【全了】处理污泥的方法有哪些?

在污水处理技术创新、处理效率提升的背景下,污水处理厂排放的污泥如何进行科学处理,成为关注的焦点。由于污泥中含有较多的重金属、有机污染物、病原微生物,如果直接填埋必然会造成环境的污染和生态的破坏。本文首先介绍了几种实用性、无害化的污泥处置方法,包括污泥焚烧法、土地利用法、厌氧消化法等;随后介绍了污泥在农业、工业、环保等各个领域的资源化利用方法,并对污泥资源化利用的发展前景进行了展望。

在“十三五”期间,中央及地方政府对环保工作的重视程度和支持力度大幅度提升,并且提出了“地级及以上城市污泥无害化处理处置率达到90%”的目标。在政策导向下,近年来涌现了许多污泥处理处置的新技术、新方法。在污泥无害化排放的基础上,实现了污泥的资源化利用,在创造社会经济效益和促进生态文明建设等方面发挥了积极作用。在熟悉各类常用污泥处理处置方法和资源化利用方法的前提下,将这些方法尽快应用于实践,成为现阶段的一项重要工作。

1、污泥处理处置方法

1.1 卫生填埋法

卫生填埋是早期污泥处理处置的主要方法,根据填埋物成分的不同,又可以分成混合填埋和单独填埋2种形式。前者是将需要处理的污泥,与生活垃圾、建筑垃圾等进行充分混合后,在专门的填埋场分层填埋、层层压实;后者则是将污泥进行灭菌处理后,填入土坑,上面覆盖一定厚度的素土,栽种生命力较强的植物,通过生态修复减弱填埋污泥对土壤、地下水的污染。在城市化早期,需要填埋的污泥总量较少,卫生填埋法因为操作简单、成本较低,因此较为常用。但是其弊端也十分明显,例如近年来污泥量呈几何倍数增加,会占用大量的土地资源;还有就是污泥的渗滤液会对土壤、地下水造成污染。随着其他新技术的推广,卫生填埋已经很少使用。

1.2 污泥焚烧法

从组成成分上来看,污泥中含有較多的有机物和木质素。污泥焚烧主要分为两个步骤,预处理环节将污泥进行加热烘干、完全脱水;焚烧环节利用高温热处理,将污泥中的有机物、木质素等完全碳化,同时可以将残留的病菌、微生物等杀灭,从而实现了污泥的无害化处理。污泥焚烧法的优点在于处理速度快,处理更彻底;经过烘干脱水和焚烧碳化处理后,污泥的质量变轻、体积缩小,填埋时占用的土地面积更少。近年来,随着工艺的升级和设备的换代,污泥焚烧时产生的余热,还可以用于供暖或发电,实现了热能的回收利用。以青岛市污泥焚烧发电项目为例,自2005投入使用后,每日污泥量的处理量可以达到30t,每天发电可以达到1.8万度,完全可以满足污泥处理厂自身的用电需求。

1.3 土地利用法

污泥中各类成分复杂,除了重金属和病原微生物外,像氮、磷、钾之类的有机物,所占比例也较高,如果能够将这些有机物富集并利用,可以提高土壤肥力。另外,污泥本身具有较强的粘性和吸水性,将其与某些松散的土质进行混合,对提高土壤蓄水能力,加强土壤固结效果,避免水土流失也有积极的帮助。基于污泥的这些特点,土地利用也成为污泥处理处置的一种常用方法。例如,在盐碱地、沙地中使用污泥进行土壤改良,并栽种耐盐碱的沙枣、梭梭树、紫花槐等,可以逐渐修复受损土壤,对解决土地荒漠化问题有积极作用。需要注意的是,由于污泥中含有较多的寄生虫卵、有害微生物,以及高浓度的铅、铜等重金属,在土地利用前也需要对污泥进行必要的无害化处理,避免对土壤生态造成二次破坏。

1.4 厌氧消化法

该方法是利用厌氧菌在特定环境下发生厌氧生化反应,实现对污泥中各类有机物质的有效分解,从而达到污泥减量化、稳定化、资源化和无害化的一种技术。根据反应处理过程中温度的不同,又可以分成中温厌氧消化(30~40℃)、高温厌氧消化(50~60℃)两种形式。其应用优势主要体现在:其一,降解彻底,经过处理后污泥性质稳定,臭味消失,对环境造成的负面影响较小;其二,厌氧生化反应中会产生大量沼气,经过回收后可以作为能源进行使用;其三,改善了污泥的脱水性能,后期进行脱水处理时,可以减少脱水剂的用量,降低了成本。目前常见的厌氧消化反应系统主要包括浓缩系统、预处理系统、消化系统、沼气回收与利用系统、污泥脱水系统、余热利用系统等。

1.5 湿式氧化法

将污泥倒入密闭反应器内,提供反应所需的必要条件(高温、高压、有氧),经过水解、裂解、氧化等一系列反应后,可以将污泥中的各类有机物转化为无机物,最高转化率可以达到90%以上。在温度较高,压力一定、氧气充足、持续反应的条件下,可以取得较为理想的处理效果。有实验表明,对于城市污泥使用湿式氧化法,在200℃、1.2MPa的条件下,持续反应大约45~50min,COD去除率可以达到67%,污泥消化率可以达到72%。结合应用实践,该方法在处理化工污泥、炼油污泥等方面,也能够取得较为理想的效果。湿式氧化法的优点突出,例如反应时间短,通常在1h内可以较为彻底地完成污泥处理;适用范围广,可以对各类污泥进行处理;反应后剩余残渣不足原污泥的5%,减量化效果明显。但是其缺点也不容忽视,例如对反应器的损害较大,需要经常清洗,否则产生的酸性物质会造成严重腐蚀,增加处理成本。另外为了提供合适的反应条件,会有较高的电能消耗。

2、污泥的资源化利用

2.1 污泥在农业方面的应用

在农业领域,经过处理后的污泥,在提升土壤肥力等方面发挥了显著作用。目前农业领域的污泥资源化利用方式主要分为两种:(1)污泥堆肥化。向污泥中加入特定的调理剂、膨胀剂等,进行一次发酵、二次发酵后,微生物能够将污泥中的有机物转化为腐殖质,同时污泥中的多数病原菌、寄生虫卵等被杀死,最终得到含有较多腐殖质的堆肥产品,用于改良土壤或提高土壤肥力。目前,这种污泥资源化工艺已经在欧洲等国家得到广泛利用。(2)污泥农用。污泥经过简单的灭菌、脱水处理后,可以直接施用于农田。在2009年,南京农业大学选择一处地块,分成两片区域进行对比实验。实验结果表明,相比于未做处理的地块,施用污泥的地块,水稻籽粒增产达到了35%。另外,还可以将污泥用于牧场,对提高牧草的长势和质量也有显著效果。

2.2 污泥在工业方面的应用

将污泥进行特殊处理后,可以作为一种重要的工业材料,在工业生产、制造中带来一定的效益。现阶段,污泥制砖、污泥制沼、污泥制陶等,已经发展成为成熟的技术,创造了可观的经济价值。

(1)污泥制砖。污泥经过过滤、脱水等一系列处理后,与其他材料(如黏土、粉煤灰等)进行混合,加压成型,并放置于高温环境下焙烧,最终可以得到污泥砖。由于焙烧时的温度在500℃以上,可以将污泥中的病原微生物等全部杀死。下水道污泥可压制成普通的建筑用砖,在黏土砖中混入10%的污泥,并在900℃条件下烧制成污泥砖,强度与普通红砖相当。在污泥制砖过程中,通过调节污泥和掺料的比例,可以改善污泥砖的性能。通常污泥比例不得超过30%,否则会影响砖的强度和硬度。

(2)污泥制水泥。在绿色发展理念下,通过污泥资源化利用,制作生态水泥,成为一种新兴技术。主要流程为:将污泥倒入密闭储罐中,在特定条件下完成污泥的干燥、除尘,得到中间产物干污泥。将干污泥倒入水泥窑分解炉,向炉内加入特定的辅料或催化剂,对混合料进行焚烧。所得熟料进行研磨,形成水泥磨粉。在制作混凝土时,可以代替部分水泥,并且不影响混凝土的整体性能。这种方法的优点在于流程相对简单、使用成本较低、环保效益较好。日本早在2001年就建成了第一座生态水泥厂,利用污泥作为原料,年产水泥量达到10万多吨。近年来,我国的河南、河北、安徽等省份,也相继建成了生态水泥厂,利用污泥生产的水泥达到了国家相关标准。

2.3 污泥在环保方面的应用

(1)污泥制吸附剂。在净化水质、吸收粉尘等方面,以活性炭为主的吸附剂有着广泛应用。但是由于吸附剂是一类消耗品,活性炭的使用成本较高。将污泥作为原料,制作成为吸附剂,在吸附效果上与活性炭相差无几,但是成本几乎为0,因此综合效益更加显著。将剩余活性污泥与催化剂FeSO4、CuCl,3.0~5.0mol/L的活化剂ZnCl2充分混合,在550℃条件下炭化2h,冷却烘干后研磨制成吸附剂,该吸附剂应用于农药废水,对COD的去除率最高可达63%,同时对亚甲基蓝的吸附量为130.8mg/g,已接近优质活性炭,有很好的市场应用价值。

(2)污泥制粘结剂。型煤在工业和民用等领域有着广泛运用,但是传统型煤的粘结剂以白泥为主,不仅成本较高,而且导致型煤燃烧不充分,灰渣中仍然含有较高的残碳,造成了资源的浪费。污泥具有很强的粘结性,代替白泥作为型煤粘结剂,可以提高其燃烧率,灰渣中残留碳的含量不足1%。并且污泥的使用成本低,对降低型煤生产和使用成本也有一定的帮助。

2.4 污泥在其他领域的应用

现阶段,污泥在农业、工业等领域的资源化利用技术已经比较成熟。除此之外,在其他个别领域,在新技术的推动下,污泥的资源化利用前景也十分广阔。例如,污泥中含有较多的营养物质(新维素、粗蛋白、脂肪酸等),经过特殊处理后,可以作为饲料。以水产养殖为例,将污泥饲料和普通饲料按照7:3的比例混合,在降低饲喂成本的同时,也提高了养殖产量。需要注意的是,污泥制饲料,必须对污泥进行无害化处理,避免有毒物质危及养殖动物。

3、结语

在环保力度加大和治污水平提升的背景下,污泥产量越来越多。如果能夠将污泥进行资源化利用,将会创造可观的经济效益,也有助于解决污泥随意排放导致的生态污染问题。焚烧、厌氧消化、湿式氧化等,都是目前常见的污泥处理处置方法。在处理过程中,运用特定的方法,将污泥转化为可利用的资源,真正实现变废为宝。从现有的技术来看,利用污泥堆肥,污泥制砖块、制水泥、制吸附剂等,已经在各行各业得到了推广。下一步还要继续做好相关技术的研究和创新,从而让污泥的综合价值得到开发,促进循环经济的发展。

【来源:北极星水处理网】

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