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城鎮汙水處理廠汙泥處置與資源化利用探討
  發布日期:2018-11-8  點擊:343

       摘要:隨著城市化水平的提高,汙水處理廠不斷地建成和投入使用,很多未能得到妥善處置的汙泥已成爲負擔,如何將數量龐大、含水量高、成分複雜的汙泥進行穩妥的安全的處理,達到汙泥的無害化和減量化,最終達到資源化,成爲各界關注的問題。

關鍵詞:城鎮汙水;處理廠;汙泥處置;資源化利用

引言

隨著城市汙水處理廠對生物技術的廣泛運用,産生的汙泥也明顯增加,造成了一定程度的二次汙染,在這種情況下,城市汙水廠汙泥處理問題成爲了社會普遍關注的問題。但目前盡管汙水處理廠的建設費用中用于處理汙泥的大約占了20%~50%,是汙水處理系統中的重要組成部分,但大多汙泥仍沒有被妥善處理,而是隨意處置,這會造成環境汙染,甚至危害人類健康。

1.城市汙水處理廠汙泥的特性

一是汙泥量大。隨著中國社會經濟和城市化的發展,城市汙水的産生及其數量在不斷增長,隨著中國汙水處理事業的發展,汙泥的處理處置問題在城市汙水處理中占有的位置已日益突出;二是汙泥性質安全穩定。一般城市汙泥中都含有一定量的重金屬,其含量的高低往往決定它是否可以農用。中國汙水處理廠汙泥中含有多種重金屬,其含量的性質較爲穩定,主要以Zn和Cu爲主,其他重金屬含量較低,一般的城市汙水處理廠汙泥有害成分比較低,因此,城市汙水處理廠的汙泥采用好氧堆肥之後土地利用是適宜的,也是安全的。汙泥的pH值爲6~7,一般不會明顯影響後續處置及利用,隨著人們環保意識的增強,汙泥中重金屬含量呈下降趨勢;三是肥效較高。城市汙水處理廠産生的汙泥中含有大量的N、P、K及有機質,而且N、P以有機態爲主,還含有植物所必須的多種微量元素,中國汙泥的有機質平均含量爲37.18%,N、P、K平均含量分別爲3.03%、1.52%、0.69%,均超過國家堆肥需要的養分標准,在中國,不同地區汙水處理廠汙泥的養分含量相差較大,同一地區城市汙泥中鉀的含量變化並不大,從長遠來看,中國汙水處理廠的汙泥中N、P的含量將隨著脫氮除磷等二級汙水處理工藝的增加而增加,這將有利于汙泥土地利用和堆肥處理。

2.傳統的汙泥處理方法及弊端

2.1填埋處理

汙泥填埋處理技術是一項成熟的應用廣泛的汙泥處理方式,是將汙泥運到山間、平地等所需區域,並將其鋪平壓實後覆蓋惰性土壤,最後形成完好的土地覆蓋層,可種植綠色植物。這一處理技術具有投資少、簡單易行、見效快的優勢。但這一技術也存在較多的弊端之處,主要表現在:汙泥填埋後,容易汙染地下水,且需要占用大量土地。隨著城市汙水處理後汙泥量的增加,在我國人口較爲稠密的現狀下,大面積的選址成爲難點,因填埋選址中出現的問題限制了填埋處理技術的廣泛運用。另外,相比發達國家,我國汙泥處理技術起步較晚,發展較慢,對于城市汙泥處理缺乏一定的規劃,一些隨意混合垃圾填埋的現象較爲普遍,這在很大程度上導致了填埋區域周邊生態環境的惡化。

2.2汙泥焚燒

汙泥焚燒法主要是通過汙泥中含有大量的有機物,而這些有機物又易于燃燒的特點對汙泥進行處置的。汙泥燃燒法是處置汙泥比較徹底的一種方法,主要是分爲兩大類的:一種是脫水汙泥直接送焚燒爐進行焚燒,另一種是將脫水的汙泥先幹花,除去其水分,然後再進行焚燒。至于選擇何種焚燒方式,應根據焚燒時的具體情況進行。

和其他的汙泥處置法相比,汙泥焚燒法有很大的優勢,如,通過汙泥焚燒法能夠迅速降低汙泥的現存量,且焚燒汙泥後的産物不含細菌,也沒有異味。然而,用焚燒法對汙泥進行焚燒對焚燒設備和焚燒條件要求是相當嚴格的,操作也比較麻煩,資金投入也比較大,不具備推廣應用的現實條件。與此同時,由于汙泥中含有大量的有機物,因此,雖然焚燒後的産物不會汙染環境,然而汙泥在焚燒過程中卻産生了很多有害氣體,如二氧化硫、二氧化碳等,這些氣體就會對大氣造成二次汙染,汙泥焚燒過程中也將有用的營養物質焚燒掉了,沒有實現汙泥的資源化。這些弊端都限制了汙泥焚燒法的廣泛應用,一般情況下,只有在其他方法使用受限的情況下,才會考慮使用汙泥焚燒法對汙泥進行處理。

3.城市汙水處理廠汙泥的綜合利用

3.1 能源与热能利用

汙泥制油技術可以由兩種工藝技術實現:一種是汙泥熱解制油技術。其原理是在無氧或低于理論氧氣量的環境下,將汙泥加熱到一定的溫度,利用高溫環境下,汙泥的有機質熱裂解和熱化學轉化反應,使汙泥中的固體物質分解爲油、不凝性氣體和炭三種可燃物質,部之b物可以作爲幹燥與熱解的能源,剩余可以當能源回收;二是汙泥直接油化技術。該技術是在高溫高壓、催化劑的環境下,汙泥中的高分子化合物質通過分解、縮合、脫氫、環化等一系列反應後變成低分子油狀物質,目前已經在美國、英國、日本等國家得到推廣使用。

3.2汙泥能源化利用

1)利用汙泥厭氧消化制沼氣。汙泥厭氧消化制作沼氣,是利用無氧環境下生長于汙水、汙泥中厭氧菌菌群的作用,而使有機物發生變化後分解成其他穩定物質,達到殺菌、無害化的目的。而沼氣就是這些有機物在厭氧條件下經過厭氧菌的分解作用而産生的以甲烷爲主要成分的可燃性氣體。沼氣可以爲城市居民和工廠生産活動提供能源,據悉,1m3沼氣的燃燒發熱量相當于1kg煤的燃燒發熱量,可見其資源利用的良好前景。與此同時,汙泥厭氧消化也能同廢水處理結合在一起,構成完整的汙水處理系統,實現有機物無害化處理的目的。當前,汙泥厭氧消化制沼氣的處理方式,以成爲最廣泛的汙泥處理工藝。(2)利用汙泥低溫熱解制油。汙泥低溫熱解制油是目前一種新型的熱能利用技術,主要是指汙泥在無氧或缺氧的條件下加熱到一定溫度,並經過幹餾、熱分解等作用將汙泥中的有機物轉化爲碳氫化合物,最後使汙泥轉化爲可以與油或炭等發生作用的可燃性産物。在汙泥熱解技術上,我國已開展了大量的研究,研究發現汙泥低溫熱解制油具有成本低廉的優勢,也具有較好的應用前景。近年來,國內又開發出了微波熱解技術,這一技術更加方便快捷,且生成的液態油中所含脂肪類物質較高。(3)利用汙泥制合成燃料。城市汙泥中含有70%-80%的有機物,且脫水後的汙泥具有發熱量高的特點,因而將其制成合成燃料具有科學性與可行性。研究表明,將35%的消化汙泥與50%的煤和15%的添加劑合成燃料,其熱效率遠大于煤的熱效率。與此同時,汙泥還具有較強的黏性,將活性汙泥與無煙粉煤混合加工,能在燃燒利用的過程中減少煤汙染,還能提高煤的反應性,減少殘渣。

4.結束語

隨著汙泥處理技術的發展,我國城市汙泥資源化利用取得了一定的成績。然而,與發達國家相比,我國還處于較爲落後的階段。爲了促進城市汙泥的資源化利用,構建資源節約型、環境友好型社會,各城市都應該在遵循城市汙泥的特性基礎上結合城市發展的實際,實現對汙泥的有效利用,使之發揮出巨大的環境保護效益。

參考文獻:

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