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給排水工程師關于污水處理廠污泥處理方法改進


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目前,我國污泥處置的主要方式是衛生填埋,該處置方法決定了污水處理廠內污泥處理的目的,其主要目的是提高污泥含固量,為污泥外運及處置提供有利的條件。污泥處理包括污泥消化、濃縮、脫水、干化等環節。隨著環境保護標準的提高,城市污水處理廠都要求脫氮除磷,污水處理新工藝不斷出現并且成熟,大部分污水處理廠都沒有設置初沉池,因此,剩余污泥成為污泥處理的主要部分。

大部分污水處理廠的污泥處理都沒有設置污泥消化環節,對剩余污泥直接濃縮脫水,已達到了污泥處理的目的。污泥產生量為污水處理量的0.01~0.012%,剩余污泥含水率比較高,為99.2~99.6%,導致體積龐大,給污泥處理、運輸、處置帶來很大的負擔。因此,污泥處理就是采取各種經濟可行的方法和措施,用最低的成本達到降低污泥含水率、縮小污泥體積的目的。

1.城市污水處理廠的污泥

1.1 污泥的特性

一般污水處理廠產生的污泥為含水量在75~99%不等的固體或流體狀物質。其中的固體成分主要由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體及絮凝所用藥劑等組成,是一種以有機成分為主,組分復雜的混合物,其中包含有潛在利用價值的有機質、氮(N)、磷(P)、鉀(K)和各種微量元素。

⑴ 物理特性

污泥組成為水中懸浮固體經不同方式膠結凝聚而成,結構松散,形狀不規則,比表面積與孔隙率極高(孔隙率常大于99%),含水量高,脫水性差。外觀上具有類似絨毛的分支與網狀結構。

⑵ 化學特性

生物污泥以微生物為主體,同時包括混入生活污水泥沙、纖維、動植物殘體等固體顆粒以及可能吸附的有機物、金屬、病菌、蟲卵等物質。污泥中也含有植物生長發育所需的氮、磷、鉀及維持植物正常生長發育的多種微量元素和能改良土壤結構的有機質。

⑶ 污泥中水分的存在形式及其性質

污泥中的水分有四種形態:表面吸附水、間隙水、毛細結合水和內部結合水。表面張力作用吸附的水分為表面吸附水。間隙水一般要占污泥中總含水量的65%~85%,這部分水是污泥濃縮的主要對象。毛細結合水:濃縮作用不能將毛細結合水分離, 分離毛細結合水需要有較高的機械作用力和能量,如真空過濾、壓力過濾、離心分離和擠壓可去除這部分水分。各類毛細結合水約占污泥中總含水量的 15%~25%。內部結合水:指包含在污泥中微生物細胞體內的水分,含量多少與污泥中微生物細胞體所占的比例有關。去除這部分水分必須破壞細胞膜,使細胞液滲出,由內部結合水變為外部液體。內部結合水一般只占污泥中總含水量的10%左右。

1.2 污泥對環境的危害

污泥有機物含量高、易腐爛,有強烈的臭味,并且含有寄生蟲卵、病原微生物和銅、鋅、鉻、汞等重金屬以及鹽類、多氯聯苯、二英、放射性核素等難降解的有毒有害物質,如不加以妥善處理,任意排放,將會造成二次污染;污泥對環境的二次污染還包括污泥鹽份的污染和氮、磷等養分的污染。污泥鹽分含鹽量較高,會明顯提高土壤電導率,破壞植物養分平衡,抑制植物對養分的吸收,甚至 對植物根系造成直接的傷害;在降雨量較大地區且土質疏松土地上大量施用富含氮、磷等的污泥之后,當有機物的分解速度大于植物對氮、磷的吸收速度時,氮、磷等養分就 有可能隨水流失而進入地表水體造成水體的富營養化,進入地下引起地下水的污染。

2 污泥處理處置方法比較

2.1 衛生填埋

衛生填埋處置方法簡單、易行、成本低,污泥又不需要高度脫水,適應性強。但是污泥填埋也存在一些問題,尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體,如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環境。填埋場產生的氣體主要是甲烷,若不采取適當措施會引起爆炸和燃燒。

2.2 土地利用

污泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優點,被認為是最有發展潛力的一種處置方式,科學合理的土地利用,可減少污泥帶來的負面效應。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的污染而成為污泥土地利用的有效方式。污泥用于嚴重擾動的土地(如礦場土地、森林采伐場、垃圾填埋場、地表嚴重破壞區等需要復墾的土地)的修復與重建,減少了污泥對人類生活的潛在威脅,既處置了污泥又恢復了生態環境。

2.3 焚燒

濕污泥干化后再直接焚燒應用得較為普遍,沒有經過干化的污泥直接進行焚燒不僅十分困難,而且在能耗上也是極不經濟的。以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的污泥處理方法之一,它能使有機物全部碳化,殺死病原體,可最大限度地減少污泥體積;但是其缺點在于處理設施投資大,處理費用高,設備維護成本高,而且產生強致癌物質二惡英。

2.4 污泥干燥

污泥干燥是應用人工熱源以工業化設備對污泥進行深度脫水的處理方法,盡管污泥干燥的直接結果是污泥含水率的下降(脫水),但與機械脫水相比,其應用目的與效果均有很大的不同。污泥機械脫水(也包括污泥濃縮),其應用的目的以減少污泥處理的體積為主,但脫水污泥餅除了含水率和相關的物理性質,如流動性與原狀污泥有差異外,其化學、生物等方面性質并不因脫水而產生變化。污泥干燥則由于提高水分蒸發強度的要求,使用人工熱源,其操作溫度(對污泥顆粒而言)通常大于100℃,干燥對污泥的處理效應,不僅是深度脫水,還具有熱處理的效應。

2.5 石灰投加技術

脫水后的污泥進入料斗,料斗中加入石灰和氨基璜酸,石灰投量為濕泥量的10%-15%,氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由于氨基璜酸在反應過程中產生氨氣,增強了整個工藝的殺菌效果,降低了反應溫度。污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中攪拌后,由雙螺旋進料機推入柱塞泵進料口,通過柱塞泵送入反應器,在70℃下停留30 min,輸出的產品可達到美國EPA PART503 CLASS A標準。反應后的污泥泵送至料倉,密封容器中產生的氣體經洗滌塔處理后排放。

2.6 污泥水解熱干化技術

污泥水熱干化技術通過將污泥加熱,在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解,破壞污泥的膠體結構,可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。隨水熱反應溫度和壓力的增加,顆粒碰撞增大,顆粒間的碰撞導致了膠體結構的破壞,使束縛水和固體顆粒分離。經過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下機械脫水的含水率大幅度降低。

結論

污水處理廠通過脫水后的剩余污泥,含水率在80%左右,長期放置不但占用大量的土地,而且會厭氧消化,產生的廢水影響地下水質,散發的氣味影響空氣質量,同時,又造成細菌在空氣中的傳播。嚴重的可能會造成二次污染,與我們的環境治理背道而馳。所以,污泥的穩定化、無害化處理和處置非常重要,不能簡單的一埋了事,2004年發生的“SARS”事件應在我們環保人耳邊警鐘長鳴!因此,對污水處理廠污泥的穩定化、無害化處置,連同污泥的減量化處置一并考慮,找到最適合本身污水廠污泥處置的最佳技術路線和途徑,結合資源化的目的,以達到共贏的效果。

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