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前言:城市污水污泥是污水处理过程中产生的固体废弃物随着国内污水处理事业的开展,污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和进步,产生的污泥量也日益增加,目前在国内普通污水厂中其基建和运行费用约占总基建和运行费用的⑴污水污泥20%~50%中除了含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质,还存在重金属、致病菌和寄生虫等有毒有害成份为防止污泥造成的二次污染及保证污水处理厂的正常运行和处理效果,污水污泥的处理处置问题在城市污水处理中占有的位置已日益突出中国现有人口亿多,城市多个,城市人口
2.7亿据中国国家环保总局13640提供的数字,目前中国每年大约排放污水亿已建成运转的城市污水处理厂有401m3,400余座,日处理才干万按污泥产量占处理水量的〔以含水率2534m
30.3%〜
0.5%97%计)[(以含水率计)之间因此,中国在污水处理事业不断获得进步的同2133/d97%时,将面临宏大的污泥处理处置压力1国内城市污水污泥处理处置现状
1.1国内城市污水污泥处理的状况现有污水污泥处理工艺国内已建成运行的城市污水厂来看,污水污泥处理工艺大体可归纳为种工艺流18程,见表lo污泥浓缩主要是降低污泥中的空隙水,通常采用的是物理处理方法,主要包括重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法等,它们的处理性能如表所示⑶2表1国内已建城市污水处理厂污水污泥处理工艺[污泥处理流程应用比号例浓缩池f最终处置
121.63%双层沉淀池污泥f最终处置2L35%3双层沉淀池后泥一干化场一最终处置270%浓缩池一消化池一湿污泥池一最终处置
46.76%浓缩池f消化池f机械脱水f最终处置上546%|浓缩池=湿污泥池,最丝处置687%%鼐池一两相消化池一湿氤池一最终处置[屋735浓缩池一两级消化池f最终处置
82.70%浓缩池一两级消化池一机械脱水一最终处置9初沉池污泥一消化池一手化场一最终处置10L35%初沉池污泥一两级消化池一机械脱水一最终处置
111.35%接触氧化池污泥f干化场f最终处置
121.35%浓缩池f消化池f片化场f最终处置
131.35%141浓缩池f干化场f最终处置4;05%碗玩池污泥一浓缩池一两级消化池一机械脱水一至终处匚1535%_置16浓缩池一机械脱水-最终处置
14.87%|初沆池疳泥f好氧滔化f浓缩池,机械脱水f最而处置浓缩池八厌氧消17a70%18化-浓缩池一机械脱水一^SSS1735%-注表中未注明的污泥均为活性污泥表2几种浓缩方法的比能耗和含固浓度浓缩后含水率比能耗浓缩方法污泥类型干固体Kw•h/t脱除水彳Kw・h/t跖一再力浓缩[的沉污泥90~95剩余活性污重力浓缩97〜98泥剩余活性污气浮浓缩95〜97131泥剩余活性逅框式离心浓缩「992211泥无孔转鼓离心剩余活性污92〜95117浓缩泥从表中可以看出,初沉污泥用重力浓缩法处理最为经济对于剩余污泥来说,由于剩余活性污泥浓度低,有机物含量高,浓缩艰难,采用重力浓缩法效果不好,而采用气浮浓缩、离心浓缩那末设备复杂,费用高,也不适宜中国国情所以,目前国内推行将剩余活性污泥送回初沉池与初沉污泥共同沉淀的重力浓缩工艺,利用活性污泥的絮凝性能,进步初沉池的沉淀效果,同时使剩余污泥得到浓缩国内污水厂对此发展了试验研究,说明这种工艺的初沉池出水水质好于传统工艺因此,国内当前将重力浓缩法作
[4]为主要的污泥浓缩方法,图为国内污水厂所采用的污泥浓缩方法情况1由于国内经济状态和资金短缺,且污泥中有机物含量低,所以重力浓缩法仍然将是国内今后主要污泥减容手段污泥稳定国内目前常用的污泥稳定方法是厌氧消化,好氧消化和污泥堆肥也有部份被采用,并且污泥堆肥正处于不断研究阶段,而热解和化学稳定方法或者是由于技术的原因或者是由于经济、能耗的原因此很少被采用⑸图为上述几种污泥稳定方法在2国内所占的比例污泥脱水国内现有的污泥脱水措施主要是机械脱水,而干化场由于受到地区、气候条件的限制很少被采用图为几种污泥脱水技术在国内所占的比例
31.2国内城市污水污泥处理中存在的问题国内城市污水污泥的处理起步较晚,其中也存在许多问题,主要表如今以下几个方面污泥处理率低、工艺不完善我国存在着重废水处理,轻污泥处理的倾向不少城市未把污泥的处理作为污水厂的必要组成部份,往往是污水处理厂建成后,相当长的时间后才建污泥处理系统,造成我国城市污水污泥处理率很低从表的工艺中也可以看出,国内城市污水厂的污泥1处理工艺是很不完善的污泥经过浓缩、消化稳定和干化脱水处理的污水厂仅占上述城市污水厂的这说明我国以上的污水厂中不具有完好的污泥处理工艺不
25.68%70%O具有污泥稳定处理的污水厂占大量未经过稳定处理的污水污泥将对环境产生严
55.70%,重的二次污染不具有污泥干化脱水处理的污水厂约占污泥经浓缩、消化后,
48.65%O尚有约含水率,体积仍然很大这样庞大体积的污泥假设不经过污泥的干化95%~97%脱水处理,将为运输及后续处置带来许多不便当前我国有些污水处理厂所采用的污泥处理技术已是兴隆国家所推弃的技术,其程度还停留在兴隆国家的、年代的程度,有的甚至是国外的年代的程度而且有些污708060泥处理技术根本不符合国内的污水污泥特性,对所采用的技术缺乏必要的调查研究污泥处理设备也比较落后,性能差、效率低、能耗高,专用设备少,未能形成标准化和系列化因此,限制了我国污泥处理技术的进步和开展不少已建成的污泥处理设施不能正常运行,除技术程度外,管理程度低也是重要因素大部份污水厂的管理人员和操作人员的素质较差,缺乏管理经历,不能有效地组织消费,加之技术人员少,各个专业不配套,所以一旦消费上浮现问题,不知如何处理,有的污水处理厂的污泥处理系统只好长期停顿运行进步污水厂的管理程度,早日实现科学管理是保证污水厂污泥系统长期运转的关键所在我国排水事业有很大开展,积累了较为丰富的污水处理设计经历,并培养了大批设计人材但在污泥处理方面,我国还缺乏理论经历和设计经历,特别是污泥处理系统的整体程度还比较低,从已建成的污水处理厂的污泥处理装置看,运行工况不佳,不能保证长期运行,不少厂的装置建成后,又发展较大的技术改造,造成人力、物力和财力的极大浪费国内污泥处理投资只占污水处理厂总投资的而兴隆国家污泥处理投资要占总20%~50%,投资的虬50%〜
701.3我国城市污水污泥处置的状况及分析城市污水污泥的处置途径包括土地利用、卫生填埋、燃烧处理和水体消纳等方法,这些方法都可以包容大量的城市污水污泥,但因国家的不同而应用情况有所不同我国自年代初第一座污水处理厂天津纪庄子污水处理厂建成投产后,污泥即由附近郊区80农民用于农田其后北京高碑店等污水处理厂的污泥也均用于农田随着城市污水污泥产生量和污水处理厂的逐渐增多,目前我国已开始将污水处理厂污泥用于土地填埋和城市绿化,并将污泥作基质,制作复合肥用于农业等但在国内,总的状况还是以污泥土地利用的形式为主,将污泥用于农业可由于国内在污泥管理方面对污泥所含病原菌、重金属和有毒有机物等理化指标及臭气等感官指标控制的重视程度还不够高,因此限制了对污泥的进一步处置利用,图为几种污泥处置技术在国内所占的比例4国内的污泥处置,即最终出路存在严重问题,从上图可以看到仍有的污泥
13.79%没有任何处置,这将为环境污染带来宏大危害污泥散发的臭气污染空气,病原菌对人类安康产生潜在威胁,,重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统造成这种现象的原因可以归纳如下由于国内污泥处理处置的起步较晚,许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划造成不少处理厂难以找到适宜的污泥处置方法和污泥弃置场所;我国污泥利用的根抵薄弱,人们对污泥利用的认识存在严重缺乏,对污泥的最终处置问题缺乏关注,给一些有害污泥的最终处置留下了隐患;污泥的利用率不是很高,仍有一部份的污水厂污泥只经贮存即由环卫部门外运市郊直接堆放,特别是国内一些南方城市不少采用这种方式这样的处置方式既影响了污水厂的正常运行,同时污泥的随意堆放又可能产生二次污染,也造成污泥资源的浪费因此,我国当前面临的问题是尽快开展污泥处置技术来解决不断增长的污水污泥2我国城市污水污泥处理处置对策
2.1我国城市污水污泥处理途径从国内今后的开展趋势来看,其城市污水处理将形成以国家投资的大型污水处理厂为主,各地区根据经济开展状况投资兴建的不同规模污水处理厂并存的场面,因此对污水厂污泥的处理应根据污水厂所处的环境位置、处理规模、资金来源、经济技术程度来确定适宜中国国情的工艺方法和技术设备等污泥处理的目的是使污泥减容化、稳定化、无害化及综合利用对于国内城市的各类污水处理厂来说,应该不断完善其污水污泥处理工艺,选择包括污泥浓缩、厌氧消化、脱水等较完善的污泥处理工艺,并积极开辟性能良好的、国产的污泥浓缩、稳定和脱水的装置和机械,以进步污泥的含固率,使后续的污泥处置和综合利用能顺利发展就选择污水污泥浓缩技术来说,由于国内城市污水污泥中有机物含量低,所以采用重力浓缩仍然是一种经济、有效的污泥减容方法污泥脱水的方法主要包括自然干化和机械脱水,而自然干化由于受到气候、地区的限制而很少被采用污泥的机械脱水能有效降低污泥体积,为污泥的后续处置打下良好根抵如今常用的机械脱水技术有板框压滤脱水、带式压滤脱水和离心脱水等,在实际运行中各有其优缺点,同时污泥的性质对脱水效果影响很大,因此对机械脱水方法的选择应根据污水厂工艺、运行的特点和污泥处理处置的要求而定污泥处理时采用不同的稳定方法对整个污水处理的工艺选择和技术经济比较有举足轻重的影响,典型的稳定方法有厌氧消化、好氧消化和堆肥等的生物稳定法及投加石灰的化学稳定法对目前国内现有的情况来说,应考虑采用基建投资少、运行管理费用低、简易高效的污泥稳定方法污泥的中温厌氧消化法为国内的部份污水处理厂所采用,它不仅能将污泥中的有机物降解,同时杀死部份病原菌和寄生虫(卵),从而使污泥到达稳定化以及部份无害化,而且消化产生的沼气还可作能源回收无非该法投资大,操作管理严格,对工艺技术及安全运行的要求也较高,这对国内大型的污水处理厂来说是可行的,而对于国家缺乏技术经济优势的小型污水处理厂,采用污泥厌氧消化作为污泥稳定、无害化措施是不可行的笔者认为,对于小型污水处理厂,一是在选择污水处理工艺时,可选择延时曝气法(如采用氧化沟),由于该工艺产生的污泥随着泥龄的增长,有机物分解趋于完善,挥发分含量随之减少,其能量也逐渐降低,污泥趋于稳定当污泥龄足够长时,其好氧稳定的结果与厌氧消化稳定的结果很接近同二是采用生污泥直接脱水后发展好氧堆肥的方法,好氧堆肥是利用微生物的作用,将污泥转化为类腐殖质的过程,可消除污泥恶臭,堆肥后污泥稳定化、无害化程度高,是经济简便,高效低能耗的污泥稳定化无害化替代技术
2.2污泥堆肥是符合中国国情的污泥稳定技术污泥农用前最好发展堆肥化处理,目的是经过生物降解作用,使植物养分形态更有利于植物的吸收,另一方面还可消除臭味、杀死病原菌和寄生虫目前世界各国普遍采用的堆肥方法有静态和动态堆肥两种,如自然堆肥法、圆柱形分格封闭堆肥法、滚筒堆肥法、竖式多层反响堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺,这些方法都在不断开展和完善近年来,国内先后建成为了一些机械化程度较高的堆肥厂,如无锡、杭州、武汉、上海等地的机械化堆肥技术包括较完好的前处理、发酵、后处理工艺和设备,其堆肥技术在产品质量、运行操作可控性、环境质量等方面的指标都到达了较高程度天津市污水处理研究所在纪庄子污水处理厂发展的污泥高温堆肥的试验和研究中,探索出了一套少加甚至不加调节剂、简单而便于操作管理的污泥堆肥工艺,同时提出了工艺流程和技术参数,为消费线的设计与建立提供了技术根据以堆肥处理前、后消化污泥的提取液为试验液,以草履虫为试验对象所发展的综合毒性研究说明,两者的半致死浓度相差近倍,说明堆肥对毒性有机物的降解效果是显著的⑺10年北京市环境保护科学研究院总结多年研究成果,吸收国内外各类机械堆肥1997装置的优点设计、研制了污泥动态发酵器,该装置效率高、能耗低,便于操作管理和设备化根据所研制的设备,提出以污泥动态发酵器为核心的污泥制复合肥新工艺道路,建成为了条年产复合肥消费的装置消费线包括污泥动态发酵器、混合搅拌15000t器、圆盘造粒机、烘干机、筛分机等组成,运行以后设备稳定可靠、经济效益明显该研究提出的污泥动态发酵无害化及污泥制肥工艺,将在北京市高碑店等污水处理厂的污泥处理处置中得到应用,对于解决北京市的污水污泥处置问题,会起到很好的作用可以说,该项技术的成果转化和推广应用已经有了良好的开端⑻
2.3污泥土地利用是符合中国国情的处置方法普通来说,各国家对于污泥处置方式的选择应兼顾到环境生态效益与处置本钱、经济效益之间的平衡一种有效的、适宜本国详细情况的污泥处置方法应该是在环境上卫生、社会上被承受及经济上有效的方法污泥土地填埋对污泥的土力学性质要求较高,需要大面积的场地和大量的运输费用,地基需作防渗处理以免污染地下水,填埋场的废气可能污染环境等,近年来污泥填埋处置所占比例越来越小;燃烧法的技术和设备复杂、耗能大、费用较高,并且有大气污染问题;污泥投海受到地理位置和国际海洋有关公约的限制以及对海洋生态系统和人类食物链已造成威胁,中国政府已于年初承受三1994项国际协议,承诺于年月日起不在海上处置工业废物和污水污泥;污水污泥1994220用作建材是近年处于研究阶段的新课题,尚有许多技术难题需要解决因此,上述几种方法的使用在我国受到限制从污泥的成份看,其中有机物、氮、磷等的含量均高于普通农家厩肥,还含有钾及其它微量元素⑼假设施用于土地中,对土壤物理、化学及生物学性状有一定的改良作用污泥中的有机物质可明显改善土壤的构造性,使土壤的容重下降,孔隙增多,土壤的通气透水性和田间持水量进步口”],从而改善土壤的物理性质施用污泥也可进步土壤的阳离子交换量,改善土壤对酸碱的缓冲才干,提供养分交换和吸附的活性位点,从而进步土壤保肥性「⑵污泥中丰富的各种养分,明显地增加土壤氮、磷养分,并能有效地向植物提供养分减少化学肥料的施用量,从而可降低农业消费的本钱止匕外,污泥可以使土壤中微生物量增加和代谢强度进步而改变土壤的生物学性状,所以污泥土地利用是适宜我国目前的经济开展状况是一种积极的、消费性的污泥处置方法口⑷3同时,我国是一个开展中的国家,又是一个农业大国,其广阔的土地资源是开展污水污泥土地利用的天然优势因此,无论从经济因素还是从肥效利用因素出发,污泥的土地利用特殊是污泥的农用都是一种符合中国国情的处置方法这种处置方法一方面可以为国内污水厂污泥找到一条根本出路,另一方面还可缓解我国农村资源的短缺
2.4污泥土地利用应注意的问题加强病原菌和寄生虫的控制城市污水处理厂污泥中含有大量的病原微生物和寄生虫,如不加以控制,那么污泥在土地利用或者使用过程中会对人畜的安康造成危害因此污泥在处置或者利用前发展高、中温好氧法或者厌氧法处理或者采用辐射处理是不可或者缺的环节污水污泥中的重金属和有机污染物含量已成为污泥土地利用的重要限制因素,污泥中往往含有大量的铜、银、镉、铅、锌、汞等重金属和许多种有毒有机物,假设农田中长期施用会导致土壤污染,它们被农作物吸收后又通过食物链进入人体,从而影响人体安康尽管国内城市污水厂的污水以生活污水为主,但国内城市污水污泥中重金属含量还是有部份超过农用标准已⑸因此,将污泥作土地利用时,应特殊注意污水污泥中重金属超标问题污泥中有机污染物的研究工作已经在兴隆国家开展了不少年,但我们在这方面的研究工作还不是不少然而,很少研究工作并不意味着我国的污水污泥中不含或者少含有机污染物北京高碑店污水处理厂的污泥中已经检测到种含氮芳香族化合物,35并有种已经定量化[⑹因此,在污水污泥中有机污染物与重金属这两个领域的研究7工作还有不少要做,包括污泥中有机污染物和重金属的表现形式以及污泥处理过程中它们的变化及对土壤-污泥系统的影响这样才可以很好地解决污泥中污染物对环境及人类安康造成的影响然而,污泥质量根源于污水厂处理的污水的质量,因此也要从污染源着手,降低进入城市污水的重金属及其它有毒物质的浓度,即必须使排入城市污水管道的工业废水水质符合污水排入城市下水道水质标准污水污泥的农CJ18-86O业利用,不仅可以消除污泥对环境的污染,也可使其资源化而进步作物产量但是,不合理的施用污泥,很可能导致土壤中重金属元素的积累,造成土壤资源的污染和危害人类的安康普通来说某块农田合用污泥数量有一定限度,当到达这一限度时,污泥的农用就应停顿一段时间后再继续发展详细的污泥施用量应在调查研究的根抵上,根据气候条件、地理环境、作物种类及土壤同化才干制定适宜本地区特点的污泥施用额定负荷量,以确保污泥的农田施用平安许多兴隆国家已对污泥的处置利用制定了法律法规,对污泥的标准、施用地点的选择、水源的保护、病原菌的控制、重金属的允许施入量、运输等都作了相应的规定目前,我国关于污泥施用的标准和法律法规还不健全,比方污泥农业利用中关于重金属的控制标准只是在研究小麦的根抵上建立起来的,很明显这样会存在片面性,因此这样的标准有待于在科学研究的根抵上进一步完善另一方面是要向社会各界大力传播环保知识污泥土地中的一个重要问题是,要让广阔的污泥用户理解科学施用污泥的利益和盲目施用污泥的危害,自觉地遵守污泥土地利用的环境法律法规和科学施用技术标准3结语随着我国工业和城市的开展,污水处理率的进步,其产生量必然越来越大从目前情况来看,国内污泥处理利用技术还比较落后,污泥处理率还比较低,人们对污泥处理处置必要性认识还不够,污泥的处理处置存在严重的缺乏,许多问题亟待解决同时,我国是一个农业大国,将经过堆肥稳定化后的污泥发展土地循环利用,应该是国内污泥处置利用较有开展前景的一种途径为理解决国内污泥处理处置中存在的问题,充分利用污泥这种资源,减少环境公害,我国必须大力开展污泥处理处置和利用的各种技术参考文献。