污泥处理技术概述

污泥处理技术概述 污泥处置处理技术概述 目 录 1、污泥处理技术概述 ................................................................................. 1 1.1 污泥产生现状.............................................................................................. 1 1.2 国内外污泥处理技术 .................................................................................. 1 1.2.1 填埋法 ................................................................................................... 2 1.2.2 干化焚烧 ............................................................................................... 2 1.2.3 污泥堆肥 ............................................................................................... 3 1.2.4 厌氧消化技术 ....................................................................................... 4 1.2.5 石灰稳定技术 ....................................................................................... 4 1.2.6其他处理技术 ........................................................................................ 5 1.3典型污泥处理处置方案 ............................................................................... 7 1.3.1 厌氧消化后进行土地利用 .................................................................... 7 1.3.2 好氧发酵后进行土地利用 .................................................................... 7 1.3.3工业窖炉协同焚烧 ................................................................................. 71.3.4 机械热干化后进行焚烧 ........................................................................ 8 ............................................ 8 1.3.5 石灰稳定后进行填埋 ................................ 1.3.6 脱水污泥直接填埋 ................................................................................ 8 1.4 典型污泥处理处置方案的综合评价 ........................................................... 9 1 1、污泥处理技术概述 1.1 污泥产生现状 污泥是污水处理厂处理污水的衍生物，是污水处理的遗留物和污水污染物质的集合体。据统计，截止2011年第三季度底，我国已建污水处理厂3078座，污水处理总能力达1.36亿吨/天，实际处理能力约为1.1亿吨/天。每年产生含水率80%的污泥约2184万吨。预计到今年底，如果在建项目全部完成，我国城镇 3污水处理量可达到400亿m/年，污泥量还将大量增加。 城市污泥不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵。如果未经处理随意排放，经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类的身体健康。在日本、美国和西欧等一些经济发达国家，污泥甚至被当作危险品来处理。在这些国家，城市污水和污泥的处理，通常都被作为解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统，污水处理厂建设中，污泥处理的投资占污水处理厂总投资的比例为50,到70,。因为污泥对环境的二次污染，带来的危害往往是灾难性的。 有机废弃物如果不加以处理或者处理处置不当，不仅会造成严重的环境二次污染，更是一种严重的有机资源浪费。经推算仅农业废弃物(包括秸秆和畜禽粪便)氮磷钾养分贮量为氮(N)470,550万吨，磷(PO)280,310万吨，钾(KO)560,252590万吨，总贮磷量相当于当年全国施磷量的1/2，总贮钾量为全国施钾量的2/3;另外还含有6亿多吨有机质以及作物生长所必需的中、微量营养元素。如何将这些废弃物变废为宝，使其成为可以利用的资源，解决环境问题，是当前世界环境的热点问题。 1.2 国内外污泥处理技术 目前，针对污泥的处理处置主要的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 包括:填埋、干化焚烧、污泥堆肥及其他生物处理技术等。 1 1.2.1 填埋法 填埋法是指污泥在专用填埋场单独进行填埋或者与生活垃圾混合填埋，混合填埋是将污泥堆积在固体废物的上层并进行尽可能充分的混合，然后将混合物平展、压实，然后像通常的固体废物填埋一样进行覆土。填埋处理一是要占用大量土地，浪费土地资源，随着污泥产生量与日俱增，已很难在短距离内找到填埋场地;二是产生大量渗滤液，由于含水率较高，污泥加剧了垃圾填埋场渗滤液的污染;三是污泥中含有的营养物质会大量繁衍病杂菌，导致污泥霉变，污染环境，填埋气很少利用，存在安全隐患和污染问题。污泥填埋在国内由于问题突出正在逐渐被限制和淘汰使用。2005年欧盟国家的污泥填埋场所仅能容纳其总产量的17%。美国环保署估计在未来十几年内，将关闭近80%的填埋场。我国目前的污泥填埋方式虽然占有较大比例，但由于填埋场大多为露天，经雨水淋滤后，没有稳定和无害化的污泥很快恢复原形，对填埋场地的安全构成严重的危害，处理不到位的污泥还造成填埋场渗滤系统的严重堵塞，严重污染附近的地下水，尤其是污泥和垃圾混合填埋时，使得不少填埋场的寿命大大缩短，给城市了几处置带来很大的麻烦。据有关部门测算，按填埋场25公里运程计算，每吨湿污泥的运输和填埋管理费达25元。填埋将占用大量土地，若考虑土地成本其费用将更高(按国家规定填埋1吨夯实垃圾占地0.6平方米)。据国内污水处理厂调查，每吨污泥的填埋处理费用平均约40元/吨。 1.2.2 干化焚烧 污泥干化焚烧是指在一定温度、气相充分有氧的条件下，依靠污泥自身的热值或辅助燃料，使其中的有机物质发生燃烧反应，反应的结果使有机质转化为C0、HO、N等相应的气相物质。焚烧的目的主要是最大化的减低污泥体积和危222 害，并尽可能回收污泥中贮藏的能量，反应过程中释放的热量则维持反应的温度条件，使处理过程能持续地进行。目前，污泥焚烧主要包括单独焚烧和混合焚烧。优点是可以迅速和最大限度地实现减量化。它既解决了污泥的出路又充分利用了污泥中的能源，且不必考虑病原菌的灭活处理。污泥焚烧的热能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰烬中的重金属活性大大降低。焚烧灰可以作为建筑材料，如 2 将焚烧灰作为沥青填料、路床和路基材料、砖瓦材料、水泥原料、熔融填料等。缺点焚烧所需的费用很高，存在烟气污染问题。焚烧需要消耗大量的能源，即使在焚烧过程中回收热能，仍然无法大幅度降低能源消耗。污泥焚烧有大量的烟气 3产生，每吨污泥产生的烟气体积一般在4500-6000m，焚烧厂产生的废水多数含有高浓度的盐、重金属和有机物，还存在固体残留物二次污染和噪声污染的隐患。污泥干化焚烧技术的早期发展是分开进行的，将干化焚烧技术相集成用于污泥处理处置只是在近30年来才获得了广泛的应用。在发达国家焚烧处置也只占10%左右。由于我国开展污泥处理处置相对较晚，在干化焚烧技术和设备的发展方面还比较落后，目前的研究主要还停留在污泥干化焚烧原理的探讨方面，对专用设备的开发研制及应用等均还处于发展阶段。干化焚烧处理工艺费用较高。工艺不同，成本差异较大。以上海石洞口污水处理厂为例，该厂设计处理量为64吨/天，采用的循环流化床干化焚烧工艺总投资为8000万元，运行成本为160元/吨。 1.2.3 污泥堆肥 污泥堆肥是在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂(如秸秆、稻草、木屑或生活垃圾等)，利用污泥微生物进行发酵的过程。研究表明，经过堆肥的污泥质地疏松，阳离子交换量(CEC)显著增加、容重减小、可被植物利用的营养成分增加、病原菌和寄生虫卵几乎全部杀灭，可以用于园林、绿地、林业、土壤修复及改良等。经过堆肥处理的污泥质量稳定，容易有效利用，可以有效控制臭气和其他污染环境的因素，所以综合效应好。污泥堆肥产品中富含有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必须的各种微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于土地能够改良土壤结构增加土壤肥力、促进植物生长，充分实现资源化利用的目的。存在的问题是污泥堆肥发酵过程中由于供氧不均匀或强制通风带出的不充分发酵伴生物产生的恶臭气体、氨、硫化氢、甲基硫醇等污染物，渗滤液中含有较高的COD、BOD、SS、病原菌等，对环境有二次污染的隐患。堆肥污泥中的重金属含量较高，施入土壤后存在重金属迁移和累积的问题，存在很大的隐患和风险。堆肥化技术是国际上从60年代后期迅速发展起来的一项新的生物处理技术，它运用多学科技术，利用微生物群落在特定的环境中对多相有机物分解，将污泥改 3 良成稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良，目前该方法被认为是未来污泥处理处置中最适宜的方法之一。目前世界各国采用的堆肥方法主要有槽式堆肥、条垛堆肥、静态通气堆肥和反应器堆肥。大多数通常选用槽式堆肥工艺。 1.2.4 厌氧消化技术 厌氧消化是利用兼性菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有效的一种污泥处理工艺，厌氧消化处理后的污泥可满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918中污泥稳定化相关指标的要求。厌氧消化的分类:中温厌氧消化、高温厌氧消化 中温厌氧消化 中温厌氧消化温度维持在35??2?，固体停留时间应大于 320d，有机物容积负荷一般为2.0,4.0kg/m.d,有机物分解率可达到35%,45%， 3产气率一般为0.75,1.10Nm/kgVSS(去除)。 高温厌氧消化 高温厌氧消化温度控制在55??2?，适合嗜热产甲烷菌生长。高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。一般情况下，有机物分解率可达到35%,45%，停留时间可缩短至10,15天，缺点是能量消耗较大，运行费用较高，系统操作要求高。 80年代以前大多数的活性污泥采用厌氧消化法处理，杀灭微生物病菌并生产部分可利用的沼气。该系统普遍运行复杂，成本高，不稳定，隐患多。有关资料显示:污泥厌氧消化系统的建设投资约为100-200万元/吨干泥，运行费用达到700元/吨干泥,900元/吨干泥。 1.2.5 石灰稳定技术 通过向脱水污泥中投加一定比例的生石灰并均匀掺混，生石灰与脱水污泥中的水分发生反应，生成氢氧化钙和碳酸钙并释放能量。石灰稳定可产生以下作用: 1)灭菌和抑制腐化。温度的提高和pH的升高可以起到灭菌和抑制污泥腐化的作用，尤其在pH?12的情况下效果更为明显，从而可以保证在利用或处置过程中的卫生安全性; 2)脱水。根据石灰投加比例(占湿污泥的比例)的不同(5%,30%)，可使 4 含水率80%的污泥在设备出口的含水率达到74.0%,48.2%。通过后续反应和一定时间的堆置，含水率可进一步降低; 3)钝化重金属离子。投加一定量的氧化钙使污泥成碱性，可以结合污泥中的部分金属离子，钝化重金属; 4)改性、颗粒化。可改善储存和运输条件，避免二次飞灰，渗滤液渗漏。 1.2.6其他处理技术 1、污泥热解处理技术 污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解，转化为燃油，燃气，污泥碳和水的技术。根据污泥热解温度和产物的不同，污泥热解处理技术可以分为污泥气化技术，污泥油化技术和污泥炭化技术三大类。 污泥热解技术具有污泥中能量有效回收利用、温室气体排放减少、重金属得以固化、避免二噁英的产生、占地少、运行成本低的特点。 2、污泥水热解处理技术 水热处理技术是将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，改善脱水性能和厌氧消化性能的技术，也称热调质。 水热处理技术按照处理过程是否通入氧化剂，把水热处理分成热处理和湿式氧化两种。热处理没有氧化剂通入，而湿式氧化需要向反应器内通入氧化剂。水热处理按照反应温度和压力的不同，又分为低压、中压、高压氧化以及超临界氧化。按照添加催化剂与否，分为催化氧化和非催化氧化。 水热处理技术可与多种污泥处理、处置技术直接对接，联合使用。经过水热处理后的污泥脱水性能大幅度提高，经机械脱水可获得低含水率的泥饼，为污泥的处理和处置提供了基础;水热处理后污泥可进行高效率的厌氧消化，将污泥中的有机质充分转化为沼气;同时，针对水热处理上清液可引入水处理的高效厌氧工艺中，整体提高污泥处理系统效率;污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭。 3表1.2-1欧洲污水处理厂污泥的处理 (单位:10吨干重/年) 处置 比利时 丹麦 德国 希腊 法国 爱尔兰 卢森堡 荷兰 奥地利 葡萄牙 芬兰 瑞典 英国 合计 5 水体消纳 - - - - - - - - - - - : 240 240 循环利用 33 125 1270 4 572 25 9 100 68 74 85 : 672 3037 填埋 37 25 744 82 92 17 1 108 58 147 65 : 118 1494 1998 焚烧 11 50 558 - 214 - 3 150 66 - - : 144 1196 其它 32 - 89 - - 1 - 23 4 25 - : 19 193 合计 113 200 2661 86 878 43 13 381 196 246 150 : 1193 6160 水体消纳 - - - - - - - - - - - : - 0 循环利用 40 125 1334 6 640 65 9 110 68 104 90 : 1014 3605 填埋 43 25 608 90 71 35 1 68 58 209 60 : 111 1379 2000 焚烧 11 50 732 - 269 - 3 200 66 - - : 326 1657 其它 37 - 62 - - - - 23 4 35 - : 19 180 合计 131 200 2736 96 980 100 13 401 196 348 150 : 1470 6821 水体消纳 - - - - - - - - - - - : - 0 循环利用 47 125 1391 7 765 84 9 110 68 108 115 : 1118 3947 填埋 40 25 500 92 - 29 1 68 58 215 45 : 114 1187 2005 焚烧 14 50 838 - 407 - 4 200 65 - - : 332 1910 其它 58 - 58 - - - - 23 4 36 - : 19 198 合计 159 200 2787 99 1172 113 14 401 195 359 160 : 1583 7242 李季，吴为中.国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析. 首届污泥资源化利用研讨会.2003，3.学术会议 到2005年，欧洲15个成员国污泥产量预计可能由1992年的660万干吨上 升到至少940万干吨。欧委会希望:到2005年污泥农用比例上升73,达到污泥 总产量的53,;污泥焚烧比例达到总产量的25,，比目前增加大约300,;到 2005年填埋数量比目前下降24,。 6 1.3典型污泥处理处置方案 1.3.1 厌氧消化后进行土地利用 该方案可有以下具体操作方案 厌氧消化 ? 脱水 ?自然干化(或好氧发酵)?土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用); 脱水?厌氧消化?脱水?自然干化(或好氧发酵)?土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用); 厌氧消化(或脱水后厌氧消化)?罐车运输?直接注入土壤(改良土壤、限制性农用)。 对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用，实现能量的有效回收，不需要大量材料及土地资源消耗。厌氧消化后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，可优先考虑采用。 1.3.2 好氧发酵后进行土地利用 该方案有以下具体操作方案: 脱水?高温好氧发酵?土地利用(用于土壤改良、园林绿化、限制性农用); 脱水?高温好氧发酵?园林绿化等分散施用。 对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用。好氧发酵后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，是较好的选择。 1.3.3工业窖炉协同焚烧 该方案有以下具体操作方案: 脱水或深度脱水?在水泥窖、热电厂或垃圾焚烧炉协同焚烧; 脱水?石灰稳定?在水泥窖协同焚烧利用。 利用工业窖炉协同焚烧污泥其本质仍属于焚烧，但利用现有窖炉，可降低建 7 设投资，缩短建设周期。 当污泥中的有毒有害物质含量很高，且有可供利用的工业窖炉情况下，可优先将工业窖炉协同焚烧作为污泥的阶段性处理处置方案。如污泥中有毒有害物质在较长时期内不可能降低时，应规划独立的干化焚烧系统作为永久性处置方案。 1.3.4 机械热干化后进行焚烧 该方案有以下具体操作方案: 脱水或深度脱水?热干化?焚烧?灰渣建材利用; 脱水或深度脱水?热干化?焚烧?灰渣填埋。 干化焚烧减量化和稳定化程度较高，占地面积小。当污泥中的有毒有害物质含量很高且短期不可能降低时，该方案可作为污泥处理处置可行的选择。 1.3.5 石灰稳定后进行填埋 该方案有以下具体操作方案: 脱水?石灰稳定?堆置?填埋; 脱水?石灰稳定?填埋; 石灰稳定可实现污泥的稳定化和无害化。 用石灰稳定后的污泥可实现消毒稳定、并提高污泥的含固率，处理后的污泥进行填埋可阻止污染物质进入环境，但需要大量的石灰物料消耗和土地资源的消耗，且不能实现资源的回收利用。 当污泥中有毒有害污染物质含量较高，污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的处置方案。 1.3.6 脱水污泥直接填埋 脱水污泥直接填埋(过渡阶段方案) 该方案有以下具体操作方案: 深度脱水?填埋; 脱水?添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理?填埋。 8 该方案占用土地量大，且导致大量碳排放。当污泥中有毒有害污染物质含量较高，污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的过渡阶段处置方案。 1.4 典型污泥处理处置方案的综合评价 在确定最终的污泥处理处置方案时，应对所选方案进行环境影响、技术经济等方面的综合分析。对于较大规模的污泥处理处置设施，还应对处理处置方案进行碳排放综合评价，尽量实现污泥的低碳处理处置。 典型污泥处理处置方案的综合分析与评价，见表1.4-1 9 表1.4-1典型污泥处理处置方案的综合分析与评价 典型处理处置方案 厌氧消化+土地利用 好氧发酵+土地利用 机械干化+焚烧 工业窖炉协同焚烧 石灰稳定+填埋 深度脱水+填埋 生活污水污泥 生活污水污泥 生活污水及工业废水混合生活污水及工业废生活污水及工业废水生活污水及工业废水混合最佳适用的污泥种类 污泥 水混合污泥 混合污泥 污泥 环境安全性污染因子 恶臭病原微生物 恶臭病原微生物 恶臭烟气 恶臭烟气 恶臭重金属 恶臭重金属 评价 安全性 总体安全 总体安全 总体安全 总体安全 总体安全 总体安全 循环要素 有机质氮磷钾能量 有机质氮磷钾 无机质 无机质 无 无 资源循环利资源循环利高 较高 低 低 无 无 用评价 用效率评价 能耗评价 低 较低 高 高 低 低 能耗物耗评 价 物耗评价 低 较高 高 高 高 高 建设费用 较高 较低 较高 较低 较低 低 技术经济评占地 较少 较多 较少 少 多 多 价 运行费用 较低 较低 高 高 较低 低 10 表1.4-2典型污泥处理处置方案的碳排放分析 碳排放分析 处理处置方案 总体碳评价 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 碳源 燃料消耗直接或间接碳排放; 甲烷直接排放; 负碳排放 厌氧消化+土地利用 一氧化二氮直接排放。 沼气替代化石燃料的碳汇; 碳汇 土壤的直接碳捕获; 替代氮肥与磷肥的碳汇。 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 碳源 燃料消耗直接或间接碳排放; 甲烷直接排放; 好氧发酵+土地利用 低水平碳排放 一氧化二氮直接排放。 土壤的直接碳捕获; 碳汇 替代氮肥与磷肥的碳汇。 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 碳源 燃料消耗直接或间接碳排放; 机械热干化+焚烧 甲烷直接排放; 中等水平碳排放 工业窖炉协同焚烧 一氧化二氮直接排放。 焚灰替代石灰等建材原料的碳汇; 碳汇 焚灰替代磷肥的碳汇。 电耗间接碳排放; 碳源 石灰消耗间接碳排放。 中等水平碳排放 石灰稳定+填埋 碳汇 无 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 碳源 甲烷直接排放; 深度脱水+直接填埋 高水平碳排放 一氧化二氮直接排放。 碳汇 填埋气替代化石燃烧的碳汇 11