白以氨基酸形式存在 ,各種氨基酸之間相對平衡 是一種非常好的飼料蛋白。但如何將污泥中的營養成分轉化成飼料蛋白 ,目前研究得還不夠深入 ,長期利用污泥蛋白產生的有毒物質在動物體內累計 ,造成的潛在危害和長遠影響還有待于進一步研究。
4.4 污泥改性制吸附劑
污泥中含有大量有機物 ,它具有被加工成吸附劑的客觀條件。在一定高溫下 ,以生化污泥為原料 ,通過化學改性活化處理可制得含碳吸附劑。含碳吸附劑對 COD 及某些重金屬離子有很高的去除率 ,是一種優良的有機廢水處理吸附絮凝劑。污泥制活性碳絮凝劑的研究在我國剛剛開始 ,許多方面的工作還有待深入。
5 結語
根據我國國情,污泥的處理應著眼于污泥的綜合利用,化害為利,變廢為寶,所以污泥資源化應是我國處置污泥的未來發展的主要方向。為實現污泥的資源化和商品化利用,需要注重有關污泥堆肥制造有機和無機復合肥,污泥制造建筑材料,污泥熱能利用以及在環保方面的應用等關鍵技術的研究和相關設備的研制開發,對成分日趨復雜、數量不斷增多的污泥進行更有效、更經濟的處理。
參考文獻:
[1]嚴熙世. 水和廢水技術研究[ M ]. 北京 :中國建筑工業出版社 ,
【關鍵詞】城市污水處理廠;污泥處理處置;現狀;方法;探討
隨著經濟科學的飛速發展,人們開始認識到科學和經濟的快速進步某種程度上就是對環境和社會資源的一種損耗,而后來的溫室效應、環境大氣污染、各種能源短缺、可利用水資源減少等等問題都充分證明了這一點。對此全球各個國家也都快速做出了反應,針對溫室效應,環境保護、污水治理等等環境保護和和可持續發展戰略政策的提出都朝著改善生存環境的方向前進。對此,我國政府也逐步退出了諸多政策,積極宣傳教育環保生態思想,倡導綠色健康無污染生活,并同時進一步落實科學發展觀,發展生態循環經濟體系,并加速我國資源節約型和自然環境友好型城市建設。城市污水處理廠也因此快速發展,尤其是隨著城市污水處理設施和技術的不斷普及提升,其污泥的產量越來越多,這對城市而言也是一個新問題,因此城市污水處理廠污泥的處理處置就成為當前乃至今后我們迫切需要解決的重任,下面筆者就對城市污水處理廠污泥處理利用進行深入探討。
1 我國城市污泥處理狀況及問題
眾所周知,城市污水處理廠在處理污水過程中不可避免會產生污泥,雖然污泥占有量只有0.3%~0.5%,但是由于我國城市化發展步伐的加快,城市污水處理廠所產出的污泥量也與日俱增。目前我國廢水排放大約400多億噸,干污泥年排放約為600萬噸,城市污泥處理問題日益凸顯。此外,在污泥處置方面,絕大部分城市污水處理廠都是采用較為簡單的填埋或者是胡亂堆放,甚至部分城市將污水處理廠污泥簡單用于城市綠化和土地填埋中,或者用于配比制作成復合肥,這些都導致城市污水處理廠污泥處理工作不盡人意。據有關資料統計,我國大部分城市污水處理廠處理的污泥里面微生物、寄生蟲卵、重金屬、有毒有機物質、臭氣、病原菌等眾多,這些成分已經成為城市環境衛生的首害。為了改善這一問題,我國從2000年以來絕大部分城市都陸續出臺執行有關污泥處理處置的政策方案和規劃,但就目前處理狀況來看,簡單粗暴的填埋棄置和堆放只能夠為后續城市發展埋下隱患,尤其是近些年來污水處理廠日益增多,處理的污泥量也越來越多,只有及時進行科學的、系統的、合理的深度處理,使得污泥能夠穩定化,最終達到減量、無害、再利用的程度才是最佳的、完善的污水處理循環鏈,才能夠使得污泥處理處置工作產生效果。
2 城市污水污泥處理處置方法工藝
城市污水廠污泥處理處置主要包括兩個階段,前階段要對污泥進行初步處理,然后再在此基礎上根據污泥成分比例和性質特點來采取不同的處置方式,最終使得污泥能夠達到無害化。
2.1 污水廠污泥處理方法
對污水廠污泥進行初步處理,主要包括污泥調理、污泥濃縮、污泥脫水、污泥消化等幾個步驟。
污水處理廠利用化學或物理方法調理完污泥后,就進行污水濃縮,就是利用重力濃縮方法、氣浮濃縮方法、離心濃縮方法等等方式來除去污泥的間隙水,然后進行污泥脫水,利用自然干化、造粒脫水、機械脫水等方式來將污泥轉化為半固體或者固體形態。最后進行污泥消化,也就是對污泥進行厭氧消化和好氧消化,前者使污泥降解為甲烷和穩定的污泥,后者利用微生物發酵,采用好氧堆肥、反應器堆肥等方式進行污泥堆肥,使得污泥最終成為穩定性較高的類腐殖民質。
2.2 污泥處置利用
目前對污泥進行深層次的處置主要有熱干燥處理、土地利用、衛生填埋、污泥焚燒、投海和綜合利用等等方式,如下圖。
第一,土地利用。我國是農業大國,對污泥進行土地利用能夠有效處置多余污泥,尤其是污水處理廠污泥理念含有豐富的有機成分,且經過實踐證明采用這些污泥栽種作物產量更好,甚至比施農家肥的土地作物長的更好,因此有機含量高、營養成分豐富的污泥就可以充當土壤改良劑,當然也要進行土地利用要注意污泥重金屬、放射性元素等問題,從而避免土壤作物二次污染。
第二,衛生填埋。這種方法工藝簡單,成本低廉,見效快,應用頗為廣泛,有筑堤法、平面填埋發,混合填埋法等,其缺點在于占填埋場地大、運輸成本高、污泥力學性能要求高,并要注意產生滲濾液和沼氣,防止地下水污染。
第三,污泥焚燒法。污泥高溫下燃燒,能夠充分將污泥分解為砌體、焦油以及其他飛灰殘渣,這種處理方法速度快,無害化、減量化效果徹底,而且污泥冉壽熱量高,可以充當劣質煤,但是污泥焚燒設備投資大,燃燒不良有可能產生劇毒物質。
第四,早期污水處理廠對污泥污染認識不足,大量污泥被投入海中,這對海洋生態環境造成了巨大的損害,目前這種方法已經限制和禁止。
第五,近來國內外把污水處理處置眼光放到了資源化的層面上,希望通過適當處理然后再利用,這是現代社會環境保護和資源可持續發展的必然需要。歐美等國家已經在探索污泥制油的工藝,希望通過加熱、無氧、催化劑、干餾、熱分解來產熱解油,而且污泥中的大量灰分可以作為建筑添加劑,不少研究專家將污泥作為水泥原料,例如在粘土中深入污泥在高溫下燒成生態磚等等。除了上述幾種方法之外,還有多種污泥綜合有效利用方式,而這些都需要相關人員不斷努力嘗試研究,這樣長期下去,相信總會有化廢為寶,化污泥為有效資源物質的污泥處理模式。
3 結束語
雖然目前我國城市污水處理廠在污泥處理處置方面已經取得了一定的成效,但是在污泥處理處置這條道路上還有很遠的路要走,當前這些污泥處理方面還存在很多未盡人意之處,對此,我國相關工作人員和城市污水處理同行也必須要進一步落實科學發展觀,并不斷努力嘗試、實踐,努力尋找更佳、更有效的處理方式和工藝技術,相信隨著人們對污水污泥處理設備的不斷改進和完善,我國城市污水處理方面會取得更好的效益。
參考文獻
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[2]白楊.城市污水處理廠污泥處理處置技術方法[J].綠色科技,2014(6).
關鍵詞:污水污泥處理處置 污泥處理工藝 污泥土地利用 污泥堆肥
表1 國內已建城市污水處理廠污水污泥處理工藝
序號
污泥處理流程
應用比例
1
濃縮池 最終處置
21.63%
2
雙層沉淀池污泥 最終處置
1.35%
3
雙層沉淀池污泥 干化場 最終處置
2.70%
4
濃縮池 消化池 濕污泥池 最終處置
6.76%
5
濃縮池 消化池 機械脫水 最終處置
9.46%
6
濃縮池 濕污泥池 最終處置
14.87%
7
濃縮池 兩相消化池 濕污泥池 最終處置
1.35%
8
濃縮池 兩級消化池 最終處置
2.70%
9
濃縮池 兩級消化池 機械脫水 最終處置
9.46
10
初沉池污泥 消化池 干化場 最終處置
1.35%
11
初沉池污泥 兩級消化池 機械脫水 最終處置
1.35%
12
接觸氧化池污泥 干化場 最終處置
1.35%
13
濃縮池 消化池 干化場 最終處置
1.35%
14
濃縮池 干化場 最終處置
4.05%
15
初沉池污泥 濃縮池 兩級消化池 機械脫水 最終處置
1.35%
16
濃縮池 機械脫水 最終處置
14.87%
17
初沉池污泥 好氧消化 濃縮池 機械脫水 最終處置
2.70%
18
濃縮池 厭氧消化 濃縮池 機械脫水 最終處置
1.35%
注:表中未注明的污泥均為活性污泥。
表2 幾種濃縮方法的比能耗和含固濃度
濃縮方法
污泥類型
濃縮后含水率(%)
比能耗
干固體(Kw·h/t)
脫除水(Kw·h/t)
重力濃縮
初沉污泥
90~95
1.75
0.20
重力濃縮
剩余活性污泥
97~98
8.81
0.09
氣浮濃縮
剩余活性污泥
95~97
131
2.18
框式離心濃縮
剩余活性污泥
91~92
211
2.29
無孔轉鼓離心濃縮
剩余活性污泥
92~95
117
1.23
從表中可以看出,初沉污泥用重力濃縮法處理最為經濟。對于剩余污泥來說,由于剩余活性污泥濃度低,有機物含量高,濃縮困難,采用重力濃縮法效果不好,而采用氣浮濃縮、離心濃縮則設備復雜,費用高,也不適合中國國情。所以,目前國內推行將剩余活性污泥送回初沉池與初沉污泥共同沉淀的重力濃縮工藝,利用活性污泥的絮凝性能,提高初沉池的沉淀效果,同時使剩余污泥得到濃縮。國內污水廠對此進行了試驗研究,表明這種工藝的初沉池出水水質好于傳統工藝[4]。因此,國內當前將重力濃縮法作為主要的污泥濃縮方法,圖1為國內污水廠所采用的污泥濃縮方法情況。
由于國內經濟狀態和資金短缺,且污泥中有機物含量低,所以重力濃縮法仍然將是國內今后主要污泥減容手段。
1.1.3 污泥穩定
國內目前常用的污泥穩定方法是厭氧消化,好氧消化和污泥堆肥也有部分被采用,并且污泥堆肥正處于不斷研究階段,而熱解和化學穩定方法或者是由于技術的原因或者是由于經濟、能耗的原因而很少被采用[5]。圖2為上述幾種污泥穩定方法在國內所占的比例。
1.1.4 污泥脫水
國內現有的污泥脫水措施主要是機械脫水,而干化場由于受到地區、氣候條件的限制很少被采用。圖3為幾種污泥脫水技術在國內所占的比例。
1.2 國內城市污水污泥處理中存在的問題
國內城市污水污泥的處理起步較晚,其中也存在許多問題,主要表現在以下幾個方面:
1.2.1 污泥處理率低、工藝不完善
我國存在著重廢水處理,輕污泥處理的傾向。很多城市未把污泥的處理作為污水廠的必要組成部分,往往是污水處理廠建成后,相當長的時間后才建污泥處理系統,造成我國城市污水污泥處理率很低。從表1的工藝中也可以看出,國內城市污水廠的污泥處理工藝是很不完善的。污泥經過濃縮、消化穩定和干化脫水處理的污水廠僅占上述城市污水廠的25.68%。這說明我國70%以上的污水廠中不具有完整的污泥處理工藝。不具有污泥穩定處理的污水廠占55.70%,大量未經過穩定處理的污水污泥將對環境產生嚴重的二次污染。不具有污泥干化脫水處理的污水廠約占48.65%。污泥經濃縮、消化后,尚有約95%~97%含水率,體積仍然很大。這樣龐大體積的污泥如果不經過污泥的干化脫水處理,將為運輸及后續處置帶來許多不便。
1.2.2 污泥處理技術設備落后
當前我國有些污水處理廠所采用的污泥處理技術已經是發達國家所擯棄的技術,其水平還停留在發達國家的70、80年代的水平,有的甚至是國外的60年代的水平。而且有些污泥處理技術根本不合乎國內的污水污泥特性,對所采用的技術缺乏必要的調查研究。污泥處理設備也比較落后,性能差、效率低、能耗高,專用設備少,未能形成標準化和系列化。因此,限制了我國污泥處理技術的提高和發展。
1.2.3 污泥處理管理水平低
很多已建成的污泥處理設施不能正常運行,除技術水平外,管理水平低也是重要因素。大部分污水廠的管理人員和操作人員的素質較差,缺乏管理經驗,不能有效地組織生產,加上技術人員少,各個專業不配套,所以一旦生產上出現問題,不知如何處理,有的污水處理廠的污泥處理系統只好長期停止運行。提高污水廠的管理水平,早日實現科學管理是保證污水廠污泥系統長期運轉的關鍵所在。
1.2.4 污泥處理設計水平低
我國排水事業有很大發展,積累了較為豐富的污水處理設計經驗,并培養了大批設計人材。但在污泥處理方面,我國還缺乏實踐經驗和設計經驗,尤其是污泥處理系統的整體水平還比較低,從已建成的污水處理廠的污泥處理裝置看,運行工況不佳,不能保證長期運行,很多廠的裝置建成后,又進行較大的技術改造,造成人力、物力和財力的極大浪費。
1.2.5 污泥處理投資低
國內污泥處理投資只占污水處理廠總投資的20%~50%,而發達國家污泥處理投資要占總投資的50%~70%。
1.3 我國城市污水污泥處置的狀況及分析
城市污水污泥的處置途徑包括土地利用、衛生填埋、焚燒處理和水體消納等方法,這些方法都能夠容納大量的城市污水污泥,但因國家的不同而應用情況有所不同。我國自80年代初第一座污水處理廠天津紀莊子污水處理廠建成投產后,污泥即由附近郊區農民用于農田。其后北京高碑店等污水處理廠的污泥也均用于農田。隨著城市污水污泥產生量和污水處理廠的逐漸增多,目前我國已開始將污水處理廠污泥用于土地填埋和城市綠化,并將污泥作基質,制作復合肥用于農業等。但在國內,總的狀況還是以污泥土地利用的形式為主,將污泥用于農業。可由于國內在污泥管理方面對污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機物等理化指標及臭氣等感官指標控制的重視程度還不夠高,因此限制了對污泥的進一步處置利用,圖4為幾種污泥處置技術在國內所占的比例。
國內的污泥處置,即最終出路存在嚴重問題,從上圖可以看到仍有13.79%的污泥沒有任何處置,這將為環境污染帶來巨大危害。污泥散發的臭氣污染空氣,病原菌對人類健康產生潛在威脅,重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統。造成這種現象的原因可以歸納如下:由于國內污泥處理處置的起步較晚,許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規劃。造成很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所;我國污泥利用的基礎薄弱,人們對污泥利用的認識存在嚴重不足,對污泥的最終處置問題缺乏關注,給一些有害污泥的最終處置留下了隱患;污泥的利用率不是很高,仍有一部分的污水廠污泥只經貯存即由環衛部門外運市郊直接堆放,尤其是國內一些南方城市很多采用這種方式。這樣的處置方式既影響了污水廠的正常運行,同時污泥的隨意堆放又可能產生二次污染,也造成污泥資源的浪費。因此,我國當前面臨的問題是盡快發展污泥處置技術來解決不斷增長的污水污泥。
2 我國城市污水污泥處理處置對策
2.1 我國城市污水污泥處理途徑
從國內今后的發展趨勢來看,其城市污水處理將形成以國家投資的大型污水處理廠為主,各地區根據經濟發展狀況投資興建的不同規模污水處理廠并存的局面,因此對污水廠污泥的處理應根據污水廠所處的環境位置、處理規模、資金來源、經濟技術水平來確定適合中國國情的工藝方法和技術設備等。
污泥處理的目的是使污泥減容化、穩定化、無害化及綜合利用。對于國內城市的各類污水處理廠來說,應該不斷完善其污水污泥處理工藝,選擇包括污泥濃縮、厭氧消化、脫水等較完善的污泥處理工藝,并積極開發性能良好的、國產的污泥濃縮、穩定和脫水的裝置和機械,以提高污泥的含固率,使后續的污泥處置和綜合利用能順利進行。就選擇污水污泥濃縮技術來說,由于國內城市污水污泥中有機物含量低,所以采用重力濃縮仍然是一種經濟、有效的污泥減容方法。污泥脫水的方法主要包括自然干化和機械脫水,而自然干化由于受到氣候、地區的限制而很少被采用。污泥的機械脫水能有效降低污泥體積,為污泥的后續處置打下良好基礎。現在常用的機械脫水技術有板框壓濾脫水、帶式壓濾脫水和離心脫水等,在實際運行中各有其優缺點,同時污泥的性質對脫水效果影響很大,因此對機械脫水方法的選擇應根據污水廠工藝、運行的特點和污泥處理處置的要求而定。污泥處理時采用不同的穩定方法對整個污水處理的工藝選擇和技術經濟比較有舉足輕重的影響,典型的穩定方法有厭氧消化、好氧消化和堆肥等的生物穩定法及投加石灰的化學穩定法。對目前國內現有的情況來說,應考慮采用基建投資少、運行管理費用低、簡易高效的污泥穩定方法。污泥的中溫厭氧消化法為國內的部分污水處理廠所采用,它不僅能將污泥中的有機物降解,同時殺死部分病原菌和寄生蟲(卵),從而使污泥達到穩定化以及部分無害化,而且消化產生的沼氣還可作能源回收。不過該法投資大,操作管理嚴格,對工藝技術及安全運行的要求也較高,這對國內大型的污水處理廠來說是可行的,而對于國家缺乏技術經濟優勢的小型污水處理廠,采用污泥厭氧消化作為污泥穩定、無害化措施是不可行的。筆者認為,對于小型污水處理廠,一是在選擇污水處理工藝時,可選擇延時曝氣法(如采用氧化溝),由于該工藝產生的污泥隨著泥齡的增長,有機物分解趨于完善,揮發分含量隨之減少,其能量也逐漸降低,污泥趨于穩定。當污泥齡足夠長時,其好氧穩定的結果與厭氧消化穩定的結果很接近[6]。二是采用生污泥直接脫水后進行好氧堆肥的方法,好氧堆肥是利用微生物的作用,將污泥轉化為類腐殖質的過程,可消除污泥惡臭,堆肥后污泥穩定化、無害化程度高,是經濟簡便,高效低能耗的污泥穩定化無害化替代技術。
2.2 污泥堆肥是符合中國國情的污泥穩定技術
污泥農用前最好進行堆肥化處理,目的是經過生物降解作用,使植物養分形態更有利于植物的吸收,另一方面還可消除臭味、殺死病原菌和寄生蟲。
目前世界各國普遍采用的堆肥方法有靜態和動態堆肥兩種,如自然堆肥法、圓柱形分格封閉堆肥法、滾筒堆肥法、豎式多層反應堆肥法以及條形靜態通風等堆肥工藝,這些方法都在不斷發展和完善。
近年來,國內先后建成了一些機械化程度較高的堆肥廠,如無錫、杭州、武漢、上海等地的機械化堆肥技術包括較完整的前處理、發酵、后處理工藝和設備,其堆肥技術在產品質量、運行操作可控性、環境質量等方面的指標都達到了較高水平。天津市污水處理研究所在紀莊子污水處理廠進行的污泥高溫堆肥的試驗和研究中,探索出了一套少加甚至不加調節劑、簡單而便于操作管理的污泥堆肥工藝,同時提出了工藝流程和技術參數,為生產線的設計與建設提供了技術依據。以堆肥處理前、后消化污泥的提取液為試驗液,以草履蟲為試驗對象所進行的綜合毒性研究表明,兩者的半致死濃度相差近10倍,說明堆肥對毒性有機物的降解效果是顯著的[7]。
1997年北京市環境保護科學研究院總結多年研究成果,吸取國內外各類機械堆肥裝置的優點設計、研制了污泥動態發酵器,該裝置效率高、能耗低,便于操作管理和設備化。根據所研制的設備,提出以污泥動態發酵器為核心的污泥制復合肥新工藝路線,建成了1條年產5000t復合肥生產的裝置。生產線包括污泥動態發酵器、混合攪拌器、圓盤造粒機、烘干機、篩分機等組成,運行以后設備穩定可靠、經濟效益明顯。該研究提出的污泥動態發酵無害化及污泥制肥工藝,將在北京市高碑店等污水處理廠的污泥處理處置中得到應用,對于解決北京市的污水污泥處置問題,會起到很好的作用。可以說,該項技術的成果轉化和推廣應用已經有了良好的開端[8]。
2.3 污泥土地利用是符合中國國情的處置方法
一般來說,各國家對于污泥處置方式的選擇應兼顧到環境生態效益與處置成本、經濟效益之間的平衡。一種有效的、適合本國具體情況的污泥處置方法應該是在環境上衛生、社會上被接受及經濟上有效的方法。污泥土地填埋對污泥的土力學性質要求較高,需要大面積的場地和大量的運輸費用,地基需作防滲處理以免污染地下水,填埋場的廢氣可能污染環境等,近年來污泥填埋處置所占比例越來越小;焚燒法的技術和設備復雜、耗能大、費用較高,并且有大氣污染問題;污泥投海受到地理位置和國際海洋有關公約的限制以及對海洋生態系統和人類食物鏈已造成威脅,中國政府已于1994年初接受三項國際協議,承諾于1994年2月20日起不在海上處置工業廢物和污水污泥;污水污泥用作建材是近年處于研究階段的新課題,尚有許多技術難題需要解決。因此,上述幾種方法的使用在我國受到限制。
從污泥的成分看,其中有機物、氮、磷等的含量均高于一般農家廄肥,還含有鉀及其它微量元素[9]。若施用于土地中,對土壤物理、化學及生物學性狀有一定的改良作用。污泥中的有機物質可明顯改善土壤的結構性,使土壤的容重下降,孔隙增多,土壤的通氣透水性和田間持水量提高[10 11],從而改善土壤的物理性質。施用污泥也可提高土壤的陽離子交換量,改善土壤對酸堿的緩沖能力,提供養分交換和吸附的活性位點,從而提高土壤保肥性[12]。污泥中豐富的各種養分,明顯地增加土壤氮、磷養分,并能有效地向植物提供養分[11],減少化學肥料的施用量,從而可降低農業生產的成本。此外,污泥可以使土壤中微生物量增加和代謝強度提高而改變土壤的生物學性狀,所以污泥土地利用是適合我國目前的經濟發展狀況是一種積極的、生產性的污泥處置方法[13 14]。同時,我國是一個發展中的國家,又是一個農業大國,其廣闊的土地資源是發展污水污泥土地利用的天然優勢。因此,無論從經濟因素還是從肥效利用因素出發,污泥的土地利用特別是污泥的農用都是一種符合中國國情的處置方法。這種處置方法一方面可以為國內污水廠污泥找到一條根本出路,另一方面還可緩解我國農村資源的短缺。
2.4 污泥土地利用應注意的問題
2.4.1 加強病原菌和寄生蟲的控制
城市污水處理廠污泥中含有大量的病原微生物和寄生蟲,如不加以控制,則污泥在土地利用或使用過程中會對人畜的健康造成危害。因此污泥在處置或利用前進行高、中溫好氧法或厭氧法處理或采用輻射處理是不可或缺的環節。
2.4.2 重視對污泥中重金屬及有毒有機物的控制
污水污泥中的重金屬和有機污染物含量已成為污泥土地利用的重要限制因素,污泥中往往含有大量的銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞等重金屬和許多種有毒有機物,若農田中長期施用會導致土壤污染,它們被農作物吸收后又通過食物鏈進入人體,從而影響人體健康。盡管國內城市污水廠的污水以生活污水為主,但國內城市污水污泥中重金屬含量還是有部分超過農用標準[2 15]。因此,將污泥作土地利用時,應特別注意污水污泥中重金屬超標問題。污泥中有機污染物的研究工作已經在發達國家開展了很多年,但我們在這方面的研究工作還不是很多。然而,很少研究工作并不意味著我國的污水污泥中不含或少含有機污染物。北京高碑店污水處理廠的污泥中已經檢測到35種含氮芳香族化合物,并有7種已經定量化[16]。因此,在污水污泥中有機污染物與重金屬這兩個領域的研究工作還有很多要做,包括污泥中有機污染物和重金屬的表現形式以及污泥處理過程中它們的變化及對土壤-污泥系統的影響。這樣才可以很好地解決污泥中污染物對環境及人類健康造成的影響。然而,污泥質量根源于污水廠處理的污水的質量,因此也要從污染源著手,降低進入城市污水的重金屬及其它有毒物質的濃度,即必須使排入城市污水管道的工業廢水水質符合《污水排入城市下水道水質標準》(CJ18-86)。
2.4.3 污泥的施用量
污水污泥的農業利用,不僅可以消除污泥對環境的污染,也可使其資源化而提高作物產量。但是,不合理的施用污泥,很可能導致土壤中重金屬元素的積累,造成土壤資源的污染和危害人類的健康。一般來說某塊農田適用污泥數量有一定限度,當達到這一限度時,污泥的農用就應停止一段時間后再繼續進行。具體的污泥施用量應在調查研究的基礎上,根據氣候條件、地理環境、作物種類及土壤同化能力制定適合本地區特點的污泥施用額定負荷量,以確保污泥的農田施用安全。
2.4.4 制定完善標準和法律法規,推廣與普及環境知識
許多發達國家已對污泥的處置利用制定了法律法規,對污泥的標準、施用地點的選擇、水源的保護、病原菌的控制、重金屬的允許施入量、運輸等都作了相應的規定。目前,我國關于污泥施用的標準和法律法規還不健全,比如污泥農業利用中關于重金屬的控制標準只是在研究小麥的基礎上建立起來的,很明顯這樣會存在片面性,因此這樣的標準有待于在科學研究的基礎上進一步完善。另一方面是要向社會各界大力傳播環保知識。污泥土地中的一個重要問題是,要讓廣大的污泥用戶了解科學施用污泥的利益和盲目施用污泥的危害,自覺地遵守污泥土地利用的環境法律法規和科學施用技術規范。
3 結語
隨著我國工業和城市的發展,污水處理率的提高,其產生量必然越來越大。從目前情況來看,國內污泥處理利用技術還比較落后,污泥處理率還比較低,人們對污泥處理處置必要性認識還不夠,污泥的處理處置存在嚴重的不足,許多問題亟待解決。同時,我國是一個農業大國,將經過堆肥穩定化后的污泥進行土地循環利用,應該是國內污泥處置利用較有發展前景的一種途徑。為了解決國內污泥處理處置中存在的問題,充分利用污泥這種資源,減少環境公害,我國必須大力發展污泥處理處置和利用的各種技術。
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論文關鍵詞:堿預處理,剩余污泥,污泥濃度,填料
我國城市污水處理廠主要采用生物法處理污水,目前采用生物法脫氮除磷主要遇到兩大難題。一是生物法處理污水過程中產生的大量剩余污泥處理和處置;二是運行中的污水處理廠普遍存在碳源不足而造成脫氮除磷效率欠佳,而投加碳源又增加了污水廠的運行成本。因此如何將這兩大難題有效解決成為了近幾年來國內外學者的研究重點。
剩余污泥水解過程中產生的大量的揮發性脂肪酸(VFAs)[1-4],可作為化工原料用于發酵工業生產各種高附加值產品,也可為低C/N城市污水提供碳源。采用剩余污泥開發碳源,使得污泥在城市污水處理廠內部進行循環利用,不僅降低了因投加碳源造成的成本,而且能在一定程度上解決污泥的處置問題,實現污泥的資源化、穩定化和減量化。但污泥很難僅通過微生物作用厭氧水解產酸,這是由于污泥細胞的細胞壁半剛性結構,只有通過預處理手段[5-7]破壞細胞壁,才能使細胞內大量溶解性有機質釋放填料,提高污泥的水解速率,最終提高污泥的厭氧消化產酸的量。與其它預處理方法相比,堿預處理具有操作簡單、方便,處理效果好等優點[8,9]。本研究采用堿預處理方法考察不同濃度的污泥對厭氧產酸效果的影響,以選取堿處理剩余污泥的最佳污泥濃度,并通過添加填料觀察填料對污泥水解產酸的影響,以期為低碳氮比城市污泥提供有效碳源并實現污泥的資源化利用。
1材料與方法
1.1底物污泥
試驗用泥取自鄭州市五龍口污水處理廠的回流泵房和脫水機房。試驗用泥每周取一次,取回的污泥在4℃下保存備用。脫水機房取出的脫水污泥,在試驗中根據試驗需要用蒸餾水稀釋至所需濃度。
1.2試驗方法
試驗共分兩個部分,一是污泥濃度對堿預處理剩余污泥水解產酸的影響;二是填料對堿預處理剩余污泥水解產酸的影響。
1.2.1污泥的堿預處理
用6mol/L的NaOH將污泥的pH調到12(±0.1),并使其pH值在緩慢攪拌下穩定5min,得到的污泥混合液在室溫下(25-30℃)保存20h以強化堿處理的效果。經過20h預處理的剩余污泥,在反應開始前再利用6mol/L的NaOH調節pH為10(±0.1),劉曉玲[10]等研究發現pH為10的條件下,可顯著改善污泥預處理產酸效率,并能維持穩定產酸量會計畢業論文范文。在本試驗主要研究污泥經過堿預處理在反應中不調節pH時的產酸情況。
1.2.2污泥濃度對污泥水解產酸的影響
試驗裝置有效容積為2L,設有攪拌裝置攪拌速度為60-80r/min,溫控裝置控制溫度在32℃左右。通過對比不同污泥濃度,研究污泥濃度對剩余污泥水解產酸的影響。
表1 每組試驗剩余泥的特征
Tab.1 Characters of waste activated sludgein each groups
編號
項目
第1組
第2組
第3組
第4組
第5組
第6組
TS c/mg·L-1
14
37
88
147
177
233
VFAs c/mg·L-1)
32
38
54
90
124
154
TCOD c/mg·L-1
5198
22600
41300
57700
76000
98800
SCOD c/mg·L-1
32
60
88
109
131
174
pH
7.01
7.03
6.97
6.97
關鍵詞:電鍍污泥;危害;重金屬;固化穩定化;生物技術
Abstract: Electroplating sludge containing high chromium, cadmium, zinc and other heavy metals, to the pollution of the environment, at home and abroad in recent years on electroplating sludge treatment technology of solidification stabilization technology, a landfill and stacking, heavy metals, recycling technology. The main processing technology undertook an analysis, think biology technology will make the future treatment of electroplating sludge within the field of an important research direction.
Keywords: Electroplating sludge; harm; heavy metal; solidification stabilization; Biotechnology
中圖分類號: V261.93+1 文獻標識碼:A文章編號:
電鍍污泥是指電鍍行業中廢水處理后產生的含重金屬污泥廢棄物,被列入國家危險廢物名單中的第十七類危險廢物。作為電鍍廢水的“終態物”,雖然其量比廢水要少得多,但由于廢水中的銅、鎳、鉻、鋅、鐵等重金屬都轉移到污泥中,電鍍污泥對環境的危害要比電鍍廢水嚴重。如果對這種危害性極大的電鍍污泥不作任何處置,其對生態環境的破壞是不言而喻的,另一方面,如果對電鍍污泥中品位極高的重金屬物質不加以回收利用,也意味著資源的巨大浪費。因此,對電鍍重金屬污泥進行無害化處置和資源化綜合利用具有重大意義。
1 來源
電鍍生產工藝如下圖
在整個電鍍生產過程中,在清洗過程中產生大量廢水,去油除銹產生大量酸堿廢水,電鍍后的清洗廢水中含有金屬元素如:銅、鉻、鎳、鋅、鎘和有機金屬光亮劑等。
電鍍廢水處理工藝主要采用化學法,而此辦法處理電鍍廢水后形成許多的沉淀物,統稱為電鍍污泥。由于電鍍廢水自身含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金屬離子,在處理過程中又加入NaClO、Na2S、FeSO4、NaOH、Ca(OH)2等各種化學藥劑,因此電鍍污泥的成分十分復雜。
2 危害
電鍍污泥是一種廢渣,屬于危險廢物,因此,必須按照國家有關危險廢物管理辦法,進行妥善處置,否則將造成二次污染。電鍍廢水處理過程中產生的污泥含有有害重金屬,它具有易積累、不穩定、易流失等特點,如不加以妥善處理,任意堆放,其直接后果是污泥中的銅、鎳、鋅、鉻等這些重金屬在雨水淋溶作用下.將沿著污泥一土壤一農作物一人體的路徑遷移,并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染,危及生物鏈和人體健康,造成嚴重的環境破壞。
3 電鍍污泥處置技術
盡管污泥的總量比廢水小,但要處理好污泥卻比處理廢水還困難難。針對電鍍污泥的特點及其危害性.從環境污染防治和資源循環利用的角度考慮,電鍍污泥的處理有以下兩個原則:一是經過處理后,污泥不會引起二次污染,即無害化處置;二是對污泥中的重金屬資源進行綜合回收,即資源化利用。
3.1 固化穩定化技術
固化過程是利用添加劑改變廢物的工程特性(例如滲透性、可壓縮性和強度等)的過程,主要包括:水泥固化、石灰固化、熱塑性固化、熔融固化、自膠結固化。常用的固化劑有水泥、瀝青、玻璃、石灰和熱塑料物質等。其中水泥固化[1]是最常用的固化技術,水泥固化具有對電鍍污泥等重金屬廢物處理十分有效、投資和運行費用低、原料廉價易得,操作簡單,固化體穩定等優點。但它也存在占地面積大。固化體內重金屬不穩定等缺點。針對這一問題,近年來提出了用高效穩定劑進行無害化處理的概念[2]。
3.2 填埋和堆放
填海曾經是電鍍污泥處置的一條途徑[3],但為了保護海洋,美國和歐美都相繼禁止了固體廢物填海處置,因此目前電鍍污泥等固體廢物的主要處置辦法為安全填埋。電鍍污泥的主要污染成分Cr(OH)3,當暴露于空氣中,能在堿性條件下,被空氣中的O2氧化,使Cr3+可逆性轉變成Cr6+,電鍍污泥若不加處理而任意堆放填埋,受到風吹雨淋,會致使污染擴散,給環境帶來更加嚴重的后果。
3.3 回收電鍍污泥中的重金屬
在電鍍污泥中回收重金屬的方法主要有[4-6]:浸出-沉淀法、電解法、熔煉法、氫還原分離法等。
浸出-沉淀法主要有酸浸和氨浸兩種工藝。酸浸法的主要特點是對銅、鋅、鎳等有價金屬有較好的浸出效果,但對雜質的選擇性較低;氨浸法則對鉻、鐵等雜質有較高的選擇性,但對銅、鋅、鎳的浸出率較低。目前國內外主要采用氨浸。氨浸法主要利用在弱酸條件下NH3-(NH4)2SO4體系中金屬元素生產的不同的產物將其分離[7]。采用氨絡合分組浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶劑萃取-金屬鹽結晶回收工藝,可從電鍍污泥中回收絕大部分有價金屬,銅、鋅、鎳、鉻、鐵的總回收率分別大于93%,91%,88%,98%,99%[8]。
電解法主要針對含Fe(OH)3和Cr(OH)3組分的污泥,武漢冶煉廠將一定量的水和H2SO4加入到污泥中,沸騰后靜止、過濾,濾液移至冷卻槽,在濾液中加入1~2.5倍的硫酸銨,生成Cr2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根據鉻礬和鐵礬溶解度的不同而達到鉻、鐵的分離,可回收90%以上的鉻。
熔煉法主要以回收電鍍污泥中的銅、鎳為目的[9],以煤炭、焦炭為燃料和還原物,輔料有鐵礦石、銅礦石、石灰石等。熔煉以銅為主的污泥,爐溫在1300℃以上;熔煉以鎳為主的污泥,爐溫在1455℃以上。
3.4 材料化技術
電鍍污泥的材料化技術是指利用電鍍污泥為原料或輔料生產建筑材料,制作肥料,或者其它材料的過程。
燒磚法是真正能夠大量消納污泥的電鍍污泥處置和利用方法。龍軍等人[10]將電鍍污泥與黏土按一定比例制成紅磚和青磚并對樣品進行浸出實驗,結果表明青磚浸出液中午Cr6+檢出,是安全可行的,但要采用合適的配比,否則其它金屬的濃度可能超過國家標準。
含鋅、銅的氫氧化物污泥可以加工制成鋅、銅復合肥[11].研究表明,鋅、銅復合肥能促進早稻的前期生長,而且能夠提高水稻葉片中葉綠素含量,對減輕早稻僵苗,有明顯作用。
4 分析與展望
電鍍污泥的成分和性質十分復雜,其有效處理一直是研究的重點和難點,目前通行的固化污泥的做法,存在著再次污染環境的危險。因此,開發適應可持續發展的電鍍污泥處理方法是迫切的,而電鍍污泥資源化利用是進展最為迅速的。其中生物技術在環境污染治理方面已顯現強大的優勢,生物方法將為電鍍污泥處理提供新的發展方向。
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作者簡介:
參考文獻:污泥污水污泥處理廠;生物泡沫;形成機理
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當前,大部分污水污泥處理廠都利用了活性處理技術進行污水污泥處理,這也是當前最為廣泛是用的生物污水污泥處理工藝,而在活性污泥工藝的應用過程中,往往容易出現表面泡沫問題,產生的氣泡會全部覆蓋曝氣池,一旦出現外泄情況,則會造成整體環境以及使用設備的污染,造成發臭、惡化的環境這就為污水污泥處理廠進行實際的運行以及操作帶來了困難,對污水污泥出水水質造成影響,因此,對活性污水污泥處理廠泡沫的產生機制以及處理方法加強研究意義重大。
一、活性污水污泥處理廠生物泡沫的成因分析
污水污泥處理廠實際的生產過程中會產生三種泡沫,一是開始運轉階段產生的泡沫,二是脫氮環節產生的泡沫,三是由于表面活性劑的作用產生的泡沫,第四種就是論文論述的生物泡沫。生物泡沫的形成機理主要包括以下幾部分。
與產生泡沫息息相關的元素,如微生物的形態多呈現出樹枝狀或者絲狀,容易形成網狀結構,這些網狀結構容易捕捉到氣泡或者微粒,保持在水面漂浮的狀態,而被絲狀包圍的氣泡,其表面的張力也不斷增大,則這些氣泡不容易被打破,形成了較為穩定的泡沫;
同生物泡沫有直接聯系的,多是含有脂類相關物質的微生物,例如,M.parvicella物質包含了高達36%的脂類含量,與水的密度比較,該類微生物密度偏小,因此容易在水面漂浮。
在產生曝氣氣泡的過程中,形成泡沫的重要動力來源于氣浮作用,水中質量低、形體小、疏水性良好的顆粒通過氣泡的氣浮作用漂浮,因此, 一旦水中含有脂類物質、油類物質或者微生物,容易出現生物泡沫現象。
生物泡沫的形成細菌種類中,絲狀菌的濃度顯示為最高,用數學公式進行表示,生物氣泡主要是由絮粒、氣泡以及絲狀微生物共同構成,當前生物泡沫產生的主要菌種包括放線菌:枝狀菌絲——革蘭氏陽性,Rhodococcus sp以及松枝狀菌絲——Nocardia pinesis,革蘭氏陽性等。
二、活性污水污泥處理廠控制生物泡沫的措施研究
在水中添加特別性質的微生物
通過對生物泡沫中物質的研究發現,其中存在多種特殊的菌種,如原生動物的腎型蟲,能夠有效消除活性菌的活性,具有拮抗特性以及捕食特性的部分微生物也能有效控制生物泡沫中細菌的活力。
在水中添加消泡劑消除泡沫
可以通過添加消泡劑的方法控制生物泡沫,這些消泡劑包括市面上出售以硅酮、聚乙二醇為原材料的消泡劑或者以臭氧、氯氣以及過氧化物為原料氧化性較強的生物殺菌劑,還可以利用銅材酸與氯化鐵混合的藥劑。在使用藥劑的過程中,須明確其只能抑制泡沫的增長,而無法直接消除泡沫,但是由于當前污水污泥處理廠廣泛應用的殺菌消泡劑存在一定的副作用,所以一旦投放的位置不正確或者用量過大,反而會大大降低處理過程中微生物的數量以及絮成菌的總量。
降低處理過程中污泥的泥齡
活性污水污泥處理廠常見的生物泡沫控制方法是減少污泥在曝氣池內的對應停留時間,由于放線菌生長周期較長,這一方法通常用以實現抑制放線菌生長的目的,通過實踐操作可以發現,一般污泥在曝氣池中保持5天至6天的停留時間,則能最大程度上抑制Nocardia一類菌種,達到避免生物泡沫產生的效果。但事實上,通過降低污泥泥齡的方法控制生物泡沫還需要在多種方面進行強化研究:如在進行硝化過程中,一旦出現外界環境溫度較低的情況,則污泥基本的停留時間須保持在6天以上,這就與上文提到過的最佳停留時長產生矛盾;而在污水污泥中仍存在部分絲狀菌以及部分其他微生物產生生物泡沫時,不會受到泥齡長短的直接影響,這也是下一階段實現這一方法提升的關鍵問題。
4.污水污泥處理廠消化池實現回流厭氧清液
處理廠中消化池實現清液回流的工藝能對曝氣池進行表面氣泡實現有效抑制,消化池實現回流厭氧清液在對污水污泥中的Rhodococcus生物菌進行有效抑制的過程中,降低了氣泡的產生數量。不過由于實驗室與污水污泥處理廠的實際情況不同,利用這一工藝最終獲得生物泡沫控制結果也會有所差異,厭氧池具有濃度較高的氨氮以及氧化物質,對出水的質量影響較大,使用該工藝須對整個流程的操作細節要求較高。
三、結語
通過實驗可以發現,活性污水污泥廠生物泡沫多是由絲狀微生物產生異樣生長之后形成,實現對生物泡沫的有效控制須在對生物泡沫形成機理的研究基礎上進行,除了論文提到的幾種泡沫控制工藝之外,還須進行更為廣泛深刻的研究,通過更加科學合理的控制方法有效抑制生物泡沫的生長,確保活性污水污泥處理廠有效的運轉。
參考文獻:
[1]李探徽,彭永臻,陳志根.活性污泥法的生物泡沫形成和控制[J].中國給排水工程,2004(04).
【關鍵詞】污水處理廠;污泥;綜合利用;資源化
目前,我國污水處理率達到80%,污泥產生量隨之越來越多。根據《中國污泥處理處置市場分析報告(2013)》預測,到2015年,全年城鎮污水處理廠濕污泥(含水率80%)產生量將達到3359萬噸,即日產污泥9.2萬噸。現階段,我國污水處理廠污泥處置仍以原始粗放的填埋為主,數以千億的污水處理的投資是否換來“污染轉移”備受各界媒體關注,由此,污泥的安全處置引來熱議。污泥處理不當排入環境,不僅造成資源浪費,也會產生二次污染,危害人類。
全國范圍內污泥的處置方式主要有污泥土地利用、焚燒與協同處置、建材利用、填埋。填埋是我國當前處理污泥的常見方法,污泥是一種資源,如何加以利用變廢為寶,實現污泥資源化將成為污泥處置領域的重點發展技術。污水處理廠污泥不含Pb、Ag、Hg、Cd、Cu、Pb、Bi、As、Cr、Ni、Co、Ba等,其組成成分具體如表1:
表1 污水處理廠污泥組成成分表
1 污泥土地利用資源化
幾十年來受重金屬風險影響,污泥制成的有機肥曾一度被農業部禁止施用農田,只能用作填埋土、路基土、綠化土。我國污水處理廠污泥處理方式技術成熟,經過高溫好氧發酵后各項指標是經得起考驗的,而且轉化成有機肥后腐殖質、有機質能有效改善土壤。污泥的土地利用能促進土壤有機質的回歸。
2 縮減污泥處理處置成本
“重水輕泥”思想仍然存在,污泥的處理處置是每個污水處理廠正常運營過程中的一項重要難題,由于污泥處理未列支于污水處理費用,一般的污水處理廠能夠實現正常運轉主要依靠政府補貼。降低污泥處理處置成本方式是考慮輔料的選擇,行業內先后選擇鋸末、花生殼、玉米須以及加工粉碎后的玉米棒等均不理想,最終采用腐熟物料作為新的輔料,成本降低了將近三分之一。
3 污泥產品及應用
由于下游產業鏈不完善,業外人士對污泥產品認識不清,污泥產品的去向令人堪憂。實際上,污泥的高溫好氧發酵處理有效的殺滅病蟲卵、雜草種子、穩定有機質、脫除水分,而且各項指標均符合《城鎮污水處理廠污泥處置 林地用泥質》標準,可以用于園林綠化和處理,根據需要進一步處理也可用于生產有機復混肥料用于農業生產。隨著各項合作,污泥作為綠化土,作為肥料,得到有效推廣使用,實現了增收。2014年世界園藝博覽會也采用了污泥產品作為栽培基質,尤其是名貴苗木的栽培基質各項指標要求較高,污泥完全符合該指標要求,世園會的植物栽培、育種都選擇了污泥產品作為栽培基質,并給與了充分肯定,植物長得好,又節約了資源,可謂經濟效益、社會效益和環境效益的大豐收。
污泥產品已經得到廣泛使用,污泥與垃圾混合堆肥具有經濟簡便的優點;污泥消化制沼氣有效減少了污泥數量;污泥燃料化技術主要采取HERS與SF法制成燃料;污泥的建材利用減少了建設焚燒爐的投資,利用自身的熱值節能了能耗;污泥產品作為粘結劑將無煙煤加工成型煤,降低了灰渣中的殘炭,防治了污染;污泥制成可降解塑料,有效地解決了“白色污染”;污泥低溫熱解制成燃料油是一個能量自給有余的過程,有客觀的發展前景;污泥生產滅火劑是經濟效益很好的項目得到了推廣及應用。
污泥資源化技術也不免存在各種各樣的問題,因此,污泥產品在使用過程中要注意一些問題,比如土地利用方面,利用前應進行無害化處理,不能在同一地點長期超量施用污泥。
4 結語
污泥的處置一直是處理處理廠正常運行的障礙,在資源和能源日益短缺的今天,能夠將污泥綜合利用資源化將是一件利國利民的重大舉措。土地利用是符合我國現狀的主要利用方式,因此,污泥成分中對重金屬等各項指標的控制尤為重要,各種有機肥的生產能夠消化大量的污泥,亦能夠產生較好的經濟效益。在實際應用過程中應污泥處置標準的出臺將能夠帶動污泥綜合利用產業的規范化、規模化發展,從而實現污泥的集約化處理。
【參考文獻】
[1]鄒琳.城市污水處理廠污泥最終處置方法研究[J].中機國際工程設計研究院有限責任公司,2011.
【關鍵詞】污泥;處理;現狀;措施
改革開放以來我國城市建設的發展速正在不斷加快,城市化進程也在進一步推進,城市人口數量也不斷增多,由此引發了一系列的社會問題,為城市管理工作帶來的極大的不便,增加了城市管理工作的難度,同時也為我國城市化建設造成了嚴重的負面影響。城市生活人口的不斷增多必然導致城市生活垃圾與生活污水的增多,污泥也隨著污水處理量的增多而日漸增多,由此導致了污染物處理工作量上的增加。在城市污染物處理當中,污泥處理工作因污泥的主要特性而具有一定的難度。污泥中含有大量的有毒有害物質,近年來污泥中所富含的物質變得更加復雜,這又增加了污染物處理的難度系數與復雜性。污水處理廠在對污泥進行處理的過程中如果處理不當,很容易對水體和土地造成嚴重的污染,為此如何有效對污水處理過程中所產生的污泥進行處理,已經成為擺在污水處理廠各項工作面前中的重點,是污水處理廠不得不正視的問題,下面主要從筆者在多年的實際工作經驗中對我國污泥處理現狀的認識進行闡述,并提出了城市污泥廠處理與控制污泥的幾種方法。
1 現階段我國污水處理廠處理污泥的實際狀況
1.1 污水處理廠對污泥的處理工作不夠重視
污泥通常狀況下都是伴隨著污水處理而產生的,污泥中含有所中有毒有害物質,處理不當將造成嚴重的后果。但在現實的污水處理廠中,將工作的重點集中到污水處理中,污泥處理工作卻被忽視了。污水處理廠的工作人員往往不認為污泥處理是其工作的內容之一,對產生的污泥視而不見,大量的污泥被任意的堆放著,甚至進行了隨意的處理。
1.2 開展污泥處理工作的基礎設施不夠健全
城市污水處理廠將工作的重點集中到污水處理當中,為了污水處理工作投入了大量的人力、物力、財力,污水處理設施相當完善,處理工藝和技術也比較成熟。然而我國污水處理廠對污泥處理工作缺乏足夠的認識,污泥處理工作的起步也比較晚,處理技術還不夠成熟,進行污泥處理的設備還沒有在污水處理廠得到普遍運用,目前國內僅幾個一線城市的污水處理廠擁有污泥處理設施。我國進行污泥的無害化處理還有很長的一段路要走。
1.3 對污泥處理工作缺乏有效地管理
現階段我國污泥處理工作還處在初級階段,污泥處理工作的各種管理機制還沒有得到充分的落實。針對污泥處理工作所實施的各種管理措施并沒有真正意義上的建立起來,污水處理廠要在今后的工作中不斷提高對污泥處理工作的重視程度,規范污泥的處理工作,對污泥的堆放與處理進行嚴格的控制,成立專門的管理機構實施管理,同時還有確保對污泥進行無害處理后方可重新應用到農業生產當中。避免沒有經過有效處理的污泥被用于農業生產中,給農作物造成污染,給農民造成不必要的經濟損失。
2 城市污水處理廠進行污泥處理的有效措施
2.1 通過污泥熔化的手段進行污泥處理
污水處理廠所處理的污水絕大部分是工業廢水或是農業污水,這些污水中富含了非常多的有毒有害物質和重金屬,在污水處理過程中,部分有毒有害物質被沉淀在污泥當中,為此決定了污泥的成分當中含有大量的有毒有害物質和重金屬成分可以采用污泥融化處理技術。污泥熔化處理技術的主要是用過對污泥進行高溫分解處理,通過高溫加熱的手段,使污泥中的工業化合物與工業金屬發生反應,并對其實施剝離,這種方法可以對污泥中的有用重金屬進行重新的回收利用。污泥中的重金屬被剝離后,污泥經過進一步無害處理后,可以重新的投入使用,提高了污泥的回收利用率,是對土地資源進行節約利用的重要手段。
2.2 城市污水處理廠可以采用污泥消化的手段實施污泥處理
在殘留的污泥中,經過技術人員的分析,含有大量的有機物質,這些有機物質中含有大量的碳、硫、氫、氧等元素,針對這一特點,技術人員可以采用污泥消化的技術,對污泥進行處理。污泥消化是指在人工控制下,通過微生物如酶、細菌等物質的新陳代謝的作用下,使污泥中有機物質被逐漸的分解消化,這其中包括有氧消化和無氧消化兩種消化方式。
有氧消化法是將酶或者細菌注入污泥當中,再將這些污泥平攤在室外的處理池內,使其充分的與空氣接觸,最大程度的刺激酶或者是細菌的生物活性,再依靠他們的有氧代謝和微生物內源代謝,有效的穩定和分解消化污泥中的有機物質。有氧消化法的優點在于對污泥中的有機物質降解程度很高,易脫水,且產生的肥份很高,運行管理簡單,但是運行費用卻很高,而且由于微生物本身的活性有限,所以,能夠消化污泥量比較少,降解程度隨溫度波動大。而無氧消化是當前污泥消化處理常用的消化方法,微生物在無氧的條件下,不斷進行無氧代謝,分解消化污泥中的有機物,使其最終分解成一些無機物和氣體,通過無氧消化,污泥的體積會顯著的減小,而污泥的質量也會變成黑色粒狀結構,容易脫水,性質比較穩定。
2.3 對污泥實施土地利用,提高污泥的回收利用率
出于對我國經濟和環境的考慮,同時,也是對于我國資源利用率的考慮,污泥土地利用是當前比較合理比較經濟也比較實用的處理方法,而該方法在發達國家已得到證實,是一條健康環保的處理途徑。根據我國的實際情況,污泥的土地利用是適合國情及經濟發展狀況的一種積極的、生產性的處置方法,包括農用、森林、園藝、生活垃圾填埋極蓋土及廢棄礦場土地改良等等,當然污泥的土地利用也存在著一定的風險與限制,其中重金屬是限制污泥土地利用的最主要的因素之一。
2.4 對污泥實施建材利用,充分挖掘污泥的多種用途
污泥建材利用,是比較高科技的利用方法,污泥中存在的大量的重金屬的確對于工業的回收利用有著很大的作用,但是,由于國內的條件仍然不成熟,所以,該方法沒有得到普遍的采用。在進行污泥建材利用是,技術人員應當首先建立一個嚴密的使用、管理、監測和監控體系,關注區域內的土壤、地下水、地表水、作物等相關因子的狀態和變化,以確保污泥使用的安全有效。有些工業廢水和生活污水混排處理后的污泥含有機廢物、重金屬和一些有害微生物,可用于制造磚塊、生態水泥、陶粒、填料等。
3 總結
雖然目前我國污泥處理工作還不被重視,污泥處理技術還不夠成熟,但相信隨著人們對污泥處理工作認識程度的不斷提高,我國的污泥處理工作在不久的將來一定會在全國范圍內得到重視,并將列入污水處理廠處理工作的內容當中。我們要不斷完善我國污泥處理工作的相關制度建設,提高處理污泥的水平,加大對污泥處理工作的重視程度與各種資源投入,為有效地開展污泥處理工作提供必備的經濟支持和物質保障。政府部門要加強對污泥處理工作的規范與引導,協助污水處理廠處理好污泥處理工作,確保我國污泥處理工作的順利、健康發展。
參考文獻
[1]余杰,田寧寧,王凱軍.城市污水廠污泥處理與處置技術的新思路[J].中國給水排水,2008(6).