干货|污泥处理“四化”原则与现有技术
发布时间:2023-03-10 16:24:06 来源:上海污泥中心 作者:上海污泥中心 浏览次数:

导读
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们一直所说的“污泥处理处置”,是分为两个部分:污泥处理和污泥处置。污泥处理是前半段无害化的处理过程,处理后的污泥再进入到返还土地或者改造利用的处置阶段。

污泥处理是根据国家一直以来所倡导和要求的“四化”原则而行事的,所谓“四化”原则,指的是减量化、稳定化、无害化和资源化,其中无害化是核心,资源化是终极目标。

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减量化

随着城市化发展进程不断加快,污水处理需求日益增长,污泥整体产量逐年上升,因此要求污泥体积的减量。

污泥含水率通常在97%左右,所以体积减量的重点是脱水。污泥脱水的主要方式有机械脱水、沉降浓缩脱水,其中机械脱水可以选用不同的脱水设备,如板框压滤机、离心浓缩机等,来进行压滤脱水、气浮浓缩脱水、离心浓缩脱水、水力旋流浓缩脱水。

脱水后若无需或无法利用污泥,则采用焚烧的方法,是消减其总量的最直接方式。

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稳定化

我们知道,污泥是由污泥沉淀物、漂浮物、多种有机残片、细菌菌体、无机颗粒、金属颗粒、胶体等组成的复杂非均质体,介于液体和固体之间,含水率高达97%的浓稠物,不稳定性强,易腐败变质。

为了防止经时间推演,污泥变质而增强污染能力、扩大污染范围,我们必须将污泥进行稳定化处理,防治二次污染。所谓稳定化处理,简单来讲可以从有机物和无机物两板块分析。

 第一,针对有机生物,可以采用添加化学药剂的方式,对生物灭杀或者降活,使短期内污泥不易发生变质;采用生物药剂,对有机物进行改性,彻底消除腐败的可能。

 第二,针对无机金属,也通过添加化学或生物药剂的方法改变分子结构,将活跃状态的重金属变为稳定结构的金属盐,从而有效减少金属变质污染的可能。

 第三,利用厌氧菌和好氧菌的特性,通过厌氧消化、好氧发酵的方式使微生物分解、发酵,从而达到稳定化目的。

 经稳定化处理后的污泥,由于有机物数量变少、性质转稳定、发生改性,因此厌氧分解减少,污泥恶臭情况会得到减轻。

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无害化

无害化处理是“四化”中的重点,是指消灭污泥所附带的病毒、病菌、寄生虫等有毒有害物质,以及改性、沉淀重金属,以避免对污染土壤或水源造成一次、二次污染,这一内容通常与稳定化处理同步进行。

通过添加化学药剂、生物药剂、石灰、好氧菌等,利用器械装置对污泥进行脱水、稳定化处理过程,同时杀灭细菌、寄生虫卵,减少其数量;降活、改性导致污泥腐败的微生物;改变重金属分子结构,达到无害处理效果。

经过无害化和稳定化处理,污泥再被土地回收时,能够显著减少水源、土壤污染和土地面积浪费,同时有利于第四步的资源化利用。

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资源化

污泥(市政污泥)具有两面性,一方面因其含有病原微生物、有机化学毒性物质、铬、汞等有毒重金属、寄生虫卵等有害物质,对生物体和自然环境造成危害;另一方面,污泥也属于有利用价值的可再生资源,经合格处理后,已达标无污染的污泥有二次使用的可能性。

例如:污泥中含有丰富的钾、磷、氮元素,可以提取实现能源回收;厌氧消化所产生的甲烷气体可以收集用作燃料;剩余固体物质可以用于土地覆盖,或经深加工用作化肥、燃料棒、生物质碳等;采用工程技术可以用于沥青辅料、生态水泥等;或用于建材制作。这部分是属于污泥处置方面的内容。

我国每年污水、污泥产量基数大并且稳定增长,大量污泥在将来若能够高效回收利用,实现可持续发展,是造福社会、造福生态的福禄之事。

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常用技术





污泥处理大致分为水泥分离和干化两个阶段,水泥分离即污泥脱水,分为沉降脱水和机械脱水,机械脱水又可根据不同设备原理分为压滤脱水、重力离心脱水等;污泥干化即污泥发酵,采用好氧发酵、热干化方式,好氧发酵之前可先经厌氧消化处理。污泥脱水、干化的过程伴随着稳定化、无害化的处理;干化过程也同样降低污泥含水率。

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01
压滤脱水

市面上常用的压滤脱水机有两种:板框式污泥脱水机、带式污泥脱水机。

板框压滤机在进泥后,加入生石灰等调理剂,利用板框压力将水分通过滤布排出;带式脱水机则利用滤带张力,将污泥层中的水分挤压出来。

使用压滤机可以使污泥含水率降至55%-80%。

压滤机脱水价格低廉,技术成熟,但是器械容易堵塞,使用后需大量清水冲洗,不适用于油性污泥脱水。

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02
离心脱水

市面上常用的离心脱水机:笼形立式离心浓缩机、卧式螺旋离心浓缩机等。

利用水、泥二者的密度差,通过高速旋转的运行操作,在离心力的作用下使固液分离,从而实现污泥脱水。

使用离心机可以使污泥含水率降至80%-85%。

离心脱水机处理污泥能力强,处理总量大,但是噪音更大,耗电高,不适用于水泥比例相当的污泥脱水。

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03
厌氧发酵

厌氧发酵是指在厌氧发酵罐中的无氧条件下,由兼性菌和厌氧菌将污泥中可再生降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷、水,杀灭病菌、寄生虫卵,使污泥性质得到稳定,降低毒害性,同时实现污泥减量。

 常温发酵需要130天左右的时间,中、高温厌氧消化需12-30个工作日,污泥含水率降至70%,污泥减量50%。

厌氧发酵技术若能够正常运行,不仅处理污泥效果理想,而且收入可观。但是目前在国内实操中出现很多问题,例如处理后产生的沼气是可利用资源,但是回收装置成本高,导致国内厌氧发酵所产沼气极少得到回收利用,反而无处排放;厌氧发酵后的废渣仍需好氧发酵工艺处理;整个工艺投入巨大、对污泥要求高,目前在国内需要得到很大程度的改善。

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04
好氧发酵

好氧发酵是指将污泥和含碳量较高的有机质辅料混合,加入好氧菌,对泥渣进行一定时间的曝气,使微生物自行氧化分解,实现减量、稳定和无害化处理。

该工艺可以去除大约80%的微生物中可生物降解部分,整个过程需15个工作日左右,污泥含水率降至35%-45%,污泥减量77%。

好氧发酵使污泥进一步干化,减量化程度高,有机物降解效果明显,成品养分高,有利于后期用作填埋场覆盖土,或深加工用作花肥;且成本相对低、运作简单。但是所需占地面积大、曝气所产沼气不便于回收、发酵过程容易受气温影响。

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热干化

污泥热干化是通过污泥和热媒(热量媒介,如沼气)之间的传热作用对污泥进行干燥热处理,去除水分实现污泥减量。

根据干化后产品使用方式的不同而选择不同种类的干化类型:全干化(含水率<10%)和半干化(含水率≈40%)。该工艺能使污泥减量80%。

经处理后污泥臭味、病菌、湿度等得到明显改善,后续填埋、焚烧的污染问题极大减少;另外,可用于化肥、工程、建材,或者通过技术提炼气体、油质变废为宝。

污泥热干化技术投资相对低,占地小,干化效果好,减量程度高,后续可利用程度高,属于较理想的末端处理方式。

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结语

根据污泥处理工艺的实操反馈,市场会逐渐择优投资低、人力消耗小、成本低、效果佳的技术,而淘汰相对落后的设备产品,同时衍生出新型更前沿、更符合可持续发展观念的污泥处理装置。

根据前瞻产业研究院统计数据显示,我国2018年末初危废行业专利申请总量306件,其中废水、污泥处理的专利数量最多,占比达16.66%。基于国家政策支持和市场动向,我国污泥产业会在未来实现飞跃性进步,污泥处理技术会得到质的提升,我们拭目以待。

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