中國污水廠污泥處理現(xiàn)狀

中國污水廠污泥處理現(xiàn)狀

目前，中國有400多家污水處理廠。2001年，全國工業(yè)、城市生活污水處理廠數(shù)量為428.4萬噸，廢水處理率約為25%，廢水廠污泥年產(chǎn)量超過1億元。如何將產(chǎn)量巨大、成分復雜的污泥進行妥善安全地處理,使其無害化、資源化,已成為環(huán)境界深為關注的重大課題。1中國污水處理廠的污泥理化性質和特點1.1纖維、脂肪和有機物含量城市污水廠初沉污泥屬低有機組分類型的污泥,VSS、碳水化合物(淀粉、糖類、纖維)含量高(高于50%),脂肪含量低(約20%)。人均排出BOD:20～35g/p·d,SS:35～50g/p·d,有機物(VSS)含量稍低于50%,低于歐美發(fā)達國家的70%～80%。我國兩個城市污水廠污泥的成分如表1。1.2泥漿c-n比城市污水廠污泥含氮量較高,一般在3%左右,污泥C/N比維持在(10～20)∶1的范圍,適于厭氧消化。1.3ph值和ph值城市污泥的pH和總堿度基本在正常范圍內(nèi),pH在6.5～7.0之間,總堿度在16～26mg-N/L之間。1.4初沉及二沉污泥重金屬含量我國城市污水中工業(yè)廢水比重較大,故污水廠初沉及二沉污泥重金屬含量較高,某些重金屬含量超標嚴重。幾家城市污水廠污泥中重金屬成分及含量如表2。1.5泥漿中的肥料污泥中含有大量的可被植物利用的營養(yǎng)成分,如氮、碳、鉀、腐殖質等。我國污水廠污泥肥分如表3。1.6污泥的熱值污水廠污泥具有較高的熱值見表4,在一定含水率下具有自持燃燒和用作能源的可能性。2中國污水處理廠污泥處理現(xiàn)狀2.1城市污水廠的污泥處理現(xiàn)狀污水處理事業(yè)起步較晚,近20年來才有了一定的發(fā)展,污泥的處理更不完善。目前全國已經(jīng)建成的污水處理廠已超過400多座,污泥年產(chǎn)量已超過1億t,而有污泥處理工藝的只占30%,有污泥穩(wěn)定處理設施的約為25%,建有污水處理廠的大中城市中,90%以上的污泥處理設施不配套,一些中小城市基本沒有污泥處理設施。20世紀80年代以前,城市污水廠污泥一般只有靜止沉降一道處理工藝,濕污泥含固率很低,20世紀80年代后,少數(shù)污水廠開始設污泥機械脫水處理,將污泥含固率由原來的1%～3%提高到20%～25%,但仍有脫水后污泥的出路問題。近10年來,城市污水廠的污泥處理技術和某些單項專用設備才有了較大發(fā)展,但在污泥處理系統(tǒng)設備的成套化水平上,落后國外約30多年。污泥處理設備性能差,效率低,能耗高,專用設備少,未形成標準化和系列化。污泥的處理費用僅占污水廠總運行費用的20%～35%,低于發(fā)達國家的50%～70%。目前,國內(nèi)常用的污泥處理方法有:濃縮,污泥調理,厭氧消化,脫水,堆肥等處理技術。至于好氧消化,濕式氧化,消毒,熱干燥,焚燒,低溫熱解等尚處于研究試驗階段。污水廠的污泥處理處置工藝流程如圖1。2.2傳統(tǒng)土壤處理方法(1)污泥含水率的變化污泥濃縮常規(guī)方法有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮。幾種濃縮方法比較如表5。污泥濃縮后其含水率可降為95%左右,仍為液體流動狀態(tài)。從表5可見,初沉污泥用重力濃縮最為經(jīng)濟;對于活性污泥,離心法所得的污泥含固率最高,但從效率和運行費用來看,氣浮濃縮法較佳。重力濃縮法儲存污泥能力高,操作簡單,是目前及今后最常用的污泥減容手段之一。(2)污泥顆粒尺寸的增污泥調節(jié)處理可降低污泥的親水性和提高脫水效率,其任務是增大污泥顆粒的尺寸。常用的調節(jié)方法有化學調節(jié)法、熱力調節(jié)法及其它調節(jié)法?；瘜W調節(jié)法最為常用。熱力調節(jié)法和其他調節(jié)法如凍—融法、投加惰性物質等方法只在試驗研究階段中。(3)機械脫水法污泥脫水可進一步降低污泥的含水率,減少污泥的體積,經(jīng)脫水后的含水率一般可降至70%～80%。常用的脫水方法有自然干燥和機械脫水兩種。目前國內(nèi)常用的機械脫水機有真空過濾機、板框壓濾機、帶式壓濾機和離心機。轉鼓離心機和帶式壓濾機是近年來發(fā)展較快脫水設備,我國應用較多的是帶式壓濾機。(4)污泥消化工藝發(fā)展污泥厭氧消化是目前我國最常用的污泥穩(wěn)定處理工藝,一般有中溫消化和高溫消化。國內(nèi)生產(chǎn)實踐中,最常用的是中溫消化(32℃～35℃)。隨著該技術的進展,厭氧消化又發(fā)展為兩相消化和兩級消化,國內(nèi)在實驗研究中興起的兩級、兩相消化工藝有:好氧-中溫厭氧;中溫-高溫;高溫酸化-中溫甲烷化;兼氧-厭氧;厭氧-好氧;水解-酸化等。厭氧消化能產(chǎn)生大量沼氣,由于我國城市污泥的構成特點,污泥厭氧消化的產(chǎn)氣量較少,約為6～12m3/m3污泥,沼氣中CH4含量較低,約占45%～55.9%。國內(nèi)污水廠污泥消化產(chǎn)生的沼氣利用率較低,極少利用沼氣發(fā)電,有些利用沼氣鍋爐、沼氣內(nèi)燃機將之轉化成熱能,用于污水廠的能量補償;也有些污水廠直接將沼氣燃燒掉。(5)污泥堆肥堆肥堆肥化是一種無害化、減容化和穩(wěn)定化的綜合處理技術,借助于混合微生物群落在潮濕的環(huán)境中對有機物進行分解。堆肥過程中產(chǎn)生的高溫可以有效地殺死病原微生物及各種寄生蟲卵;并通過添加稀釋劑、調節(jié)劑、膨脹劑可改善污泥的膠團結構,降低含水率,使污泥腐殖化。污泥堆肥后的肥分幾乎維持原污泥的水平。目前有些污水廠采用連續(xù)倉式發(fā)酵(天津)、間歇式倉式發(fā)酵系統(tǒng)(常州)處理污泥。3中國城市污泥處理研究動態(tài)3.1污泥生物減容污泥減量化機理的研究目前已成為研究熱點,其原則是使污泥盡量消滅在污水處理系統(tǒng)中。(1)研究污泥生物減容技術,利用嗜熱性細菌或微型動物減少剩余污泥。(2)利用膜生物反應器處理剩余污泥。3.2污泥處理的優(yōu)化在污泥的濃縮方面:(1)生物絮凝將二沉池剩余污泥與原水混合回流到初沉池,利用活性污泥的絮凝性能提高初沉池的沉淀效果,同時濃縮剩余活性污泥;(2)采用氣浮、生物氣浮法濃縮污泥,如利用污泥的反消化作用產(chǎn)生的氣體使污泥上浮而濃縮;(3)改進濃縮設備的結構,提高濃縮效率。在污泥脫水方面:(1)對污泥進行脫水前的預處理(化學調理、熱處理、冷凍法、淘洗法等),改善污泥脫水性能;(2)利用生物工程方法改善污泥的性狀,如用溶菌酶破壞菌膠團,以改善污泥的脫水性能;(3)探求新型改善污泥脫水性能的藥劑,如投加表面活性劑;(4)提高傳統(tǒng)的污泥脫水機的工作效率,研究新型的污泥脫水設備。3.3污泥處理的技術研究目前研究的趨勢是致力于提高污泥消化的整體水平,提高消化池的均勻混合程度、消化池容積利用率,提高產(chǎn)氣率與能源的回收率,盡量減少污泥體積,減少污泥運輸量。(1)利用各種前置處理(堿處理、超聲波處理等)改善污泥的厭氧消化性能,探索高效可靠的新型污泥厭氧處理工藝。(2)利用生物技術(如酶催化劑技術)進一步提高厭氧消化時污泥的產(chǎn)氣量,使污泥固體較大程度地轉化為生物氣。(3)改善消化池的結構及其附屬設備的工作方式,以提高消化工藝的穩(wěn)定性及工作效率。(4)對污泥的常溫消化進行研究。3.4氧消化工藝的設計目前國內(nèi)對污泥好氧消化的研究尚處于起步階段,設計好氧消化工藝還缺乏經(jīng)驗。研究方向主要在探究好氧消化的生化機理,降解規(guī)律以及好氧消化的運行條件,不同運行方式和條件對好氧消化效果的影響。3.5濕氧化研究新型的濕式氧化反應器、性能優(yōu)良的催化劑和次、超臨界氧化技術。3.6在低溫熱分解方面著重研究污泥熱解機理、提高能量回收率的反應條件以及反應過程的能量平衡因素。3.7堆肥生物特性注重污泥堆肥前的預處理,研究堆肥基礎理論(動力學、微生物學)及新工藝、反應器、影響堆肥因素、腐熟度指標等,了解生物相的構成及變化情況,弄清堆肥過程中降解有機物能力強的優(yōu)勢菌種及其條件等。4國外城市城市