污水廠固體廢物的處置和利用

1.1水務(wù)產(chǎn)業(yè)的定義SECTON2污水廠固體廢物的處置和利用2污水廠固體廢物的處置和利用污水處理廠在工作運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量固體物質(zhì)，包括柵渣、沉砂、初沉污泥、剩余污泥等，這些物質(zhì)都富含有機(jī)物，不妥善處理的話會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)也是巨大的資源浪費(fèi)。因此需探索更綠色環(huán)保的污水廠固體物質(zhì)的處置和回收方法。2.1柵渣、沉砂的處置和利用格柵是由多個(gè)柵條組成的，用于攔截和收集污水中的懸浮物質(zhì)的機(jī)器，避免堵塞水泵葉輪和管道等，收集的懸浮物質(zhì)稱(chēng)為柵渣。柵渣的產(chǎn)生量較大，并富含有機(jī)物，不進(jìn)行妥善的處理又可能污染環(huán)境。圖6格柵和柵渣2.1柵渣、沉砂的處置和利用沉砂由砂水分離器對(duì)沉砂池的沉砂物質(zhì)和水的混合物脫水處理而來(lái)，但脫水后的固體物質(zhì)仍有較高的有機(jī)物含量。圖7沉砂池2.1柵渣、沉砂的處置和利用國(guó)內(nèi)污水處理廠對(duì)柵渣和沉砂最廣泛的處理方法是對(duì)柵渣和沉砂等的固體廢物進(jìn)行壓縮、脫水處理后實(shí)行衛(wèi)生填埋或是焚燒。雖然這種方法是經(jīng)濟(jì)適用，但是并不符合綠色環(huán)保的新時(shí)代要求。

現(xiàn)階段應(yīng)提倡應(yīng)用更加環(huán)保的方法處置和利用柵渣和沉砂等的固體廢物，達(dá)到變廢為寶的目的。2.1柵渣、沉砂的處置和利用柵渣主要由糞便、廁紙、塑料和各種有機(jī)物組成，有機(jī)物含量最高可達(dá)90%，并且含水量很高；而沉砂主要由砂、石等的無(wú)機(jī)固體物質(zhì)組成，但表面會(huì)黏附各種有機(jī)物，因此仍有較高的含水量和有機(jī)物含量。因此柵渣和沉砂等的固體物質(zhì)需要進(jìn)行壓縮脫水處理。2.1柵渣、沉砂的處置和利用如果在壓縮脫水的同時(shí)進(jìn)行洗滌處理，洗滌出來(lái)的有機(jī)物雖然提高了污水廠的進(jìn)水濃度，但都較容易就降解，而有機(jī)物可以促進(jìn)后續(xù)的生物反硝化和生物除磷過(guò)程，減少污水廠后續(xù)的污水處置費(fèi)用。若柵渣的處置方式是堆肥，則無(wú)需洗滌處理。2.1柵渣、沉砂的處置和利用根據(jù)下表，可知德國(guó)HESSEN州的污水處理廠所產(chǎn)生的柵渣和沉砂沒(méi)有被用作填埋，而是大多用于景觀/生態(tài)修復(fù)，其它的用于焚燒。

從德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，柵渣經(jīng)過(guò)堆肥處理以及沉砂經(jīng)過(guò)洗滌和脫水處理后能應(yīng)用于景觀/生態(tài)修復(fù)，值得我們借鑒。2.2污泥的理化性質(zhì)污水廠污泥是污水廠在工藝運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，主要有初沉池污泥、二沉池污泥、生化反應(yīng)池污泥、深度反應(yīng)池污泥等。圖8二沉池上浮污泥圖9氧化溝污泥城市污水廠污泥中的有機(jī)成分與一個(gè)城市的工業(yè)化程度有關(guān),而化學(xué)污泥的組成主要取決于工業(yè)生產(chǎn)的類(lèi)型。

我國(guó)城市污水廠污泥（主要指生活污水污泥）有以下特點(diǎn)。（1）有機(jī)物含量高

生活污水中參雜著大量的有機(jī)物，因此容易發(fā)酵產(chǎn)生惡臭，污染環(huán)境。2.2污泥的理化性質(zhì)（2）污泥泥質(zhì)差，碳水化合物含量高而脂肪類(lèi)含量低

我國(guó)人均肉類(lèi)和牛奶的消耗量偏低，因此污泥的揮發(fā)性懸浮物含量低；而碳水化合物（如淀粉、糖類(lèi)等）含量較高，因此污泥中含有較多的碳水化合物。表2城市污水污泥中有機(jī)物含量的對(duì)比表2.2污泥的理化性質(zhì)（3）有較高的熱值污水廠污泥具有較高的熱值,在一定含水率下具有自持燃燒和用作能源的可能性。表3我國(guó)城市污水廠污泥熱值2.2污泥的理化性質(zhì)（5）有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污泥中含有大量的可被植物利用的營(yíng)養(yǎng)成分,如氮、碳、鉀、腐殖質(zhì)等。表5國(guó)內(nèi)城市污水廠污泥的營(yíng)養(yǎng)物含量2.2污泥的理化性質(zhì)（4）含大量病原微生物如細(xì)菌、霉菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)等。經(jīng)過(guò)規(guī)范處理的污泥，其病原微生物可被有效殺死。2.3污泥的處置和利用我國(guó)有多種的污泥處置方法，這些技術(shù)與污水廠的規(guī)模和最終處理方法有關(guān)，現(xiàn)階段最常用的處置方法為“干化+焚燒+填埋”。圖10污泥處置技術(shù)路線（1）穩(wěn)定填埋污泥填埋只需對(duì)污泥進(jìn)行基本的減量化和無(wú)害化處理，操作流程簡(jiǎn)單、處理量大，而且運(yùn)行的過(guò)程中成本耗費(fèi)較低。但污泥（含水率80%）既會(huì)影響垃圾填埋場(chǎng)的機(jī)械作業(yè)，又極易引起滲濾液收集系統(tǒng)的堵塞，縮短了垃圾填埋場(chǎng)的使用壽命。填埋場(chǎng)地占地廣、選址困難，地理位置偏僻，使得污泥轉(zhuǎn)運(yùn)成本高，并且污泥填埋處置周期長(zhǎng)，城市污泥的有毒成分（有機(jī)無(wú)機(jī)化合物、重金屬細(xì)菌和病原體等）經(jīng)過(guò)雨水侵蝕產(chǎn)生的滲濾液進(jìn)入土壤、地下水，導(dǎo)致土壤、地下水污染。因此，污泥填埋正逐步被摒棄。2.3污泥的處置和利用（2）干化+焚燒+填埋干化+焚燒+填埋是我國(guó)現(xiàn)階段最常用的污泥處理處置方式之一，經(jīng)簡(jiǎn)單脫水處理的污泥含水率、灰分和重金屬含量高，熱性能差，燃燒效率不高，通常不能被完全處理。因此，還需對(duì)脫水后的污泥進(jìn)行半干化處理。污泥干化焚燒后填埋相比于直接填埋具有減容減重效果好、占地少的優(yōu)勢(shì)。且焚燒利用高溫燃燒對(duì)污泥中的有機(jī)物、蟲(chóng)卵及病原體進(jìn)行處理，使污泥成為穩(wěn)定的灰渣。能否減少污泥焚燒的成本，控制污泥焚燒產(chǎn)生的二次污染物量，降低焚燒衍生產(chǎn)品的毒性，成為制約污泥焚燒技術(shù)發(fā)展瓶頸。

2.3污泥的處置和利用（3）干化+土地利用鑒于污泥中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀以及微量元素，在一定程度上能改良土壤性質(zhì)，提高肥力。由于污泥較高的含水率而不能直接作土地利用材料，需對(duì)其進(jìn)行干化處理,根據(jù)相關(guān)規(guī)定的要求，農(nóng)用污泥含水率需低于60%。2.3污泥的處置和利用（4）厭氧消化/好氧堆肥+土地利用國(guó)內(nèi)污泥厭氧消化處理規(guī)模最大的上海白龍港污水處理廠日產(chǎn)沼氣達(dá)44512m3，提純后的沼氣可用于生產(chǎn)以及汽車(chē)燃料，節(jié)約能源的消耗。污泥沼渣中有機(jī)質(zhì)含量低，且泥質(zhì)穩(wěn)定，適宜用于園林綠化有機(jī)肥。厭氧消化具有能耗低、含碳量少、污泥總體積小、產(chǎn)甲烷量高等優(yōu)點(diǎn)，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?.3污泥的處置和利用（4）厭氧消化/好氧堆肥+土地利用我國(guó)用此技術(shù)路線處置污泥比例不高的原因包括：①污泥所含懸浮有機(jī)物量大，產(chǎn)甲烷微生物代謝率低，有機(jī)物去除率低（20%～40%），需要較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間（10～20d)；②無(wú)論是厭氧消化還是厭氧堆肥工藝，成本投入較高，構(gòu)筑物占地面積大；③城市污泥土地利用涉及到市政、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等多個(gè)方面，各部門(mén)對(duì)可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度大相徑庭，遲遲未能統(tǒng)一意見(jiàn)，不能推廣應(yīng)用。2.3污泥的處置和利用（5）干化＋熱解污泥熱解是在無(wú)氧條件下使有機(jī)物熱裂解，形成利用價(jià)值高的污泥熱解油、熱解氣體、焦炭等。污泥熱解油作為污泥熱解過(guò)程的中間產(chǎn)物，可作鍋爐和運(yùn)輸燃料，是一種潛在的清潔優(yōu)質(zhì)燃料。由于技術(shù)和成本等原因，目前國(guó)內(nèi)的污泥熱解技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。2.3污泥的處置和利用（6）燒制+建筑材料將污泥干化后燒制作建筑材料，主要包括燒制墻體材料（磚、陶粒等）、水泥窯協(xié)同處理等，用于污泥資源化處置。將干化污泥直接作為建筑材料原材料，從工藝特點(diǎn)上來(lái)看，經(jīng)過(guò)高溫煅燒制備建材可以殺死污泥中的病原菌及寄生蟲(chóng)卵，使重金屬固化于高溫礦物的結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)重金屬離子的穩(wěn)定化，降低對(duì)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。將污泥用作建筑材料的技術(shù)難點(diǎn)在于能否嚴(yán)格保證建材符合國(guó)家和地方的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是否會(huì)在使用中對(duì)環(huán)境和人體造成危害；且目前污泥類(lèi)建材產(chǎn)品大眾接受度不高。該類(lèi)處理方法在部分發(fā)達(dá)國(guó)家已逐步發(fā)展起來(lái)，我國(guó)將其用作建材處理的案例較少