城市污水厂污泥处理处置技术评估及工艺选择

北极星环保网讯:城市污水厂污泥(以下简称污泥)由于含有各种病原体、重金属等有毒有害物质,必须要进行处理处置。同时,随着我国城市污水处理率的不断增加,污泥的产量呈急剧上升趋势,污泥的处理处置已成为制约许多城市发展的主要因素。目前污泥处理处置技术方法很多,但由于对各技术的特点和适用条件了解较少,导致许多工程未能正常运转。因此,本文对常用污泥处理处置技术进行评估和筛选,以便对今后污泥处理处置工程技术的选择提供参考依据。

1污泥处理处置技术研究现状

发达国家早在20世纪六七十年代就开始对污泥处理处置技术进行研究。美国农业部门在19世纪70年代就对污泥农用堆肥工艺展开研究,并发展了BeltsvilleAeratedPile法用于污泥堆肥。这种方法既可以处理生污泥,也可以处理消化后的污泥,得到的产品无臭、灭菌、便于保存和运输并可以应用于农业生产。德国在19世纪80年代致力于污泥焚烧体系的开发和完善,并为该系统配备了能量的回收利用设备。据统计,德国固体废弃物焚烧而回收利用的能量可为全国30%的人口服务。

随着污水处理技术的更新和发展,污泥处理处置技术也在不断地改进。经过近30年的发展,一些发达国家陆续提出了污泥处理处置新方法。西班牙科学家提出利用微波能量来水解消化污泥,取得了很好的效果[3]。美国和智利的科学家提出使用火山爆发遗留的熔岩地来处理污泥及污泥焚烧灰。这种方法可以有效控制污泥及污泥焚烧灰中的矿物质元素以及磷元素和锌元素,从而改善熔岩地的营养结构并提高其生产力[4]。爱尔兰利用过热蒸汽流干化工艺与污泥消化工艺相结合,不但实现污泥的稳定,更实现了能量的回收利用[5]。日本的污泥处理处置技术主要集中在污泥的再生利用方面,占到污泥处置比例的56%,包括污泥制砖、制骨料、制燃料和熔渣4种[6]。

目前,中国的污泥处理处置技术得到了很大的改善,但还存在技术单一、设备落后和处理率低等问题。

中国污泥处理处置工作主要面临着两大技术难题:污泥含水率高和有机质利用率低。污泥含水率是制约污泥处理处置的关键问题。含水率过高限制堆肥、焚烧等高效处置技术的应用,同时也不利于污泥的再生利用。而有机质利用率低不仅浪费了可回收利用的资源,也造成污泥易腐、有异味等不良特性。

湿污泥中包含4种水分[7]:毛细水、间隙水、吸附水和内部水。存在于微生物细胞内的内部水是导致上述2个难点的主要原因。不但水分难以除去,有机质物质也被包裹在细胞中难以释放。因此,要除去内部水,释放胞内有机物必须采取高温干燥或细胞破碎的处理方法。事实上,中国针对上述难点开展了一系列的研究工作)))发展了超声波预处理法、湿式氧化法、水热解法和水泥窑共处理等新技术。这些技术已应用于一些污水厂并取得了显著的处理效果。但要实现规模化和产业化,还需要对新技术进行进一步的改进和完善。

2污泥处理处置技术评估

正确评估污泥处理处置技术是污水厂选择合理的污泥处理处置方法的前提。本文针对国内外污泥处理处置技术的现状,从经济性、适用性、处理效果以及环境影响等方面对污泥处理处置技术进行比较和评估。

2.1污泥的浓缩和脱水技术

常见的污泥浓缩和脱水技术有以下几种:重力浓缩法、机械浓缩法、板框压滤脱水、带式压滤脱水、离心脱水以及浓缩脱水一体机浓缩脱水。各浓缩脱水技术的比较见表1。

若仅考虑减少投资,可以选择重力浓缩+带式压滤脱水/板框压滤脱水。重力浓缩只需一次性构筑物的建造和基本维护费用,投资和成本低。带式压滤和板框压滤脱水机的设备投资较少,但处理效率低、噪声大。

为了提高处理效率和减少环境影响,可以选择机械浓缩+离心脱水或使用浓缩脱水一体机。机械浓缩和离心脱水会增加污水厂的电耗和购买调理药剂的费用,但是他们的处理效果好、处理效率高。机械浓缩和离心脱水机封闭性好、臭味不易扩散、噪声小,因而对操作间和周边环境的影响较小;同时自动化程度高,无需人工操作[8]。对于污水厂新建工程或改造工程,浓缩脱水一体机是很好的选择。它集浓缩和脱水为一体,无需建造浓缩池构筑物。不但处理效率高,而且节省投资。

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