城市污水厂污泥的处理处置与综合利用

北极星环保网讯:城市污水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,是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。任意排放不加处理的污泥会对环境造成严重的污染。随着城市化的进展和环境质量标准的日益提高,污水处理率和处理程度也日益得到提高和深化,因此污泥的产量也大大提高。据统计,2003年全国每年的污泥(干重计)产量约为130万吨,而且以每年10%的速度递增[1]。如果大量的污泥不加处置就任意堆放和投弃,会对环境造成新的污染。因此,如何将数量大、成分复杂的城市污水污泥进行处理处置,使其减量化、稳定化、无害化、资源化,已经成为全球广泛关注的课题之一。

1城市污水处理厂污泥的特点

城市污水污泥的成分复杂,由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体,含有水分、难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物和寄生虫等。中国城市污水厂污泥的成分特点如表1所示[2]。

污泥中重金属含量主要取决于工业废水排入污水处理厂的情况。中国污水中工业废水比重大,故污水厂初沉及二沉污泥重金属含量较高,某些重金属含量严重超标。

2污泥处理处置的一般原则

城市污水厂污泥处理与处置必须遵循“减量化、稳定化、无害化、资源化”的处置原则,将“无害”作为污泥处置的重点,把“资源化”作为污泥处置的最终目标。为有效、彻底解决污泥的环境污染问题,可以通过技术开发将大量的废物变为可用物质,对污泥进行综合利用,取得良好的经济效益和环保效益。

2.1减量化

城市污水处理厂的污泥减量化就是通过采用过程减量化的方法减小污泥体积,以降低污泥处理及最终处置的费用。污泥减量化通常分为质量的减少和过程减量,质量减少的方法主要是通过稳定和焚烧,污泥体积减小的方法主要是通过污泥浓缩、污泥脱水两个步骤来实现,过程减量可通过超声波技术、臭氧法、膜生物反应器、生物捕食、微生物强化、代谢解偶联及氯化法等方法实现。

2.2稳定化

污泥稳定化是降解污泥中的有机物质,进一步减少污泥含水量,杀灭污泥中的细菌、病原体,消除臭味,使污泥中的各种成分处于相对稳定状态的一个过程。需要采用生物好氧或厌氧消化工艺,或添加化学药剂等方法,使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物,进一步消解污泥中的有机成分,避免在污泥的最终处置过程中造成二次污染。

2.3无害化

污泥无害化处理的目的是采用适当的工程技术去除、分解或者“固定”污泥中的有毒、有害物质(如有机有害物质、重金属)及消毒杀菌,使处理后的污泥在最终处置中不会对环境造成冲击,防止意想不到的污染物在不同介质之间的转移,更具有安全性和可持续性,不会对环境造成危害。

2.4资源化

污泥的特点和性质决定了污泥的根本出路是资源化。资源化是指在处理污泥的同时,回收其中的氮磷钾等有用物质或回收能源,达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。污泥资源化的特征是:环境效益高、生产成本低、生产效益高、能耗低[3]。

3城市污水厂污泥处理的工艺流程

污泥处理的主要目的是减少污泥量并使其稳定,便于污泥的运输和最终处置。污泥处理工艺主要由污泥的性质以及污泥最终处置的要求所决定。图1为以活性污泥法为主的城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程。

来自一级处理的初沉污泥和二级处理的剩余污泥分别进入处理池,以协调污水处理系统污泥的产生量和污泥处理系统处理能力之间的平衡;随后进行污泥浓缩,浓缩的方法有自然浓缩和机械浓缩,自然浓缩又分为重力浓缩和气浮浓缩,目的均为大幅度地消减污泥体积,减小后续处理的水量负荷和污泥调理时的药剂投量;污泥稳定则是减少污泥中的有机物含量和致病微生物的数量,降低污泥利用的风险,稳定的方法有厌氧消化、好氧消化和化学稳定;调理则是提高污泥的脱水性能(减少污泥的比阻);脱水的目的是进一步降低污泥的含水率,经脱水后的污泥可直接进行最终处置,也可经干化后再进行最终处置[4]。在本文的第四部分将对污泥的处置进行具体论述。

目前在城镇污水处理中普遍采用生物除磷工艺,此时所产生的剩余污泥由于富含无机磷,进行重力浓缩时,由于浓缩池内的厌氧状态会促使磷的释放,常用的一种方法是经调理后直接进行机械浓缩和脱水,使用的主流设备为污泥浓缩脱水一体机。典型流程见图2。

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