2023年污水处理厂污泥处置的文献综述.doc

污泥处理处置 朱砚文 N080605133 ：本文汇总了国内外城市生活污水处理厂关于污泥处置技术的应用现状，开展趋势以及选择适合的污泥处理方法的本卷须知，不同污 泥处理方法的影响因素。 关键词：污泥处理，减量化、稳定化、无害化、资源化，浓缩，消化，脱水，干化 前言：在“十一五〞规划中明确提出到2023年底，全国城镇污水处理率到达70%的目标。在2023～2023年的两个五年方案期间，我国城市污水处理的开展经历了两个建设高潮，2023年底我国城市污水处理能力超过1.2亿m3/d，污水处理率接近75%。我国城市污水处理厂的大规模建设浪潮行将结束，一些城市由于污水处理率的大幅提高，污泥产量增加迅速，污泥处理设施滞后的严重问题已经凸显。“十二五〞期间全国年干污泥产量为700万～1200万t，折合80%含水率的湿污泥3500万～6000万t。如果处置不当很容易造成二次污染，是我国的城市污水处理的巨大投资和建设成果功亏一篑。污泥处理已经成为我国城市污水处理行业开展的瓶颈。 1．当下污泥的处理手段： 1.1减量化：污泥具有含水率高和体积庞大的特征，污泥处理首先应采取有效的减容、减量等手段降低其体积和质量，减少后续运输、贮存、处理和处置污泥量。一般采用浓缩，脱水和干化等技术及设备。 1.2稳定化：污泥还有污染物总类多和高度浓缩的特点。含有大量易腐败降解的有机质，必须进行稳定化处理，稳定化是指通过技术手段使污泥中的有机物在一定程度降解为无机物的过程，有厌氧消化、好氧消化、好氧堆肥等三种稳定化工艺。 1.3无害化：经过减量化、稳定化后要进行无害化处理，无害化的主要目的是去除和杀灭污泥中的病原菌和寄生虫卵。这一系列处理为后续的土地利用、填埋、燃烧和综合利用等最终安全处置提供技术保障。 1.4资源化：我国城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策〔试行〕中明确没有把四原那么中的资源化列入。污泥中包含有机质和营养元素，人们误以为污泥是一种资源。任何一种自然资源的利用和开发，要根据有用物质含量和开发的本钱来确定资源的可利用性，当开发所需资金、技术和能源投入小于产出时，才能谈到资源利用。投入大于产出时，就失去了资源可利用性。事实上，我国污泥有机质含量低，营养元素含量也不高，所以很难资源化利用。但这并不排斥厌氧消化技术回收沼气、采用好氧发酵技术产品返还土地和建材等综合利用的处理处置方法，国家鼓励优先采用能回收和利用污泥中资源的技术和工艺。 1.5因地制宜原那么：资源化利用在地广人稀、机械化兴旺的美国、加拿大等国多用作土地利用，其施用污泥土地的污泥负荷较低，污泥使用的机械化程度高，所以土地利用效率高。欧洲总体开展不平衡，德国、荷兰、北欧各国的居民环保意识强，对污泥利用方式要求严格，一些国家已经禁止污泥农用，到2023年全年禁止；日本由于经济兴旺，人口密度大，地少人多所以大多采用污泥燃烧的建材利用技术。污泥资源化在全世界的不同开展告诉我们，资源化不是唯一，只有最适合本国国情的利用才是最好。我国坚持因地制宜的原那么，在经济不兴旺、地广人稀的西部、东北可采取土地利用；对东南沿海可考虑优先开展建材利用等，充分借鉴国外经验。 1.6源头削减原那么：污泥的源头是污水处理工艺，选择适宜的工艺可实现污泥处理的节能降耗。污泥处理的能耗和物耗集中在稳定化，好养稳定能耗最高，特别是延时曝气系统。这种处理是不适合我国开展中国家国情的。厌氧工艺在降解有机物的同时可以产生沼气，沼气发电可满足污水厂电耗的20%～30%，是低碳处理工艺。大连夏家河污水处理厂采用德国技术在源头削减上有较好的示范 2．国内外污泥处理现状： 干化污泥外运 脱水污泥外运 化学污泥初沉污泥 沼气处理及沼气柜 沼气锅炉房 污泥浓缩池 排泥 干化机房 脱水机房 储泥池 消化池 热交换器 进泥泵房 匀质池 污泥浓缩机房 剩余污泥 污泥浓缩池 污泥液 除磷设施 出水至污水处理区 2.1上海市白龙港污泥处理设计：污泥处理采用重力、机械浓缩→中温厌氧消化→脱水→局部干化的处理工艺 图1 污泥处理设计工艺流程 2.1.1污泥处理工程由6个系统组成： 1) 浓缩系统。对污水处理工程产生的化学污泥、初沉污泥、剩余污泥进行浓缩处理，将污泥含固率提高到约5%,减小污泥消化池容积，降低造价，先采用重力浓缩，剩余污泥再进行机械浓缩。 2) 厌氧消化系统。对浓缩物你进行中温一级厌氧消化，降解污泥中的有机物，产生污泥气供消化系统和干化系统利用，使污泥得到稳定化和减量化。 3) 污泥气利用系统。对消化产生的污泥气进行处理、储存和利用，作为污泥消化系统的污泥加热热源和脱水污泥干化处理系统的干化热源，污泥气脱硫采用生物脱硫和干式脱硫分级串联组合工艺。 4) 脱水系统。对消化污泥进行脱水，降低污泥含水率，减少污泥体积，将脱水后的污泥输送至污泥干化处理系统进行干化处理，或直接输送至存料仓储存后外运。 5) 干化系统。利用污泥消化产生的污泥气对局部脱水污泥进行干化处理，进一步提高污泥含固率，污泥干化处理系统采用消化处理产生的污泥气作为能源，以天然气作为备用能源，污泥干化能力按在满足消化处理条件下可利用的气量决定。 其中最重要的是中温厌氧消化系统。厌氧消化的机理分为三个阶段。第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物，蛋白质与脂肪水解与发酵转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢等；第二阶段是在产氢产乙酸菌作用下，把第一阶段产物转化为氢、二氧化碳和乙酸。第三阶段通过不同的产甲烷菌作用，生成甲烷。由氢和二氧化碳转化，由乙酸脱羧产生。整体过程特别是第三阶段的产甲烷菌为绝对的厌氧菌。 2.1.2影响厌氧消化的主要因素有 1) 温度。甲烷菌按对于温度的适应性分为两类。中温甲烷菌〔30～36℃〕和高温甲烷菌〔50～53℃〕用中温甲烷菌进行厌氧消化处理就是中温消化。消化对温度要求很高，当温度表动±3℃消化将被抑制。 2) 污泥龄与负荷。有机物降解程度与污泥龄有关，由于甲烷菌增殖慢，对环境敏感，要获得稳定的处理效果就要保持较长的污泥龄。 3) 碳氮比。该值过高，细胞氮量缺乏，缓冲能力低，PH降低；该值过低，氮量过多，PH上升，会抑制消化。 4) 有毒物质。重金属离子对甲烷消化抑制有两方面，与酶结合使酶变质；重金属离子絮凝作用，使酶沉淀。 该工程充分体现了四原那么。利用污泥处理最正确可行技术BAT技术，污泥处理后可以土地利用；消化池污泥含固率提高5%，有效满足了减量化。消化、干化有机结合，将沼气用于干化，干化余热用于消化预加热，最大限度实现节能减排，综合处理本钱仅120元/t。 2. 2武昌南污泥处理厂 武昌南污泥处理厂主要处理两个污水处理厂的脱水污泥。总设计规模为400t/d〔含水率80%〕。 2.2.1污泥特征： 1) 由于污泥泥质有机质与热值不高，无法单独燃烧。经分析后假设将污泥干化〔含水率<30%〕与热电厂燃煤进行混烧可满足。 2) 重金属含量低。污泥干化后可作为土壤改进剂和园林绿化肥料。 脱水 污泥 尾气 生物过滤 风机 去雾器 2.2.2可以看出本工程的设计重点在于对污泥的干化上，犹豫干化量较大，拟采用热干化工艺。常见的热干化工艺有直接热干化系统〔流化床干化，转鼓干化〕、间接热干化〔薄层干化，桨式干化〕、辐射热干化〔带式干化、螺旋式干化〕等。工程有热源保障，为确保干化污泥实现多样化处置，拟采用全干化工艺。要求干污泥含固率最高到达90%，实际运行还要可以再70%～90%范围内可调，以满足不同消纳单位的要求。结合国内外运行情况，确定了带式干化和流化床干化两种满足要求的工艺。 冷却水 冷凝水 气体 废气 冷凝器 污泥储仓 颗粒 混合器 流化床枯燥 器 颗粒料仓 >90%DS 流化床 冷却器 废热 供给 固体 图2 循环流化床干化法流程 热能循环 生物过滤 尾气 风机 湿化 水洗塔 废热 供给 干泥料仓 70%～90%DS 湿污泥 20%DS 带式 枯燥器 风机 图3带式干化流程 带式干化系统优点：操作维修简便，系统运行安全性相对较高，出泥含水率可调范围较大，适应不同污泥使用途径。缺点：系统热效率比流化床低，需补充较多热量。 流化床系统优点：热效率高，出泥含水率低。缺点：运行，维护及调试工艺繁琐，系统本身安全性较差，出泥含水率可调性不强，假设调整含水率只能通过后混方式，会导致病原体和细菌不能被杀死。 经济性方面：流化床系统直接投资较带式干化系统高1000万左右，但流化床系统在热能，电能消耗上低于带式，长期使用节省。污泥综合处理本钱两个系统相差不大。 2.3北京清河污水处理厂流化床干化 目前带式干化有使用较多，经验较丰富等优势，但是作为新式的流化床系统也有单条生产线处理量高，热能电能消耗低、枯燥温度低、结构紧凑等优点。清河污水处理厂就运用了流化床系统。运行过程中出现了混合器堵塞、干颗粒含水率偏低和干颗粒径不易控制等问题。 混合器是处理污泥枯燥过程中产生的干颗粒粉尘的主要设备之一，作用是将干颗粒粉尘与脱水泥饼混合，再投入流化床进一步枯燥，到达完全去除干颗粒粉尘目的。实际运行发现平均每月发生两次混合器堵塞，每次清理需2h以上，影响了系统稳定性和连续性。分析发现，堵塞常常发生在脱水泥饼含水率大于82%时。因此，生产中通过提高脱水泥饼投入量的同时相应加大粉尘的而投入量，以防止因为粉尘过少造成混合器堵塞。实际中通过调整脱水泥饼输送螺杆泵转速和粉尘输送螺旋的转速，控制变量的方法使混合物稳定，解决了堵塞问题。 流化床压差是指流化床底部布风板压强与流化床顶部压强之差。压差越大，内料层厚度越厚。压差不仅与料层厚度有影响，还与干颗粒含水率有关，成反比关系。在15.2～15.5mpa范围内，满足斜率为-0.43的线性关系。通过降低流化床压差可以使干颗粒含水率提高，还能节约能耗。 干颗粒粒径过大，导致换热效率低；粒径过小，造成风机叶轮上附着湿污泥导致失衡，堵塞等问题。所以干颗粒粒径需控制。破碎机可以改变干颗粒粒径。破碎机转速与干颗粒大小成反比。 2.4国内外污泥处理标准比照 美国、欧盟、英国、德国等兴旺国家对于生态环境要求严格，参照这些国家的标准有助于确立中国自己的污泥利用标准。 由于毒性大且具有生物传递效应，各国污泥标准都将重金属作为主要污染物控制指标之一 表1各国污泥农用标准中重金属最高允许浓度限值〔单位：mg/kgDS〕 国家 铅 铬 镉 镍 铜 汞 锌 砷 钼 硒 美国 840 85 420 4300 57 7500 75 75 100 欧盟 750～1200 20～40 300～400 1000～1750 16～25 2500～4000 德国 900 900 10 200 800 8 2500 中国A级 300 500 3 100 500 3 1500 30 中国B级 1000 1000 15 200 1500 15 3000 75 从表1可以看出我国污泥农用标准中重金属种类比拟全面，与美国比只缺少钼和硒，相比于兴旺国家，我国污泥农用标准对重金属最高允许浓度要求更为严格。这反映了我国已注意到并十分重视污泥农用的安全性问题。但欧盟和美国还规定了污泥中重金属年或累计污染负荷限制、土壤中重金属限值，这类限值有利于控制污泥使用量，我国并没有对此作出规定。 病原体及微生物指标：我国新制的污泥园林绿化、土地改进、农用泥质标准中引入该项指标。具体体现在粪大肠杆菌菌值、蠕虫卵死亡率，我国规定介于美国AB