剩余活性污泥的資源化利用及發(fā)展趨勢(shì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、河北環(huán)境工程學(xué)院畢業(yè)論文作者：系部：環(huán)境工程系專業(yè)班級(jí)：環(huán)境工程技術(shù)學(xué)號(hào)：題目：剩余活性污泥的資源化利用及發(fā)展趨勢(shì)指導(dǎo)者：評(píng)閱者：年月日活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的污水處理方法，具有效率高、占地少等顯著優(yōu)點(diǎn)。但在污水處理過程中同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量剩余污泥。國(guó)內(nèi)1個(gè)普通二級(jí)處理廠，污泥處理所需投資約占總投資的30%-40%我國(guó)目前對(duì)于污泥處理和處置的技術(shù)剛剛起步，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到總量的1/4,且目前普遍采用的對(duì)于廢棄物處理的優(yōu)先順序：減量化、資源化和無(wú)害化的應(yīng)用方面還處于實(shí)驗(yàn)、研究階段。對(duì)污泥消化后進(jìn)行脫水、再進(jìn)行填埋是國(guó)內(nèi)大型污水處理廠中常用的處置方法。該處置方法

2、較經(jīng)濟(jì)，但同時(shí)也不可避免地占用大量土地，浪費(fèi)污泥中可回收利用的資源，增加對(duì)地下水造成污染的潛在危險(xiǎn)。針對(duì)這些缺陷，德國(guó)在1996年明確提出對(duì)廢棄物處理的減排、無(wú)害化處理和資源化回收利用的處置順序。我國(guó)剩余污泥的處理也應(yīng)遵循這一順序,從而盡快達(dá)到環(huán)保和資源回收再利用的廢棄物處置要求。關(guān)鍵詞：剩余活性污泥處理技術(shù)減量化資源化無(wú)害化發(fā)展趨勢(shì)摘要1 .弓I言2 .剩余活性污泥的來(lái)源3 .剩余活性污泥的利用3.1資源化利用3.1.1制作水泥3.1.2制作纖維板3.1.3制作陶粒3.1.4設(shè)備與環(huán)境問題與解決方法3.3處理后最終廢液4.剩余污泥利用的特點(diǎn)4.1剩余活性污泥處理的清潔生產(chǎn)方向4.2污泥的減量

3、化4.3污泥的資源化利用4.3.1污泥應(yīng)用于農(nóng)、林、畜牧業(yè)生產(chǎn)4.3.2污泥應(yīng)用于工業(yè)過程4.4污泥的無(wú)害化5.污泥處理及處置的前景分析結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)1 .引言剩余活性污泥是污水生化處理過程中所產(chǎn)生的。由于微生物在降解消化污水中有機(jī)物的同時(shí)自身生殖繁衍，每年就產(chǎn)生大量的剩余活性污泥，這些剩余活性污泥不僅被棄置不用，而且造成一定的污染。采用活性污泥工藝進(jìn)行污水處理的過程中會(huì)產(chǎn)生大量剩余污泥。若不加以控制，勢(shì)必造成二次污染，這些控制手段包括污泥的減量、穩(wěn)定和無(wú)害化處理以及資源化利用。在污水處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量污泥，隨著廢水處理技術(shù)的發(fā)展和排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，污泥的產(chǎn)生量越來(lái)越大。污泥含水率高，有

4、惡臭，且含有有毒化學(xué)物質(zhì)和病原微生物，若不加以控制，勢(shì)必造成二次污染，這些控制手段包括污泥的減量、穩(wěn)定和無(wú)害化處理以及資源化利用。城市化進(jìn)程加快，城市污泥排放量日益增多，污泥中含有大量的有機(jī)物質(zhì)、病原菌、寄生卵、重金屬及鹽類等成分，污泥的綜合利用主要利用污泥中的有效成分將污泥做成肥料、飼料、能源燃料、化工原料、建筑材料等，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，這也是城市污泥處理和資源化的主要發(fā)展趨勢(shì)。2 .剩余活性污泥來(lái)源剩余活性污泥來(lái)源于污水的生化處理過程中。當(dāng)污水進(jìn)人曝氣池后，就開始和活性污泥接觸，污水中的有機(jī)物立即吸附到活性污泥上，污水中的這些經(jīng)過濃縮、有機(jī)高分子便被菌體分泌的胞外酶分解成分子量較低的物質(zhì)。污水

5、中的低分子有機(jī)物可直接由菌體細(xì)胞膜的選擇滲透作用攝人體內(nèi)，這些物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)質(zhì)被細(xì)菌所吸收。污水中的一些有毒物質(zhì)，也可以被某些細(xì)菌分解為無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)。有機(jī)物進(jìn)人菌體后，通過細(xì)胞內(nèi)酶的作用，被同化合成細(xì)菌自身的物質(zhì)，使菌體不斷生長(zhǎng)和繁殖，并分泌出來(lái)粘性物質(zhì)，構(gòu)成菌膠團(tuán)即活性污泥，因此，曝氣池內(nèi)的活性污泥就不斷地增加。當(dāng)活性污泥的濃度太高時(shí)，污泥便不易和凈化水分離，使出水中的BO/值而混濁，而且還會(huì)造成耗氧量大，供氧不探討。足而影響處理效果，所以必須定期排泥，排出的這部厭氧發(fā)酵分泥稱為剩余活性污泥。根據(jù)曝氣池進(jìn)水量和進(jìn)水剩余活性污泥的厭氧發(fā)酵，也叫做厭氧消化，只水質(zhì)來(lái)確定污泥負(fù)荷及活性污泥在

6、曝氣池中的停留有以有機(jī)物成分為主的活性污泥才能進(jìn)行消化。將時(shí)間即泥齡。排泥量則是通過污泥負(fù)荷、泥齡的計(jì)剩余活性污泥濃縮后，儲(chǔ)存在密閉的罐或池內(nèi)，在缺算得來(lái)的，以中國(guó)石化集團(tuán)公司洛陽(yáng)分公司動(dòng)力分氧的條件下，一部分菌體逐漸轉(zhuǎn)化為厭氧菌，在這些廠排水車間的生化處理裝置為例裝置設(shè)計(jì)的污泥厭氧菌的作用下，污泥逐漸被消化掉，同時(shí)放出熱量。根據(jù)泥齡來(lái)確定每天生化的排泥量。3 .剩余活性污泥的利用3.1 剩余活性污泥的資源化的利用3.1.1 制作水泥隨著我國(guó)對(duì)城市生活污水處理能力以及污水處理率的不斷提高，污水處理廠的污泥產(chǎn)量也不斷增長(zhǎng)。由于其產(chǎn)量較大，含水率高，同時(shí)含有大量有機(jī)質(zhì)、病菌、寄生蟲和重金屬等，如果

7、處理處置不當(dāng)，會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的二次污染。隨著環(huán)境法規(guī)的進(jìn)一步完善，海洋處置、填埋、污泥堆肥、農(nóng)用和污泥焚燒等傳統(tǒng)的污泥處理方式由于自身的不足使污泥處理成為解決城市環(huán)境問題的熱點(diǎn)而處理過程中實(shí)現(xiàn)污泥的資源化又成為了探索污泥徹底根治的最有效途徑之一。利用污泥作為水泥生產(chǎn)過程中一部分原料，或代替水泥生產(chǎn)過程中的部分用煤原料在國(guó)內(nèi)外都有學(xué)者進(jìn)行了研究。由于國(guó)外處理城市污水廠污泥主要是進(jìn)行焚燒，所以其主要研究是污泥焚燒灰代替部分原料生產(chǎn)生態(tài)水泥。對(duì)于目前我國(guó)實(shí)際狀況，考慮污泥本身的特點(diǎn)，直接將其作為代替部分煤燃料或添加劑加入現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線將是解決污泥問題的又一新方法。本研究在水泥生料中加入少量烘干后的

8、污泥，并在不同溫度下進(jìn)行煨燒，研究了制備得到的熟料各項(xiàng)性能，從而為水泥廠進(jìn)一步協(xié)助處理城市污泥提供一定的理論依據(jù)。剩余污泥做建材的流程圖如圖所示。利用少量污泥作為添加劑生產(chǎn)生態(tài)水泥是可行的，污泥的摻入能夠增加生料的易燒性，降低液相形成溫度并明顯減少CaO的生成。同時(shí)污泥的加入能夠增加GS的含量，并降低GS的含量，同時(shí)也影響熟料的晶格結(jié)構(gòu)。在1450的煨燒條件下，隨著污泥加入量的增加，水泥熟料的水化時(shí)間被延長(zhǎng)，相應(yīng)的水泥抗壓強(qiáng)度受到影響并降低。但從實(shí)際生產(chǎn)安全上，如果想利用現(xiàn)有水泥廠的生產(chǎn)線處理生活污泥，必須嚴(yán)格控制污泥摻入量不超過10%污泥制磚有兩種方法：(1)污泥焚燒灰制磚；(2)干化污泥直

9、接制磚。將污泥焚燒后收集的灰與粘土混合制磚,污泥灰可占50%,磚的綜合性能好。這樣不僅處理了污泥，在燒制過程中還能在坯料密封毒性重金屬，殺死所有有害細(xì)菌，且磚質(zhì)輕、空隙多，具有一定的隔音、隔熱效果,但制磚過程中，會(huì)產(chǎn)生惡臭現(xiàn)象，成為污泥利用的主要障礙。采用污泥作原料生產(chǎn)生態(tài)水泥，可徹底地解決城市污泥問題，是實(shí)現(xiàn)“零污染”最有效的途徑。發(fā)達(dá)國(guó)家利用廢棄物生產(chǎn)生態(tài)環(huán)保水泥已有成熟的經(jīng)驗(yàn)，日本40多家水泥企業(yè)，其中50%Z上工廠均處理各種廢棄物,日本麻省水泥公司用下水道污泥及城市其他廢棄物生產(chǎn)出高強(qiáng)度水泥；在歐洲水泥生產(chǎn)者聯(lián)合會(huì)所屬的水泥廠中每年焚燒處理100萬(wàn)t有害廢物。中國(guó)的科研工作者在利用各種

10、污泥制生態(tài)水泥方面也做了不少工作，楊力遠(yuǎn)研究表明污水處理廠污泥代替部分粘土燒制的水泥熟料，其礦物結(jié)構(gòu)與常規(guī)的硅酸鹽水泥熟料全相同，且水泥水化和凝結(jié)、硬化過程以及水化產(chǎn)物結(jié)果都與常規(guī)硅酸鹽水泥完全相同。3.1.2 制作纖維板活性污泥中含有30%35%,的球型蛋白質(zhì)和一定糖類物質(zhì)。在加熱加壓下蛋白質(zhì)凝固變性而將纖維膠合起來(lái)。在調(diào)制鑒中將污泥稀釋韭加入碳酸鈉、氧化鈣、甲醛、硅酸鈉等凝聚劑和助濾劑調(diào)節(jié)PHh1,加溫?cái)嚢柚频没钚晕勰鄻渲?。在拌合機(jī)中加入處理過的廢纖維拌合后,預(yù)壓成型濕板坯控制含水70%.左右。恒溫定時(shí)烘干板坯含水率5%8%,最后經(jīng)高溫高壓熱壓后即為生化纖維板。生化纖維板做大棚板九個(gè)月無(wú)變

11、型。做卷柜裝飾板、辦公桌面一年多無(wú)變形且可任意著色、涂面，可和木質(zhì)纖維板一樣使用。污泥制生化纖維素，是主要利用污泥中所含粗蛋白和球蛋白，它們能溶于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液，在一定條件下，加熱、干燥、加壓后發(fā)生改性作用，從而制成活性污泥樹脂，在經(jīng)漂白、脫脂后壓制而成板材。3.1.3 制作陶粒陶粒特別是輕質(zhì)陶粒優(yōu)點(diǎn)多、需求量大，因此，開辟新的陶粒原料，開發(fā)新的輕質(zhì)陶粒有重要意義。城市污泥產(chǎn)量巨大，將其用于陶粒生產(chǎn)可取得較大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。金宜英等研究了污水廠污泥制陶粒的燒結(jié)工藝及配方，污泥的醉倒摻加量為80%,350c預(yù)熱20min,1060c燒結(jié)15min。廣州華穗輕質(zhì)陶粒制品廠采用城市

12、污水處理廠污泥替代河道淤泥或部分粘土燒制輕質(zhì)陶粒獲得成功，處理量已達(dá)300t/d,年產(chǎn)陶粒1818萬(wàn)m3,年產(chǎn)輕質(zhì)陶粒砌塊18萬(wàn)m3。污泥制陶技術(shù)的主要問題是當(dāng)污泥中有大量的重金屬時(shí)要注意爐窯的煙氣處理與控制以及對(duì)產(chǎn)品重金屬浸出的監(jiān)控。3.1.4 制作復(fù)合肥一般農(nóng)田，由于連續(xù)耕作，植物根系對(duì)礦物質(zhì)的不斷獲取，土壤的有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)都很缺乏。另外，土地長(zhǎng)期使用無(wú)機(jī)肥也會(huì)帶來(lái)不利影響。污泥中含有污泥中含有的氮、磷、鉀、微量元素等是農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分，有機(jī)腐殖質(zhì)可改善土壤結(jié)構(gòu)、提高保水能力和抗侵蝕性能，是良好的土壤改良劑。良好的堆肥，具有改土、培肥、促進(jìn)作物生長(zhǎng)和增加產(chǎn)量的效用。堆肥改土作用具體可

13、體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤功能，促進(jìn)植物根系增長(zhǎng)。石油化工污水處理過程中產(chǎn)生的剩余活性污泥處理是環(huán)保工作中的一大難題，通過對(duì)污泥成分、肥效的分析及對(duì)活性污泥制肥的工藝簡(jiǎn)介，闡明了剩余活性污泥制復(fù)合肥技術(shù)的可行性和廣闊前景。隨著我國(guó)石油化工工業(yè)的深入發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，在污染治理和資源綜合利用方面開展專項(xiàng)研究勢(shì)在必行。僅從燕化公司的污水處理來(lái)看,現(xiàn)有的工業(yè)、生活污水處理場(chǎng)能力大，出水水質(zhì)已達(dá)到北京市二類水體標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)應(yīng)用活性污泥法處理污水產(chǎn)生的大量剩余活性污泥的妥善處理，成為環(huán)境保護(hù)工作的一大難題。污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的廢棄物，污水處理過程中

14、大部分污染物被氧化分解，但還有部分濃縮聚集在污泥中。燕化公司污水凈化廠主要處理燕化公司煉油廠、合成橡膠廠、化工一廠、化工二廠、化工三廠、聚酯廠等生產(chǎn)廠產(chǎn)生的煉油化工污水和燕化十幾萬(wàn)居民的生活污水，目前設(shè)計(jì)日處理量超過15萬(wàn)m3。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥有兩類，即初沉池污泥和剩余活性污泥，其中剩余活性污泥占絕大部分。按設(shè)計(jì)值計(jì)算，1996年污水凈化廠將產(chǎn)生含水率85%的污泥27703t,折合干基4155t，而實(shí)際上產(chǎn)生含水率85%的污泥13024t,折合干基1953.6to這樣大量的污泥一部分運(yùn)往附近農(nóng)村的林場(chǎng)和果園當(dāng)作肥料使用，另一部分露天堆放自然風(fēng)干。不論那種方法，在運(yùn)送、使用的過程中都會(huì)產(chǎn)

15、生二次污染。污泥的最終處置大致有農(nóng)用、填埋、焚燒、棄海、綜合利用等幾種方法。焚燒法投資大，處理費(fèi)用高。我將介紹綜合利用的方法處理剩余活性污泥。污泥中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，只要控制好重金屬及其它有害物質(zhì)濃度，注意殺死病原菌和寄生蟲卵，污泥農(nóng)用則是一種化害為利的有效途徑。石油化工污水處理過程產(chǎn)生污泥中的有害物質(zhì)除礦物油外，汞、鎘、3、4-苯并在、芳姓等污染物含量遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的農(nóng)用污泥控制標(biāo)準(zhǔn)且含有豐富的有機(jī)質(zhì)和N、P、Ko只要對(duì)污泥稍做處理，即可達(dá)到農(nóng)業(yè)有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)。單純以污泥為肥料直接施用在耕地上，在母產(chǎn)量510t的情況下，有害物質(zhì)在土壤中沒有明顯的殘留和積累，其農(nóng)產(chǎn)品中的殘留量也符合國(guó)家規(guī)定的

16、食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。用污泥制成的復(fù)合肥，其中污泥含量為30%,污泥施用量?jī)H為上述情況的0.06%0.12%。據(jù)此可以推測(cè)，復(fù)合肥的施用不會(huì)造成任何有害物質(zhì)在土壤和農(nóng)產(chǎn)品中殘留和積累，其使用是安全可靠的。由此可以看出，污泥肥料化能夠徹底消除污泥產(chǎn)生的二次污染。根據(jù)農(nóng)作物對(duì)肥料吸收的情況，一般把肥料和土壤內(nèi)養(yǎng)分總含量分為速效性與遲效性兩類。污泥中速效N含量為1600mg/L左右，高于一般肥料，可做追肥，與全量相比，速效N含量?jī)H占2oa3%因此，污泥又是遲效肥料，更適于做基肥。利用污泥制成的復(fù)合肥，由于含有大量的有機(jī)質(zhì)，能夠起到農(nóng)家肥的作用，并且疏松土壤，達(dá)到改良土壤結(jié)構(gòu)的目的，同時(shí)充分利用污泥中的各種養(yǎng)

17、分，不會(huì)造成長(zhǎng)期使用無(wú)機(jī)化肥使土壤板結(jié)等現(xiàn)象。由于施用量少而不會(huì)形成污泥中有害物質(zhì)的污染。污泥生產(chǎn)復(fù)合肥的工藝與化肥生產(chǎn)復(fù)合肥的工藝基本相似。將污水凈化廠產(chǎn)生的含有大量有機(jī)質(zhì)的污泥以一定比例配以N、P、K等微量元素，經(jīng)過破碎、機(jī)械混合、造粒干燥即可得復(fù)合肥。將脫水后的污泥（含水約85%）送至干化廠自然干化后送入污泥棚，將污泥棚中的污泥和N、P、K肥分別經(jīng)過計(jì)量送入混料機(jī)，并按需要添加適量的微量元素，攪拌混合均勻，經(jīng)提升至破碎機(jī)形成較小的顆粒，直接落到篩分機(jī)進(jìn)行篩分，粒徑符合要求的物料送至造粒機(jī)，再經(jīng)過加熱器脫去顆粒中的水分、冷卻形成成品。復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的投用，不僅解決了污水凈化廠大量剩余活性污

18、泥的處理難題，徹底消除污泥產(chǎn)生的二次污染，同時(shí)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)外化肥正向緩效化、復(fù)合化、高效化、專用化、流體化方向發(fā)展。污水凈化廠利用污泥生產(chǎn)的復(fù)合肥中既含有大量的有機(jī)質(zhì)和N、P、K三素，又有農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須的中、微量元素，且同時(shí)污泥中遲效養(yǎng)分含量也很高，在化肥緩效化和復(fù)合化上完全符合化肥發(fā)展的新趨勢(shì)和我國(guó)化肥工業(yè)發(fā)展方向。如果能在專業(yè)化方面進(jìn)行研究，生產(chǎn)出有機(jī)-無(wú)機(jī)型復(fù)合專用肥，其開發(fā)前景就更為廣闊。3.1.5 制作活性炭它是利用污泥為原料經(jīng)高溫炭化、活化制成，炭化是把污泥熱解為碳渣；活化是根據(jù)各種要求把活化物變?yōu)樗璧亩嗫捉Y(jié)構(gòu)物。目前活化法有氣體活化法和化學(xué)藥物活化法。利用污

19、泥制取活性炭是一項(xiàng)污泥資源化利用的處置途徑。活性污泥中含有大量的碳，大約占總量的40.9%。城市污水處理廠污泥制備活性炭的方法，包括如下步驟：a.將加入0.5-3%添加劑的城市污水處理廠污泥進(jìn)行干燥，使污泥含水率降至10%左右；b.用濃度為20-60%的氯化鋅作為活化劑溶液，取污泥與活化劑溶液重量比1:1,浸漬12-48小時(shí)后，在105c條件下干燥20-50分鐘；c.加入5-30%鋸末、果殼、果核作為增炭劑；d.混合均勻后放入高溫爐中升溫至活化溫度500-800c進(jìn)行炭化活化，炭化活化時(shí)間為15-50分鐘；e.經(jīng)冷卻洗滌、干燥得到活性炭。3.1.6 制作SO吸附劑利用剩余活性污泥制備SO2吸附

20、劑的主要介紹物理活化法，此法主要是：將含水率較高的污泥放入烘箱，在105c下烘24h后，得到含水率低于10%的干污泥。在不銹鋼加熱管中裝填干污泥約30g,置于高溫管式電阻爐中進(jìn)行熱解，熱解時(shí)利用氮?dú)飧艚^空氣，加熱速率控制在5C/min。熱解溫度為550C,時(shí)間1h,之后進(jìn)行研磨，回收粒徑為0.6-0.8mm產(chǎn)物，即得到污泥吸附劑?；蛉「晌勰啵ê?4h后）于550c炭化2h,通入水蒸氣（流量約為200mLmin）,溫度保持在550C,活化2h,產(chǎn)物烘24h得到的污泥吸附劑孔徑分布比較寬，微孔所占比例較小，以過渡孔結(jié)構(gòu)為主，比表面積較小。在一定的SO舔度、氣流速度、溫度、氧氣和水含量、活化劑濃度、

21、活化時(shí)間的影響下脫硫效果不同，所以在脫硫過程中要對(duì)以上因素進(jìn)行合理的調(diào)整。剩余活性污泥中含有較多的碳（活性污泥的組成可用分子式C5H7NO東示，理論含碳量53%）,客觀上具備了制備活性炭的條件。人們可以選擇污泥的最佳炭化、活化條件，以達(dá)到提高污泥活性炭的質(zhì)量、降低成本的目的。目前污泥炭化方式除了傳統(tǒng)的高溫炭化外，也有用工業(yè)廢棄的硫酸來(lái)催化炭化的。污泥活化方式以高溫水蒸氣物理活化和ZnCl2化學(xué)活化為主。受污泥含碳量的限制，污泥活性炭的質(zhì)量低于傳統(tǒng)活性炭，其碘值為177700mg/g，但用其處理有機(jī)廢水時(shí),COD吸附容量和吸附平衡時(shí)間優(yōu)于商品活性炭。盡管受污泥活性炭中重金屬的影響，其應(yīng)用場(chǎng)合有限

22、，但在一些消耗活性炭的氣體凈化場(chǎng)合，其應(yīng)用比傳統(tǒng)活性炭更經(jīng)濟(jì)，而且污泥活性炭如果不再生，可以考慮燒掉，同時(shí)可固化其中的重金屬，因此有一定的應(yīng)用前景。3.1.7 合成生物可降解塑料國(guó)外已成功從活性污泥中分離出用于合成生物可降解塑料的物質(zhì)如聚-3-竣基丁酸及3-竣基戊酸，我國(guó)也可利用混合菌群活性污泥法實(shí)現(xiàn)生物可降解塑料PHA勺合成。3.1.8 制作粘結(jié)劑污泥作為型煤粘結(jié)劑替代白泥（一種型煤常用粘結(jié)劑）可改善高溫下型煤內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，提供型煤氣化反應(yīng)，降低灰分，提高質(zhì)量。國(guó)內(nèi)已有使用實(shí)例。3.1.9 制作動(dòng)物飼料污泥本身含有有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素、及少量吸收元素，都是動(dòng)物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。污泥中7

23、0%勺粗蛋白質(zhì)是以氨基酸形式存在，以蛋氨酸、胱氨酸和繳氨酸為主、且各種氨基酸之間相對(duì)平衡，是一種很好飼料蛋白。3.2 剩余活性污泥的生態(tài)化利用3.2.1 填埋一直是最經(jīng)濟(jì)的一種剩余污泥處置方法，它投資少、容量大、見效快，而且對(duì)于不能資源化利用的廢物，也是目前唯一的最終處置途徑。填埋法缺點(diǎn)：占用大量土地，花費(fèi)大量運(yùn)輸費(fèi)用，有時(shí)還會(huì)滲出嚴(yán)重污染的液體及臭氣現(xiàn)象，甚至污染地下水源，滲出的氣體主要是甲烷，易引起火災(zāi)和爆炸，隨著填埋率的減少，這一方法正受到限制。3.2.2 焚燒可以使剩余污泥的體積減少到最小化，這對(duì)于日益緊張的土地資源來(lái)說(shuō)是很重要的。焚燒后剩余污泥中的水分、有機(jī)物等都被分解，只剩下很少量

24、的無(wú)機(jī)物成為焚燒灰，而這些焚燒灰可以作為建筑材料。此法的缺點(diǎn)是投資大，管理復(fù)雜，焚燒前必須脫水（有臭味），費(fèi)用較高。焚燒時(shí)易產(chǎn)生二氧化硫、二惡英等氣體污染空氣。另外，焚燒成本也十分昂貴。3.2.3 排海利用水體消納污泥，不需進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)毒無(wú)害處理，也無(wú)需脫水，并且容量大。但此法易造成了海洋污染，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈構(gòu)成威脅，并且也沒從根本上決環(huán)境問題。因此我國(guó)政府已于1994年初接受了三項(xiàng)國(guó)際協(xié)議，承諾于1994年2月20日起不再在海上處理工業(yè)廢物和污水污泥。3.2.4 高速生物反應(yīng)器技術(shù)高速生物反應(yīng)器技術(shù)是在利用土壤處理污泥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該技術(shù)將污泥的脫水、消化和干化相結(jié)合，將土

25、壤處理的整個(gè)過程放置在室內(nèi)一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行。整個(gè)操作系統(tǒng)是由進(jìn)料塔、生物反應(yīng)器和其它一些循環(huán)裝置組成。其核心部分是生物反應(yīng)器，它是由二個(gè)區(qū)域組成，上半部分是污泥與土壤相混和的區(qū)域，使污泥負(fù)荷達(dá)到均一化，污泥的有機(jī)部分在這一區(qū)域中被生物降解；下半部分是氣、液分離區(qū)，使液體不滯留于土壤中，以增加氧的傳遞率。高負(fù)荷率的污泥通過該系統(tǒng)的處理，污泥中有機(jī)組分將降解70%-80%,懸浮固體濃度去除率達(dá)45%-60%相比于其它生物處理技術(shù)系統(tǒng)所需能量較少，可以連續(xù)運(yùn)行，并能保持最佳溫度以利于微生物的降解，特別適用于受自然條件限制或土壤濕度大的污泥處理過程中4。與普通的好氧和厭氧消化相比，高速生物反應(yīng)

26、器具有反應(yīng)容積小，運(yùn)行費(fèi)用低，微生物濃度高，系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，從沉淀池排出的5000-30000mg/L濃度的污泥都可以直接進(jìn)入該系統(tǒng)中，而不需要任何的預(yù)處理。3.2.5 蚯蚓生態(tài)床法采用蚯蚓微生物人工生態(tài)系統(tǒng)對(duì)剩余污泥進(jìn)行了穩(wěn)定處理。蚯蚓以污泥中的懸浮物和微生物為食料，通過生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)關(guān)系使剩余污泥物質(zhì)得到穩(wěn)定，蚓糞具有自然氣孔率很高的微小團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，一方面可促進(jìn)土壤中的好氧微生物繁殖，使土壤的固氮、代謝等作用得到加強(qiáng)；另一方面對(duì)土壤原生粒子的分離、分散作用大，使土壤人為的趨原性得到較穩(wěn)定的緩沖。蚓糞中富含氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素以及蚓激酶、富敏酸等可促進(jìn)植物流體質(zhì)更生和運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)。同時(shí)

27、蚯蚓對(duì)剩余污泥中的重金屬有富集作用，從而有效的減少了重金屬污染。3.2.6 濕式氧化技術(shù)濕式氧化技術(shù)是將溶解和懸浮在水中的有機(jī)物及還原性無(wú)機(jī)物，在液態(tài)下加壓、加溫并利用空氣中的氧氣將其氧化分解的一種有效的處理方法。用WO法處理剩余污泥，反應(yīng)溫度對(duì)總CO的降解效果影響很大。在300c和30min的停留時(shí)間下，總COM去除80%,反應(yīng)溫度對(duì)剩余污泥氧化作用的影響大于活性污泥中溶解氧濃度的變化對(duì)濕式氧化效果的影響。污泥經(jīng)濕式氧化處理后，有機(jī)物在分解氧化的同時(shí)分別進(jìn)入氣、液、周三相。對(duì)濕式氧化后氣體組分進(jìn)行氣相色譜分析：Q、N占85.8%,CO2占13.9%,SO*0.07%。由于有機(jī)物氧化分解，濕式

28、氧化后CO2勺體積百分?jǐn)?shù)從0.21%增加到13.9%,僅產(chǎn)生少量的SO2無(wú)二次污染問題，故可直接排入大氣。3.2.7 制作泡沫滅火器活性污泥含有高達(dá)60%-70%的蛋白質(zhì)，加酸堿調(diào)節(jié)pHt水解、濃縮，再添加穩(wěn)定劑、防腐劑等即可配制成為蛋白質(zhì)泡沫滅火劑。剩余污泥的滅火成分主要是蛋白質(zhì)，具滅火機(jī)理實(shí)際上與動(dòng)、植物蛋白質(zhì)泡末滅火劑相同。3.2.8 低溫?zé)峤馕鬯勰嗟蜏責(zé)峤馐且环N發(fā)展中的能量回收型污泥熱化學(xué)處理技術(shù)，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬（尤其是銅）的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳?xì)浠衔?，最終產(chǎn)物為燃料油、氣和碳。低溫?zé)峤庵朴褪侵冈谖⒄龎骸?50500C條件下，污泥中有機(jī)物（主要是脂

29、類、蛋白質(zhì)類）通過蒸儲(chǔ)、熱分解過程轉(zhuǎn)化為油、油品（熱值約33MJ/kg）的過程，收率與污泥中有機(jī)物含量直接相關(guān)，一般為1000kg干污泥可回收油品200300L。反應(yīng)中不凝氣、污泥炭、水等副產(chǎn)物可為污泥干燥、反應(yīng)器加熱提供部分熱量。研究人員普遍認(rèn)為，400500C、維持0.5h可獲得最大的油品收率，由于污泥在300C左右出現(xiàn)熱解速度高峰，因此最大能量產(chǎn)出的溫度要低于最高油品收率的溫度。低溫?zé)峤庵朴途哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需耐高溫、高壓設(shè)備；能量回收率高，污泥中約2/3的碳以油的形式回收，碳和油品的總收率占80犯上；對(duì)環(huán)境造成二次污染的可能性小，經(jīng)評(píng)價(jià)，處理后的污泥中重金屬絕大多數(shù)進(jìn)入炭和油中

30、，其中90%以上被氧化固定在炭中，在以后的使用過程中會(huì)進(jìn)一步氧化達(dá)到無(wú)害化，由于處理溫度低、不凝氣的產(chǎn)量少，可減少SO2、NCX、二口惡英帶來(lái)的二次污染；投資相當(dāng)或略低于焚燒技術(shù)，運(yùn)行成本僅為焚燒法的30%左右。由于剩余活性污泥的蛋白質(zhì)含量較高，制得的油中氮、氧含量高，粘度大，難以用作高品質(zhì)的燃油。3.2.9 能源與熱能利用污泥制油技術(shù)可由兩種技術(shù)工藝完成：一是污泥熱解制油技術(shù)。其原理是在無(wú)氧或低于理論氧氣量的條件下，將污泥加熱到一定溫度（高溫：600c1000C,低溫：600C）,利用溫度驅(qū)動(dòng)污泥有機(jī)質(zhì)熱裂解和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，使固體物質(zhì)分解為油、不凝性氣體和炭三種可燃物，部分產(chǎn)物作為前置干燥

31、與熱解的能源，其余當(dāng)能源回收；二是污泥直接化技術(shù)。該技術(shù)是在高溫、高壓、催化劑條件下，污泥中的高分子物質(zhì)通過加水分解、縮合、脫氫、環(huán)化等一系列反應(yīng)變成為低分子油狀物質(zhì)。目前美、英、日等國(guó)主要研究的是熱化學(xué)液化法，即把脫水污泥在300C、10MP就右使污泥反應(yīng)生成油狀物；德國(guó)和加拿大以熱分解油化法為主，把干燥的污泥在無(wú)氧條件下加熱到300c500C,使之產(chǎn)生氣體，將氣體冷卻轉(zhuǎn)變成油狀物；而在國(guó)內(nèi)污泥制油技術(shù)則剛剛起步。3.2.10 制作生物絮凝劑將活性污泥經(jīng)炭化，再經(jīng)水蒸氣進(jìn)行物理活化即可制成，目前國(guó)外正在研究用污泥制作微生物絮凝劑。4 .剩余污泥利用的特點(diǎn)4.1 剩余活性污泥處理的清潔生產(chǎn)方向

32、清潔生產(chǎn)是針對(duì)于污染末端Va理的一種新的環(huán)境戰(zhàn)略，它使企業(yè)在采用環(huán)境無(wú)害化技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)資源、能源的合理利用，節(jié)約成本、提高收益、改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏.考慮到清潔生產(chǎn)，對(duì)于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物的處理最關(guān)鍵的要素是盡量減少它的產(chǎn)出數(shù)量，即減量化；對(duì)于無(wú)法避免產(chǎn)生的廢棄物應(yīng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚碇螅蛊浠赜糜诒酒髽I(yè)或通過建立一種工業(yè)共生關(guān)系作為其它企業(yè)、部門的原材料，即資源化；而對(duì)那些不能資源化回用的廢棄物一般進(jìn)行無(wú)害化處理之后引出工業(yè)循環(huán)系統(tǒng)，長(zhǎng)期保存或處置通過對(duì)工業(yè)過程實(shí)行清潔生產(chǎn)既可以解決環(huán)境保護(hù)的問題，又可以解決資源的合理利用問題，是工業(yè)過程未來(lái)發(fā)展的必由之路。在目前的污

33、水處理過程中活性污泥法是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，這一方法因其效率高、占地少的優(yōu)點(diǎn)在水處理中發(fā)揮著重要的作用，但這一方法處理污水的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，在一個(gè)普通的二級(jí)處理廠中，污泥處理所需投資約占總投資30%-40%,運(yùn)行費(fèi)用約占總運(yùn)行費(fèi)用的20%-50%。而在我國(guó)對(duì)于污泥處理和處置的技術(shù)還剛剛起步，在全國(guó)現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4,在污泥處置和最終出路方面還處于實(shí)驗(yàn)研究階段。污泥消化后經(jīng)脫水再進(jìn)行填埋是國(guó)內(nèi)大型污水處理廠中常用的處置方法，填埋處置較經(jīng)濟(jì)，但這種處置方式占用了大量的土地、浪費(fèi)了污泥中可回收利用的資源，同時(shí)增加了對(duì)地下水造成污染的潛在危險(xiǎn)。如果把污水

34、的處理過程看做是工業(yè)過程，則這種做法不符合我們國(guó)家提出的對(duì)工業(yè)過程實(shí)行清潔生產(chǎn)的要求。德國(guó)在1996年明確提出對(duì)于廢棄物處理的減量化、資源化和無(wú)害化處置的優(yōu)先順序。剩余污泥作為污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物也應(yīng)遵循這一順序。4.2 污泥的減量化污泥的減量化是指借助于物理的、化學(xué)的和生物的方法使活性污泥處理系統(tǒng)向外界排放的污泥量減至最少，從根本上達(dá)到降低污染的目的。4.3 污泥的資源化利用從傳統(tǒng)的意義上講，污泥是一種廢棄物，但是清潔生產(chǎn)的理論中沒有廢物的概念，所謂廢物實(shí)際是放錯(cuò)了位置的資源，對(duì)污泥進(jìn)行合理的處理，污泥也可以成為其它過程的原材料，即實(shí)現(xiàn)資源化。4.3.1 污泥應(yīng)用于農(nóng)、林、畜牧業(yè)生

35、產(chǎn)污泥中含有的NP、K是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，污泥中的腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑，施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長(zhǎng).因?yàn)槲勰嘀泻胁≡图纳x卵等有害物質(zhì)，所以需經(jīng)適當(dāng)處理后方可作農(nóng)肥.對(duì)污泥進(jìn)行前處理的方法最常用的是堆肥處理.在國(guó)外將污泥堆肥干燥顆?；笥糜诔鍪鄣膹?fù)合肥已經(jīng)相當(dāng)普遍，在美國(guó)，1973年只有少數(shù)幾家工廠以污泥為原料進(jìn)行堆肥,到了1983年已經(jīng)有65家這樣的工廠，在法國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家也都有污泥復(fù)合肥出售，堆肥的缺點(diǎn)是天氣不好時(shí)，過程緩慢，且會(huì)產(chǎn)生臭氣。將污泥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要嚴(yán)格控制其中的重金屬含量，以防止重金屬通過食物鏈對(duì)人體造成危害，為此，各國(guó)政府

36、先后制定了農(nóng)用污泥重金屬濃度標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)單位面積污泥的使用量作了嚴(yán)格的限制。另外利用污泥做農(nóng)肥還應(yīng)控制其中氮的含量不能太高，否則一方面會(huì)導(dǎo)致作物的枝葉瘋長(zhǎng)而倒伏減產(chǎn)，另一方面還可能污染地下水。20世紀(jì)90年代污泥的熱干化技術(shù)得到迅速發(fā)展，污泥經(jīng)熱干化處理后可以形成高質(zhì)量的顆粒肥，易于撒播和包裝運(yùn)輸，使污泥農(nóng)用更加方便。污泥還可用于林業(yè)生產(chǎn)，污泥既可直接施用也可堆肥后再施用，相比較而言堆肥后施用干凈衛(wèi)生而且可減少運(yùn)輸費(fèi)用.另外利用污泥進(jìn)行土地復(fù)墾，可快速改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤熟化，可快速恢復(fù)被破壞的植被。污泥本身含有有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、脂肪、多糖，還含有維生素，均是動(dòng)物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).因此可用污泥制

37、動(dòng)物飼料，我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，城市污水廠的污泥的土地利用將是污泥利用的一個(gè)重要途徑。4.3.2 污泥應(yīng)用于工業(yè)過程污泥利用中風(fēng)險(xiǎn)較小的途徑是利用其中的熱能。應(yīng)用中溫厭氧消化可以降解污泥中的有機(jī)物，殺死部分病原菌和寄生蟲，從而使污泥穩(wěn)定和部分無(wú)害化，而且消化產(chǎn)生的沼氣可以作為能源回收，我國(guó)近幾年建造的污水廠多采用這種方法來(lái)處理污泥，消化產(chǎn)生的沼氣做燃料來(lái)加熱污泥，給廠區(qū)供熱。但該法投資大，對(duì)工藝技術(shù)及安全運(yùn)行的要求高，而且一般適用于規(guī)模20萬(wàn)m3/d以上的污水廠，應(yīng)用范圍有一定的局限性。城市污泥中含有大量的有機(jī)物和一定量的纖維木質(zhì)素，脫水后的污泥發(fā)熱量約836kJ/kg,摻入適

38、量的引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物配制成合成燃料，可作為工作爐窯或生活鍋爐的輔助燃料。污泥還可用來(lái)制水泥、磚、纖維板等建筑材料，用污泥制建材的優(yōu)點(diǎn)是可以有效利用污泥自身的熱值,減少燒制時(shí)燃料的消耗。傳統(tǒng)的污泥熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制油技術(shù)，反應(yīng)器內(nèi)的污泥靠熱傳導(dǎo)來(lái)獲取熱量，這種方式耗時(shí)、低效，因此有人用微波技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行處理。研究者發(fā)現(xiàn)，采用超聲波處理剩余活性污泥，能夠改善污泥的特性，使污泥易于脫水(污泥含水率從94%降至85%)以及釋放出有機(jī)物，能夠達(dá)到減少污泥量的目的。用微波處理后的污泥在5.0MP或更高的壓力下加熱污泥，使其脫水，可獲得較高的油品回收率。污泥微波高壓熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法耗能僅為傳統(tǒng)方

39、法的50%由于該研究還處于初期，其控制參數(shù)對(duì)油品回收率的影響有待進(jìn)一步研究。由于污泥焚燒會(huì)產(chǎn)生較多的需無(wú)害化處理的焚燒灰，人們開發(fā)了污泥熔化技術(shù)，在超過焚燒灰熔點(diǎn)的溫度(通常為13001800C)下使污泥燃燒，不僅可完全分解污泥中的有機(jī)物，而且所形成的熔渣密度比焚燒灰高2/3,明顯減少了灰渣的體積。污泥中的重金屬因被固定在玻璃態(tài)的熔渣中而不具有溶出的活性，污泥熔化后的熔渣可用作建筑材料。4.4 污泥的無(wú)害化某些廢水處理后產(chǎn)生的污泥中含有一些有毒物質(zhì)無(wú)法直接資源化利用，此時(shí)應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理，之后再考慮其資源化回用或最終的處置問題.污泥焚燒是污泥無(wú)害化處理中最為有效的方法，通過焚燒可以將污泥

40、中含有的病原菌及寄生蟲卵全部殺死，并且可以使污泥的體積大大減少，但這種方法的投資和運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)高，焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生有毒廢氣，而且對(duì)于污泥中含有的重金屬不能有效去除，限制了它的使用范圍.對(duì)于制革污泥和電鍍污泥中的重金屬問題學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究，黃新文等人對(duì)制革污泥先焚燒，減少污泥的體積和重量，然后再用稀硫酸焚燒殘?jiān)?，可將污泥中所含的重金屬Cr基本全部轉(zhuǎn)入到浸出液中，此時(shí)殘?jiān)蠧r的含量很少，可以直接外排或資源化利用；用甲酸還原浸出液使其中的Cr(VI)被還原Cr(III),再用NaOHt理可得Cr(OH)3沉淀,用這種方法Cr的回收率可達(dá)99%Z上。周建紅等人對(duì)含Cr的電鍍污泥進(jìn)行堆肥處理，結(jié)

41、果表明經(jīng)堆肥處理后，每1g污泥的總銘含量由21315mg年至0.289mg,Cr(VI)含量由4.060m誡少至0.028mg,這種污泥用作微肥,施用于花卉，使花卉生長(zhǎng)良好對(duì)于含重金屬的剩余污泥還可進(jìn)行穩(wěn)定化處理，使其轉(zhuǎn)變成非危險(xiǎn)性無(wú)害固廢。應(yīng)用水泥、瀝青、玻璃或水玻璃對(duì)污泥進(jìn)行固化方法可以達(dá)到此目的，它的作用機(jī)理是通過水泥中的粉末狀硅酸鈣水化膠體對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附，同時(shí)水泥中水化物能與有毒物質(zhì)形成固溶體，從而將其束縛在水泥硬化組織中.這種方法具有固化材料易得、處理效果好、成本較低的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)日本及歐美國(guó)家普遍采用這種方法作為有毒、危險(xiǎn)性固體廢物的最終處置方法。賈金平等研究發(fā)現(xiàn)用的普通硅酸鹽水泥以混凝土：污泥（重量比）=40:1或50:1對(duì)污泥進(jìn)行固化時(shí),強(qiáng)度可達(dá)到礦渣水泥的強(qiáng)度要求,同時(shí)其中重金屬的浸出量都在國(guó)際規(guī)定的范圍內(nèi)。利用另一種大宗工業(yè)廢物粉煤灰和石灰可以穩(wěn)定污泥，研究人員等研究了將粉煤灰穩(wěn)定的污泥同天然土壤按一定比例混合得到改良土壤。并用這種改良土壤進(jìn)行了植物種植研究，發(fā)現(xiàn)高麥草在穩(wěn)定化污泥改良土壤上發(fā)芽和生長(zhǎng)情況良好并且植株中無(wú)重金屬累積。5 .污泥處理及處置的前景分析對(duì)于污