專業的汙泥處理處置技術

2018-07-31 10:55:07 huajie 53

汙泥處理是對汙泥進行減量化、穩定化和無害化處理的過程。汙水處理程度越高,就會產生越多的汙泥殘餘物需要加以處理。除非是利用土地處理或汙水塘處理汙水,否則一般的汙水處理廠必須設有汙泥處理設施。對現代化的汙水處理廠而言,汙泥的處理與處置已成為汙水處理係統運行中最複雜、且花費最高的一部分。

隨著我國城鎮化水平不斷提高,汙水處理設施建設得到了高速發展,據《2013-2017年中國汙泥處理處置深度調研與投資戰略規劃分析報告》統計2010年我國城鎮汙水處理廠已經建有2500多座,城市汙水處理能力已達到每天1.22億噸,為實現國家的減排目標和水環境改善,做出了巨大貢獻。但是汙水廠的建設及運行伴隨產生了大量剩餘汙泥,以含水率80%計,全國年汙泥總產水量將很快突破3000萬噸,汙泥處理形勢十分嚴峻。

由於我國汙水廠在建設過程中,長期以來“重水輕泥”,我國城鎮汙水處理廠基本實現了汙泥的初步減量化,但未實現汙泥的穩定化處理。據統計,約80%汙水廠建有汙泥的濃縮脫水設施,達到了一定程度的減量化;約有80%的汙泥未經穩定化處理,汙泥中含有惡臭物質、病原體、持久性有機物等汙染物從汙水轉移到陸地,導致汙染物進一步擴散,使得已經建成投運的大汙水處理設施的環境減排效益大打折扣。據統計,目前處置方式中,土地填埋占63.0%、汙泥好氧發酵+農用約占13.5%、汙泥自然幹化綜合利用占5.4%、汙泥焚燒占1.8%、汙泥露天堆放和外運各占1.8%和14.4%。事實上,土地填埋、露天堆放和外運的汙泥絕大部分屬於隨意處置,真正實現安全處置的比例不超過20%。

製約汙泥處理處置設施建設的因素有很多,但國家汙泥處理處置總體技術路線不夠明確是重要製約因素之一。為緩解汙泥產量和汙泥處理能力滯後的矛盾,我國近年出台了一係列政策、規劃。目前,我國汙泥處理的技術路線和產業政策正逐步得以明晰,產業化和市場化即將啟動。與此同時,汙泥處置將越來越受到重視,汙泥處置的技術、政策及運作方式在不久的未來將所有突破。

汙泥基本類型

原汙泥(rawsludge):未經汙泥處理的初沉澱汙泥。二沉剩餘汙泥或兩者的混合汙泥。

初沉汙泥(primarysludge):從初沉澱池排出的沉澱物。

二沉汙泥(secondeysludge):從二次沉澱池(或沉澱區)排出的沉澱物。

活性汙泥(activatedsludge):曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。

消化汙泥(digestedsludge):經過好氧消化或厭氧消化的汙泥,所含有機物質濃度有一定程度的降低,並趨於穩定。

回流汙泥(returnedsludge):由二次沉澱(或沉澱區)分離出來,回流到曝氣池的活性汙泥。

剩餘汙泥(excessactivatedsludge):活性汙泥係統中從二次沉澱池(或沉澱區)排出係統外的活性汙泥。

汙泥氣(sludgegas):在汙泥厭氧消化時,有物分解所產生的氣體,主要成分為甲烷和二氧化碳,並有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。

汙泥處理類型

汙泥消化 (sludge digestion): 在氧或無氧的條件下,利用微生物的作用,使汙泥中的有機物轉化為較穩定物質的過程。

好氧消化 (aerobic sigestion): 汙泥經過較長時間的曝氣,其中一部分有機物由好氧微生物進行降解和穩定的過程。

厭氧消化 (anaerobic digestion): 在無氧條件下,汙泥中的有機物由厭氧微生物進行降解和穩定的過程。

中溫消化 (mesophilic digestion):汙泥在溫度為33-53℃時進行的厭氧消化工藝。

高溫消化 (thermophilic digestion):汙泥在溫度為53-330℃進行的厭氧消化工藝。

汙泥濃縮(sludge thickening): 采用重力或氣浮法降低汙泥含水量,使汙泥稠化的過程。

汙泥淘洗(elutriation of sludge): 改善汙泥脫水性能的一種汙泥預處理方法。用清水或廢水淘洗汙泥,降低消化汙泥堿度,節省汙泥處理投藥量,提高汙泥過濾脫水效率。

汙泥脫水 (sludge dewatering): 對濃縮汙泥進一步去除一部分含水量的過程,一般指機械脫水。

汙泥真空過濾(sludge vacuum filtration): 利用真空使過濾介質一側減壓,造成介質兩側壓差,將汙泥水強製濾過介質的汙泥脫水方法。

汙泥壓濾 (sludge pressure filtration): 采用正壓過濾,使汙泥水強製濾過介質的汙泥脫水方法。

汙泥幹化 (sludge drying): 通過滲濾或蒸發等作用,從汙泥中去除大部分含水量的過程,一般指采用汙泥幹化場(床)等自蒸發設施或采用蒸汽、煙氣、熱油等熱源的幹化設施。

汙泥焚燒(sludge incineration):汙泥處置的一種工藝。它利用焚燒爐將脫水汙泥加溫幹燥,再用高溫氧化汙泥中的有機物,使汙泥成為少量灰燼。

汙泥處理前,首先要了解汙泥的分類,才能確定汙泥處理的方法:

01 自來水廠沉澱池或濃縮池排出的物化汙泥處理

汙泥分類:屬中細粒度有機與無機混合汙泥,可壓縮性能和脫水性能一般。

02 生活汙水廠二沉池排出的剩餘活性汙泥處理

汙泥分類:屬親水性、微細粒度有機汙泥,可壓縮性能差,脫水性能差。

03工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物化和生化混合汙泥處理

汙泥分類:屬中細粒度混合汙泥,含纖維體的脫水性能較好,其餘可壓縮性能和脫水性能一般。

04 工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物理法和化學法產生的物化細粒度汙泥處理

汙泥分類:屬細粒度無機汙泥,可壓縮性能和脫水性能一般。

05工業廢水處理產生的物化沉澱粗粒度汙泥處理

汙泥分類:屬粗粒度疏水性無機汙泥,可壓縮性能和脫水性能很好。

汙泥處置處理技術分類

1汙泥處理利用的一般技術

⑴汙泥的堆肥化處理技術

⑵汙泥的建材化技術

⑶汙泥的燃料化技術

⑷汙泥的厭氧消化(製沼氣)技術

2太陽能汙泥幹化技術

無細分

3汙泥的電離輻射處理技術

無細分

4微波技術在汙泥處理中的應用

⑴微波輻照汙泥處理技術

⑵微波化學分析技術

5超聲波處理汙泥技術

無細分

6重金屬的生物有效性及植物脫除技術

無細分

7汙泥的微生物處理技術

⑴微生物淋濾技術

⑵微生物吸附處理法

⑶微生物脫臭技術

8新興汙泥熱化學處理技術

⑴濕式氧化技術

⑵活性汙泥作黏結劑

⑶剩餘汙泥製可降解塑料

⑷汙泥製活性炭

⑸O3/H2O2氧化技術

⑹UV/O3氧化技術

⑺UV/H2O2氧化工藝

⑻其他熱化學處理技術

汙泥處置處理技術

1衛生填埋

這種處置方法簡單、易行、成本低,汙泥又不需要高度脫水,適應性強。但是汙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汙染的液體,如果填埋場選址或運行不當會汙染地下水環境。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土地利用

汙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,可減少汙泥帶來的負麵效應。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的汙染而成為汙泥土地利用的有效方式。汙泥用於嚴重擾動的土地(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複墾的土地)的修複與重建,減少了汙泥對人類生活的潛在威脅,既處置了汙泥又恢複了生態環境。

3焚燒

濕汙泥幹化後再直接焚燒應用得較為普遍,沒有經過幹化的汙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。

以焚燒為核心的汙泥處理方法是最徹底的汙泥處理方法之一,它能使有機物全部碳化,殺死病原體,可最大限度地減少汙泥體積;但是其缺點在於處理設施投資大,處理費用高,設備維護成本高,而且產生強致癌物質二惡英。

4汙泥幹燥

汙泥幹燥是應用人工熱源以工業化設備對汙泥進行深度脫水的處理方法,盡管汙泥幹燥的直接結果是汙泥含水率的下降(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。

汙泥機械脫水(也包括汙泥濃縮),其應用的目的以減少汙泥處理的體積為主(汙泥濃縮和機械脫水通常均可使汙泥體積減少4倍左右),但脫水汙泥餅除了含水率和相關的物理性質,如流動性與原狀汙泥有差異外,其化學、生物等方麵性質並不因脫水而產生變化。

汙泥幹燥則由於提高水分蒸發強度的要求,使用人工熱源,其操作溫度(對汙泥顆粒而言)通常大於100℃,幹燥對汙泥的處理效應,不僅是深度脫水,還具有熱處理的效應;加之,汙泥幹燥處理的產物,其含水率可控製在20%以下,即達到抑製汙泥中的微生物活動的水平,因此汙泥幹燥處理可同時改變汙泥的物理、化學和生物特性。

5沉澱汙泥生物處理係統

該技術創新采用汙泥洗滌工藝,首先洗出汙泥中有機物質,分離無機物質汙泥土,再將有機汙泥濃縮進行高溫厭氧消化處理。沉澱汙泥經過洗滌洗出汙泥中一半固體無機汙泥土,減少了一半生物處理量,節省工程投資和處理費用;單獨處理有機汙泥,去除了無機汙泥土在反應器中的沉澱,減少了設備磨損和反應器的維護;沉澱汙泥經過洗滌洗出汙泥中大部分容易沉澱的重金屬和無機汙泥土,提高了有機肥的品質;洗滌出的汙泥土還可生產路麵彩磚、透水磚。其他創新工藝:超高溫厭氧消化、多級厭氧消化、沼渣漂浮等,汙泥生物處理速度提高了幾倍和沼氣產量提高20%以上。

沉澱汙泥生物處理係統,工程設計創新采用地埋式、緊密型、多級消化反應器設計,幾個獨立的厭氧消化反應器你中有我我中有你渾然一體,節省建築材料,采用混凝土結構造價低廉。前國內外現有的厭氧消化反應器普遍采用地上式結構,地上式結構能使配備設備便於維護和有利沼渣排放預防沼渣沉澱。該生物處理係統工程設計很好地解決了配套設備的維護和沼渣沉澱,係統配備設備少,隻需要幾台水泵,就是水泵壞了更換一台用不完20分鍾,保證設備檢修不停產;沉澱汙泥經過洗滌去除了容易沉澱的無機汙泥土,有機汙泥經吹浮係統作用全部漂浮不會沉澱。地埋式厭氧消化反應器不僅投資少、不占用土地,而且還能防地震、防雷擊和使用壽命長、減少消化係統的熱量損失。

6汙泥發酵有機肥

傳統汙泥處理方法有3種:焚燒、填埋和資源化利用。國外多采用焚燒工藝,但投資巨大,易造成大氣汙染;國內多采用填埋,但需要占用大量的土地,同時會造成環境的二次汙染,國內上海等大中城市土地再生資源很少,難以長期采用此方式。陳立僑介紹說,用微生物處理汙泥前景廣闊。經汙水處理廠現場試驗和實際應用,每處理1噸汙泥可獲得150元左右的經濟效益。上海市每年排放汙泥約140萬噸,如果有20%的汙泥用微生物好氧發酵處理,直接經濟效益約為4200萬元。此外,利用微生物好氧發酵,還能消除汙泥的惡臭,有效控製汙泥的二次汙染,環境效益同樣顯著。

將汙泥發酵成有機肥,如再加入部分牛糞等,就會發酵成優質的有機肥,具體操作方法如下:

1、加菌。1公斤金寶貝肥料發酵劑可發酵4噸左右汙泥+牛糞。需按重量比加30-50%左右的牛糞,或秸稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、或稻殼、鋸末等有機物料以便調節通氣性。其中如果加入的是稻殼、鋸末,因其纖維素木質素較高,應延長發酵時間。菌種稀釋:每公斤發酵劑加5-10公斤米糠(或麩皮、玉米粉等替代物)拌勻稀釋後再均勻撒入物料堆,使用效果會更佳。

2、建堆:備料後邊撒菌邊建堆,堆高與體積不能太矮太小,要求:堆高1.5-2米,寬2米,長度2-4米。

3、拌勻通氣。金寶貝肥料發酵劑是需要好(耗)氧發酵,故應加大供氧措施,做到拌勻、勤翻、通氣為宜。否則會導致厭氧發酵而產生臭味,影響效果。

4、水分。發酵物料的水分應控製在60~65%。水分判斷:手緊抓一把物料,指縫見水印但不滴水,落地即散為宜。水少發酵慢,水多通氣差,還會導致“腐敗菌”工作而產生臭味。

5、溫度。啟動溫度應在15℃以上較好(四季可作業,不受季節影響,冬天盡量在室內或大棚內發酵),發酵升溫控製在70-75℃以下為宜。

6、完成。第2-3天溫度達65℃以上時應翻倒,一般一周內可發酵完成,物料呈黑褐色,溫度開始降至常溫,表明發酵完成。如鋸末、木屑、稻殼類輔料過多時,應延長發酵時間,待充分腐熟。

發酵好的有機肥,肥效好,使用安全方便,抗病促長,還可培肥地力等。山東有一家做“智能高溫好氧發酵一體化設備”的企業,我去考察過,應該是好氧發酵領域做的最好的廠家之一,有需要聯係的,可點擊底部二維碼加好友獲取電話。

7石灰投加技術

脫水後的汙泥進入料鬥,料鬥中加入石灰和氨基璜酸,石灰投量為濕泥量的10%一15%,氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由於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。汙泥、生石灰和氨基璜酸在料鬥中攪拌後,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30min,輸出的產品可達到美國EPAPART503CLASSA標準。反應後的汙泥泵送至料倉,密封容器中產生的氣體經洗滌塔處理後排放。

該工藝的特點:

pH>12,延續時間長,殺菌徹底;高pH使大部分金屬離子沉澱,降低了其可溶性和活躍程度;汙泥的含固率可提高至30%;去除了汙泥中的臭氣,係統全密封,無環境汙染;係統全自動,操作維護簡單:加入少量氨基璜酸,減少了石灰用量和反應時間,降低了運行成本。避不開的硬傷是成本高,並且增加了汙泥總量。

8汙泥碳化技術

所謂汙泥碳化,就是通過一定的手段,使汙泥中的水分釋放出來,同時又最大限度地保留汙泥中的碳值,使最終產物中的碳含量大幅提高的過程(SludgeCarbonizationo在世界範圍內,汙泥碳化主要分為3種。

⑴高溫碳化。碳化時不加壓,溫度為649—982℃。先將汙泥幹化至含水率約30%,然後進入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆粒可以作為低級燃料使用,其熱值約為8360—12540kJ/kg(日本或美國)。該技術可以實現汙泥的減量化和資源化,但由於其技術複雜,運行成本高,產品中的熱值含量低,當前尚未有大規模地應用,最大規模的為30刪濕汙泥。

⑵中溫碳化。碳化時不加壓,溫度為426—537℃。先將汙泥幹化至含水率約90%,然後進入碳化爐分解。工藝中產生油、反應水(蒸汽冷凝水)、沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。另外,該技術是在幹化後對汙泥實行碳化,其經濟效益不明顯,除澳洲一家處理廠外,尚無其他潛在的用戶。

⑶低溫碳化。碳化前無需幹化,碳化時加壓至6—8MPa,碳化溫度為315℃,碳化後的汙泥成液態,脫水後的含水率50%以下,經幹化造粒後可作為低級燃料使用,其熱值約為15048~20482kJ/kg(美國)。該技術通過加溫加壓使得汙泥中的生物質全部裂解,僅通過機械方法即可將汙泥中75%的水分脫除,極大地節省了運行中的能源消耗。汙泥全部裂解保證了汙泥的徹底穩定。汙泥碳化過程中保留了絕大部分汙泥中熱值,為裂解後的能源再利用創造了條件14t。

9汙泥水解熱幹化技術

汙泥水熱幹化技術通過將汙泥加熱,在一定溫度和壓力下使汙泥中的粘性有機物水解,破壞汙泥的膠體結構,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。經過水熱處理的汙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。汙泥的水解宏觀上表現為揮發性懸浮固體濃度減少和COD、BOD以及氨氮等濃度增加。水熱幹化技術采用漿化反應器,通過閃蒸乏汽返混預熱漿化、蒸汽與機械協同攪拌,提高了係統的處理效率;在水熱反應器中,采用蒸汽逆向流直接混合加熱的方式,強化了傳質傳熱過程,可以避免局部過熱結焦碳化:在連續閃蒸反應器中,實現了係統能量的有效回收。


源自:工業水處理