污泥處理與綜合利用

1、3.8 污泥的綜合利用一、“污泥”的概念二、“污泥”來源與分類三、污泥可能產生的環(huán)境問題四、我國城市廢水處理廠污泥特點五、污泥的常規(guī)處理與處置方法1一、什么是污泥定義：由廢水凈化處理產生的液體或半固態(tài)液體。廣義：包括柵渣、沉渣、浮渣、固體和生物固體。狹義：固體和生物固體，固體含量為0.25%-12%。2單元工藝污泥類型粗渣、沉渣或浮渣生物污泥化學或混凝沉淀消化和堆肥污泥物理處理生物處理化學處理焚燒余灰和干化污泥熱處理或處置二、污泥的來源與分類（1）污泥的產生途徑3（2） 污泥的分類按來源分為：初沉池污泥、剩余污泥（生污泥）、熟污泥和化學污泥。 按成分分為：有機和無機有機（易降解/難降解有機物、

2、病原菌、病毒、寄生蟲卵、各種微生物、有毒物）。無機（重金屬、無機鹽、無機顆粒、N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe）。 按性質分為：親水性和疏水性 接處理不同階段分為:生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水污泥和干燥污泥。4三、污泥可能產生的環(huán)境問題占用土地產生不良氣味影響景觀環(huán)境導致受納水體富營養(yǎng)化疾病傳播重金屬污染有毒有機物質污染鹽類效應5盡管污泥中含有大量養(yǎng)分，但也含有：大量病原體細菌、病毒，銅、鋅、鉻、汞等重金屬；多氯聯(lián)苯、放射性核素等難降解的有毒有害物質；鹽類； 這些物質若不經妥善處置易對地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類身體健康。6疾病傳播一般認為污泥中病原體對人和動物的污染途

3、徑大致有4條：與污泥直接接觸；通過食物鏈與污泥接觸；水源被病原體污染；病原體首先污染了土壤，然后污染水體。7重金屬污染在污水處理工程中，7090的重金屬元素通過吸附或沉淀而轉移到污泥中，因此污泥施用于土壤后，重金屬將積累于地表層。由于重金屬一般溶解度很小，性質較穩(wěn)定、難去除，所以其潛在毒性易于在作物和動物以及人類中積累。89有機有害物質污染污水處理廠污泥中這些有機有害物質主要來源于化學工業(yè)，特別是與碳和氯有關的化學工業(yè)。雖然目前它們對植物的危害及植物的吸收情況尚不十分清楚，但這些有機有害物質進入動物和人體后，由于其會在皮下脂肪中積累并具有持久性，所以對某些器官和免疫系統(tǒng)會造成危害，并有可能致癌

4、和致畸。10世界衛(wèi)生組織在1984年已將它們列入污水處理廠污泥須檢測的物質。目前可確定的主要有機有害物質有：多環(huán)芳香族碳氫化合物、多氯代聯(lián)苯、氯化二苯并二噁英、氯化二苯并呋喃、有機氯農藥等。11鹽分效應 污泥含鹽量較高，會明顯提高土壤電導率、破壞植物養(yǎng)分平衡、抑制植物對養(yǎng)分的吸收，導致植物葉子干枯，甚至對植物的根系造成直接傷害，所以對植物的生長不利。12四、我國城市廢水處理廠污泥特點有機物含量低（50%，熱值低）碳水化合物含量高C/N比例較適宜（消化效果好）pH值和酸堿度基本正常（總堿度約20 mg/L）重金屬超標(影響污泥回用、污泥消化)。影響污泥性質的因素：廢水水質廢水/污泥處理工藝13五

5、、污泥的常規(guī)處理與處置方法一般原則：減量化、穩(wěn)定化、無害化處理方法：好氧/厭氧消化、石灰水/生石灰處理、堆肥、氯氣處理、輻射、巴氏消毒。處置方法：污泥填埋（技術成熟）；污泥池堆放；投海 ；干燥和焚燒（需肥旺季污泥干燥，需肥淡季污泥焚燒）；濃縮（重力法、氣浮法）；脫水（需預調理）14污泥處理費用雖然污水處理過程中所產生的污泥體積比所處理廢水體積小得多，但污泥處理的費用卻非常昂貴。如采用活性污泥法處理廢水，剩余活性污泥體積通常只占到處理廢水體積1%以下，但傳統(tǒng)的能較好解決污染問題的污泥處理工藝設施的投資卻占到總投資的3040，處理費用約占污水處理廠總運行費用的2050。15六、污泥的資源化利用（1

6、）污泥資源化利用現(xiàn)狀（2）污泥資源化利用意義（3）污泥資源化利用主要途徑16污泥資源化利用現(xiàn)狀 國外： 據(jù)調查資料統(tǒng)計，國外污水廠污泥或用于農林綠化，或焚燒處置，或投海疏散，另有很少部分及其他方式處置或利用。1983年日本污泥處置情況1984年歐盟各國污泥產量及其處置方式1998年世界各國城市污水處理廠污泥處置情況171819國內在我國，市政污泥處理和處置技術起步晚，與國外先進國家相比，污泥處理和處置還有一定差距。全國現(xiàn)有污水處理行業(yè)中有污泥穩(wěn)定處理設施的還不到1/4，處理工藝和配套設施較為完善的還不到1/10，能夠正常運行的為數(shù)不多?，F(xiàn)有的污水處理廠，其污泥絕大部分都未得到妥善處置。污泥處置

7、已經成為污水處理廠設計、運行中必須優(yōu)先考慮的重要環(huán)節(jié)。20我國傳統(tǒng)的污泥處理處置存在基建投資大、負荷低、運行管理難度大、運行經驗缺乏等問題。污泥穩(wěn)定化處理的很少，大部分用于填埋或農用。圖1.2為幾種污泥處置技術在國內所占比例。2122 國內的污泥處置，即最終出路存在嚴重問題，從前圖中可見仍有13.79的污泥沒有任何處置，這將為環(huán)境帶來巨大危害。 因此，我國當前面臨的問題是盡快發(fā)展污泥無害化處置技術來解決不斷增長的污水污泥對環(huán)境造成的危害問題。23（2）污泥資源化利用意義完善廢水處理系統(tǒng)減少環(huán)境污染節(jié)約資源和能源24（3）污泥資源化利用主要途徑（已工業(yè)化應用）污泥堆肥化污泥建材化污泥能源化25污

8、泥堆肥化（農林）污泥中除含有很多植物生長所需的有機營養(yǎng)物如腐殖質等外，同時還有許多植物生長所必需得微量元素，這些元素可以緩慢釋放，具有高效性。因此，污泥是很好的土壤改良劑和肥料。典型生活污泥的養(yǎng)分情況如下：262728污泥中含有很多植物生長所需的無機營養(yǎng)物、有機腐殖質等。因此，污泥的土地利用能夠有效改善土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長，是一種積極的污泥處置方式。其中污泥堆肥是最常采用的作為污泥資源化農用的處理方法。29污泥堆肥：污泥經過高溫堆肥生物發(fā)酵后，將有機廢物轉化成穩(wěn)定性較高的腐殖質，實現(xiàn)剩余污泥的無害化和資源化。堆肥過程：將污泥與調理劑（鋸末、秸桿、樹葉、糞便、垃圾）和膨脹劑（木

9、屑、秸稈、花生殼、玉米芯），在一定條件下（pH值、C/N、通氣、水分、溫度）進行好氧堆沏，其產物為Biosolid。污泥堆肥處理后，植物可利用形態(tài)養(yǎng)分增加，重金屬的生物有效性降低。堆肥過程30施用方式 直接施用：以污泥復混肥（干燥后，按比例摻混化肥、糞便、草灰等）形式。效果評價：優(yōu)于無機化肥，有助于作物增產；可提高土壤腐殖質、N、P，增加土壤中石灰含量，改善土壤理化性狀。存在問題：衛(wèi)生條件差、農用需注意適當?shù)氖┯昧?、長距離運輸成本增長迅速、未經造粒的污泥施肥勞動強度大。 31間接施用以堆肥污泥干燥及顆粒化后產品污泥肥料性狀：無臭味，水分含量小于45%，顆粒狀。效果評價：有效滅菌和寄生蟲卵，減少

10、揮發(fā)性成分，降低重金屬有效價態(tài)，提高植物可利用的速效養(yǎng)分含量存在問題：堆肥污泥的養(yǎng)分低于化肥，單位養(yǎng)分運輸成本較高 32存在的問題盡管污泥的土地利用具有能耗低、可回收利用污泥中養(yǎng)分等優(yōu)點，但也存在病原菌擴散和重金屬污染的潛在危險。為防止過量施用污泥對環(huán)境和作物造成危害，各國政府先后頒布了農用污泥重金屬濃度標準和嚴格的無害化要求。我國于1984年頒布了農用污泥中污染物控制標準，規(guī)定了用于農業(yè)的污泥有害物質的控制標準。該標準規(guī)定生污泥須經高溫堆肥或消化處理后才能用于農田。33改進的污泥堆肥技術堆肥污泥加水后再干燥，造粒防止污泥粉末化；向富含N、P的剩余污泥中混入富含K的稻殼灰，共同堆肥；混入農業(yè)廢

11、棄物（牛糞）共同堆肥。污泥中重金屬脫除技術稀釋、轉化、固著、生物處理等方式螯合、酸化、浸濾、電遷移、生物淋濾污泥中鹽分及難降解有機物脫除技術事先淋洗難降解有機物含量低，危害研究少污泥堆肥技術關鍵（出路）34堆肥技術的研究方向污水污泥的產量、質量、處置、利用現(xiàn)狀污泥堆肥化的原理和最佳參數(shù)工藝性能、腐熟度和產品質量指標堆肥過程中重金屬和難降解有機物的變化污泥堆肥設備科學施用方法環(huán)境問題、防治對策、標準和法規(guī)流行病學調查35（2）污泥能源化利用 污泥中含有大量的有機質，約占7080，因而脫水污泥發(fā)熱量很高,這為其能源化利用提供了物質基礎。 污泥的能源化利用主要有3種形式：厭氧消化制沼氣焚燒回收熱量低

12、溫熱解制油36厭氧消化制沼氣 厭氧消化是減量和無害化的方法。近年來，國外正在競相研究兩相式污泥消化工藝。特點是根據(jù)污泥和固體的有機厭氧處理二階段理論，構造并控制第一階段生物反應器，將污泥中的有機物進行液化與酸性發(fā)酵，然后進入第二階段的厭氧生物反應器進行堿式發(fā)酵，產生甲烷。37存在的問題與出路目前我國不但缺乏污水處理廠的建設資金，而且更缺乏處理廠的運行費用。而按我國目前的技術水平，利用沼氣能夠解決污水廠30的能源需求。因此，城市污水廠沼氣的有效利用，不僅可以解決污泥的出路問題，而且對于節(jié)能和降低運行費用都有很大意義。38通過焚燒回收熱量污泥中含有大量的有機物和部分纖維木質素，脫水后具有一定的熱值

13、。污泥焚燒是指對脫水污泥或干燥后的污泥，依靠其自身的熱值或輔助燃料，送入焚燒爐內進行熱處理的過程。39技術優(yōu)勢 通過焚燒，污泥即可達到最大程度的減容，所有的病原物被殺滅，有毒物質被氧化，重金屬活性降低，還可以通過熱交換裝置（如余熱鍋爐）回收熱量，良好設計的焚燒爐不但能夠自動運行，還能夠提供多余的能量和電力，產生的蒸汽用來供熱采暖或發(fā)電。40存在的問題與出路污泥的焚燒已有70年的發(fā)展歷史。污泥焚燒成本較高，目前在經濟發(fā)達國家應用較多。20世紀60年代，用作污泥焚燒的主要是多膛式焚燒爐。隨著輔助燃料成本上升和更加嚴格的氣體排放標準，多膛爐逐漸失去競爭力，促使流化床焚燒爐成為更受歡迎的焚燒裝置。41

14、低溫熱解制油技術污泥低溫煉油技術的最早報道可追溯到1939年的法國專利；到了20世紀70年代末，德國科學家基本弄清了低溫煉油的轉變機制；1983年，在加拿大建造了一個小規(guī)模的連續(xù)反應系統(tǒng)；90年代末，第一座工業(yè)規(guī)模的污泥煉油廠在澳大利亞廢水處理廠建造。42工藝流程43技術優(yōu)勢技術的環(huán)境效益和資源化效益很可觀，主要表現(xiàn)在：能有效控制重金屬排放，來自污泥的重金屬被鈍化；可回收易利用、易儲存的液體燃油；可破壞有機氯化物的生成，燃燒溫度維持盡可能的低，可減少蒸汽中金屬排放；占地面積小，運輸材料負荷減少。44存在的主要問題目前的投資成本與運行維護成本均比較高。45（3）污泥的建材化利用污泥中除了有機物外

15、往往還含有20%30%的無機物，主要是硅、鐵、鋁和鈣等。因此即使將污泥焚燒去除了有機物，無機物仍以焚燒灰的形式存在，需要做填埋處置。如何充分利用污泥中的有機物和無機物，污泥的建材利用是一種經濟有效的資源化方法。污泥的建材化利用大致可以歸納為以下方法：制磚、制輕質陶粒、生產水泥等。46生態(tài)水泥利用生產水泥消納廢物的潛力很大。1990年日本水泥工業(yè)廢物利用率占水泥原料的25，1999年上升為35，而我國水泥工業(yè)利用廢物的比例小于10。近年來，日本利用城市垃圾（污泥）焚燒灰和下水道污泥為原料生產水泥獲得成功，用這種原料生產的水泥叫做“生態(tài)水泥”，不僅減少了廢棄物處理的負荷，還有效利用了資源和能源。2001年，已建成了世界上第一座“生態(tài)水泥廠”，47利用污泥做生態(tài)水泥原料有三種方式：一是直接用脫水污泥；二是干燥污泥、三是污泥焚燒灰。不管哪種方式關鍵是污泥中所含無機成分的組成必須符合生產水泥的要求。利用污泥做原料生產水泥時，主要解決污泥的貯存、生料的調配及惡臭的防治，確保生產出符合國家標準的水泥熟料。48（4）資源化技術（實驗研究階段）制造動物飼料（蛋白質、脂肪酸）作生物絮凝劑 制造活性炭（處理廢水后，作燃料）回收石油化工原料（酮、苯系物）污泥焚燒灰分作土