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2 污泥处理处置新技术
2.1 污泥堆肥
污泥堆肥是污泥处理及资源化的一种重要技术方法,是最具有应用前景的方法之一。堆肥可分为好氧堆肥和厌氧堆肥,现今应用最为广泛的是好氧堆肥,其实质上是利用污泥中的好氧微生物(如杆菌、放线菌等)进行好氧发酵的过程,将污泥与调理剂( 如桔杆、锯末、树叶 等)、膨胀剂( 木屑、玉米芯等)在一定的条件下(如pH、C/N、通气、水分等),利用微生物群体对有机物进行氧化分解, 使高分子有机物降解为小分子的类腐殖质(氨基酸、脂肪酸等),并最终降解转化为CO2、H2O、NH3 和无机盐的过程。污泥堆肥处理后,可以消除污泥本身的臭味,在堆肥过程中产生的高温可以杀 死污泥中绝大部分病原菌和寄生虫,是一种经济、 高效、低能耗的污泥稳定化、无害化的技术 [3]。另 外产物作为有机肥使用,施用于农田后,能够有效 改良土壤结构、增加有机质、提高土壤功能、促进植物根系增长,有望解决由于滥施无机化肥造成的 土壤肥力下降及用地和养地的矛盾。
传统的污泥堆肥工艺虽然相对于其它的污泥处理处置工艺如焚烧、填埋等具有污泥资源化的优势,但也存在一定的缺陷:堆肥中初始微生物数量庞大,但有益微生物不占优势;堆肥时间过长,不利于工业化应用;重金属去除效果明显,不利于污泥资源化;堆肥后有毒有害污染物的去除作用不大,不利于后续污泥农用。因此,人们通过各种措施手段 优化堆肥工艺,主要措施有:添加辅料(木屑、秸秆、稻草、动物粪便等)调整污泥含水率,改善堆料的透气性;接种外源菌种(接种剂、高温菌种、混合 菌剂)提高堆肥进程;添加钝化剂(草炭、粉煤灰、磷矿粉等)提高堆肥中重金属稳定态含量。因此,合理化改进和优化污泥堆肥工艺,使之高效和快速成为函特解决的关键技术。
2.2 污泥热干化
污泥热干化技术原理是利用热能来烘干污泥。烘干后的污泥呈现颗粒状或粉末状,含水率在10% 以下,体积相对减少4 5 倍。同时,微生物活性在高温的作用下受到抑制,避免了污泥发霉和发臭,病菌也被完全杀灭,可达到安全卫生指标。热干化后的污泥可用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。热干化技术在欧洲得到了大量的应用,代表性的是英国的 Bransands 直接加热式污泥热干化厂 (可蒸发水量为 7×5000 kg/h)以及世界最大的间 接加热干化厂- 西班牙的巴塞罗那(可蒸发水量为 4×5000 kg/h)。国内的许多地方也对污泥热干化技术进行了系列研究,大多使用直接加热方式。 污泥热干化虽然是一种比较理想的污泥处理方法,但由于干燥设备的能耗高导致投资和运行费用 高。因此降低干燥设备能耗是污泥热干化技术应用的重点技术。同时污泥热干化对工艺过程管理和工艺操作技术的精细化标准较高,若干化过程中因含氧量控制不合理,有可能会引起粉尘爆炸,造成重大安全事故。
2.3 超声波处理
超声波技术处理污泥的原理是用超声波击碎微 生物细胞壁,释放出细胞质和酶。微生物可利用胞 内物质供给自身生长所需,这也间接提高了整个生 物系统的降解效率。超声波能够有效破坏并分解污泥。杀灭大肠杆菌、结核菌等致病微生物,防止产生污泥二次污染,最终实现污泥的减量化。污泥经过超声波技术处理后,溶解性COD 显著增 加,有机物的可生物降解性提高,再进入好氧池后能有效被微生物降解。超声波技术正被越来越多的国家所关注,德国己全面使用超声波技术来处理污泥。
2.4 低温热解
污泥低温热解是在 400 500℃和缺氧条件下,污泥中的脂类和蛋白质在污泥内的硅酸铝和重金属的催化作用下,经过系列反应,最终转化为油、碳、非冷凝气体和反应水。因此,污泥低温热解的过程 是将有机质转化为具有燃烧特性的物质,并且在整个热解过程中的能量由所生成的燃料提供,剩余的则通过燃料油形式回收。Bayer 等人首先提出污泥低温热解技术,Campbell和 Bridle分别研究和评价了其经济性和热解过程的二次污泥问题。Frost 等对热解油的市场应用前景进行了分析评价。经研究发现,剩余污泥相较于其它污泥更适用于制油。英、美、日等国家以污泥为主要原料,制成了热值比普通褐煤高30% 的高效净化燃料。德国采用自动化圆盘干燥机,污泥通过高达200℃的余热(发电厂产生) 进行热干燥处理,失去90% 的水分后成为粒状,并添入不同的辅剂制成混合燃料。
2.5 污泥建材利用
城市污水处理厂污泥中含有一定的热能,且污泥中无机部分含有较多的SiO2 和Al2O3, 其无机成分经过适当的调整后能与粘土相近,因此,经过处理后的城市污水处理厂污泥可制造建筑材料、水 泥填料、生化纤维板、陶粒或作为砖或水泥制品的掺料。这种方法,一方面可以减少土地的使用,解决污泥的最终出路问题,另一方面又能部分替代建筑原料,节约资源。同时还能有效地将重金属固定在建材构件中,充分资源化利用污泥,是一种潜力巨大的资源化新途径。
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