城市污泥的綜合利用

1、城市污泥的綜合利用城市污泥的綜合利用污泥是污水處理廠對污水進行處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)以及由污水表面漂出的浮沫形成的殘渣。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城市人口的增加，工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多，污泥的產(chǎn)量迅速增加。大量積累的污泥，不僅將占用大量土地，而且其中的有害成分如重金屬、病原菌、寄生蟲卵、有機污染物及臭氣等將成為嚴重影響城市環(huán)境衛(wèi)生的公害。如何科學妥善地處理處置污泥是全球共同關(guān)注的課題，當今的共識是將污泥視為一種資源加以有效利用，在治理污染的同時變廢為寶。一、污泥的分類與性質(zhì)一、污泥的分類與性質(zhì) (一一)污泥的分類污泥的分類 污泥的種類很多，按來源可分為給水污泥、生活污水污泥、工業(yè)廢水污

2、泥。按分離過程可分為沉淀污泥(包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化學沉淀污泥)、生物處理污泥(包括腐殖污泥、剩余活性污泥)。按污泥成分及性質(zhì)可分為有機污泥、無機污泥；親水性污泥、疏水性污泥。按不同處理階段可分為生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水干化污泥、干燥污泥、污泥焚燒灰等。 (二二)污泥的性質(zhì)污泥的性質(zhì)污泥性質(zhì)是選擇污泥處理、處置及利用技術(shù)的重要基礎(chǔ)資料。污泥性質(zhì)取決于污水水質(zhì)、處理工藝和工業(yè)廢水密度等多種因素。一般說來，污泥具有以下性質(zhì)。有機物含量高(一般為固體量的60-80)，容易腐化發(fā)臭，顆粒較細，密度較小，含水率高且不易脫水，是呈膠狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)。污泥中含有植物營養(yǎng)素、蛋白質(zhì)、脂肪及腐

3、殖質(zhì)等，營養(yǎng)素主要包括氮、磷(以P2O5記)、鉀(以K2O記)。 污泥的碳氮質(zhì)量比(C/N)較為適宜，對硝化有利。污泥中的有機物是消化處理的對象，其中一部分是易被或能被消化分解的，分解產(chǎn)物主要是水、甲烷和二氧化碳；另一部分是不易或不能被消化分解的，如纖維素、乙烯類、橡膠制品及其他人工合成的有機物等。 污泥具有燃料價值，污泥的主要成分是有機物，可以燃燒。 由于城市污水中混有醫(yī)院排水及某些工業(yè)廢水(如屠宰場廢水)，所以污泥中常含有大量的細菌和寄生蟲卵。 由于工業(yè)污水進入城市污水處理系統(tǒng)，污泥中含有多種重金屬離子。在污泥各種水溶性重金屬中，Cd、Cu、Pb濃度較高，酸溶性中，Cd濃度最高，其濃度順序

4、為CdCuPbHg。二、污泥的處理及綜合利用二、污泥的處理及綜合利用 (一一)污泥的處理污泥的處理污泥的處理包括污泥的濃縮、消化和脫水。 1污泥的濃縮污泥的濃縮污泥中所含水分大致分為四類：顆粒間的空隙水，約占污泥水分的70；污泥顆粒間的毛細管水，約占20；顆粒的吸附水及顆粒內(nèi)部水約占1。污泥脫水的對象是顆粒間的空隙水。污泥濃縮的目的就是降低污泥中的水分，縮小污泥的體積，減少消化池的容積和加溫污泥所需的熱量，為污泥脫水、利用與處置創(chuàng)造條件，但仍保持其流體性質(zhì)。濃縮后污泥含水率仍高達90以上，可以用泵輸送。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮法3種。2污泥的消化污泥的消化 污泥的消化是

5、在人工控制條件下，通過微生物的代謝作用使污泥中的有機物穩(wěn)定化。污泥中有機物含量很高，宜采用厭氧法處理，即在厭氧的條件下，污泥中的有機物被微生物分解為較低分子有機物，最終轉(zhuǎn)化成為甲烷、氨、二氧化碳和水等無機物和氣體。通過厭氧消化，既分解了有機物，還獲得了一種很好的燃料沼氣。 厭氧消化工藝流程主要有標準消化法、高負荷消化法、兩級消化法和厭氧接觸消化法等。 3污泥的脫水污泥的脫水 污泥經(jīng)濃縮處理后，含水率約為90，體積仍很大。為了滿足衛(wèi)生標準，綜合利用或進一步處理的要求，必須充分地脫水而減量化，使污泥可以當作固態(tài)物質(zhì)來處理。 污泥脫水包括自然干化與機械脫水。在機械脫水時，為了改善污泥的脫水性能，常采

6、用污泥消化法或化學調(diào)理法等對污泥進行處理后再脫水。(二二)污泥的綜合利用污泥的綜合利用 污泥是一種很有利用價值的潛在資源，隨著工業(yè)和城市的發(fā)展，污水處理率的提高，其產(chǎn)生量必然越來越大。目前，污泥處置的主要方式有填埋、投海、焚燒和土地利用。這些方法都能容納大量的污泥，是污泥處置的有效途徑，但其中也存在諸多問題。為了充分利用污泥資源，減輕環(huán)境公害，世界上許多國家都在大力發(fā)展污泥處理處置和資源化利用的各種技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。1污泥的農(nóng)田林地利用污泥的農(nóng)田林地利用 污泥中含有的氮、磷、鉀、微量元素等是農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)成分；有機腐殖質(zhì)(初沉池污泥含33，消化污泥含35，活性污泥含4

7、1，腐殖污泥含47)是良好的土壤改良劑；蛋白質(zhì)、脂肪、維生素是有價值的動物飼料成分。(1)生產(chǎn)堆肥生產(chǎn)堆肥依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，人為地促進可生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程叫作堆肥化，其產(chǎn)物稱為堆肥。將污泥與調(diào)理劑及膨脹劑在一定的條件下進行好氧堆漚，即是污泥的堆肥化。現(xiàn)代堆肥化大多指好氧快速堆肥過程。污泥堆肥過程的主要技術(shù)措施比較復(fù)雜，主要包括：調(diào)解堆料的含水率和適當?shù)腃N比。選擇填充料改變污泥的物理性狀。建立合適的通風系統(tǒng)?？刂七m宜的溫度和pH。堆肥的一般工藝流程如圖7-6所示，主要分為前處理，一次發(fā)酵，二次發(fā)酵和后處理四個階段(2)生產(chǎn)復(fù)混肥生產(chǎn)復(fù)混肥 污

8、泥堆肥產(chǎn)品可與市售的無機氮、磷、鉀化肥配合生產(chǎn)有機無機復(fù)混肥。它集生物肥料的長效、化肥的速效和微量元素的增效于一體，在向農(nóng)作物提供速效肥源的同時，還能向農(nóng)作物根系引植有益微生物，充分利用土壤潛在肥力，并提高化肥利用率；另外，還可根據(jù)不同土壤的肥力和不同作物的營養(yǎng)需求，合理設(shè)計復(fù)混肥各組分的比例，生產(chǎn)通用復(fù)混肥及針對不同作物的專用復(fù)混肥。2回收能源回收能源污泥的主要成分是有機物，其中一部分能夠被微生物分解，產(chǎn)物是水、甲烷(CH4)和二氧化碳；另外干污泥具有熱值，可以燃燒，所以可以通過直接燃燒、制沼氣及制燃料等方法，回收污泥中的能量。 (1)利用污泥生產(chǎn)沼氣利用污泥生產(chǎn)沼氣沼氣是有機物在厭氧細菌的

9、分解作用下產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體，是一種比較清潔的燃料。沼氣中甲烷的體積分數(shù)約50-60，二氧化碳的體積分數(shù)為30左右，另外還有一氧化碳、氫氣、氮氣、硫化氫和極少量的氧氣。1 m3沼氣燃燒發(fā)熱量相當于1kg煤或0.7 kg汽油。污泥進行厭氧消化即可制得沼氣。(2)通過焚燒回收熱量通過焚燒回收熱量 污泥中含有大量的有機物和一定的木質(zhì)素纖維，脫水后有一定的熱值。污泥的燃燒熱值與污泥的性質(zhì)有關(guān) 可以看出，干化污泥作為燃料的開發(fā)潛力大。通過焚燒既可以達到最大限度的減容，又可以利用熱交換裝置回收熱量，用來供熱發(fā)電。但在焚燒過程中會產(chǎn)生二次污染問題，如廢氣中含SOx、NOx、HCl，殘渣含重金屬等。

10、 脫水污泥的含水率高于75，如此高的含水率不能維持焚燒過程的進行，所以焚燒前應(yīng)對污泥進行干燥處理，使污泥的含水率符合不同焚燒設(shè)備的要求。 最主要的焚燒設(shè)備有立式多層爐、回轉(zhuǎn)窯爐、噴射焚燒爐等，應(yīng)用最廣泛的是流化床焚燒爐。流化床焚燒爐的優(yōu)點是焚燒時固體顆粒激烈運動，顆粒與氣體間的傳熱、傳質(zhì)速率快，所以處理能力大；結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜。缺點是廢物破碎后才能入爐。 污泥焚燒的熱量可以用來生產(chǎn)蒸汽，供熱采暖或發(fā)電。另外還可用污泥與煤混合，制成污泥煤球等混合燃料。(3)低溫熱解低溫熱解 低溫熱解是目前正在發(fā)展的一種新的熱能利用技術(shù)。即在400-500，常壓和缺氧條件下，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬(尤其

11、是銅)的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳氫化合物，最終產(chǎn)物為燃料油、氣和炭。熱解前的污泥干燥就可利用這些低級燃料的燃燒來提供能量，實現(xiàn)能量循環(huán)；熱解生成的油還可以用來發(fā)電。3建材利用建材利用污泥中的無機成分與有機成分可以分別被利用制造建筑材料。 (1)污泥制磚污泥制磚污泥制磚的方法有兩種，一種是干污泥直接制磚，另一種是用污泥焚燒灰制磚。用干污泥直接制磚時，應(yīng)該在成分上做適當調(diào)整，使其成分與制磚黏土的化學成分相當。當污泥與黏土按質(zhì)量比1：10配料時，污泥磚基本上與普通紅磚的強度相當。將污泥干燥后，對其進行粉碎以達到制磚的粒度要求，摻入黏土與水，混合攪拌均勻，制坯成型焙燒。 利用污泥焚燒灰制

12、磚，其燒灰的化學組成與制磚黏土的化學組成比較見下表。(2)生產(chǎn)水泥生產(chǎn)水泥水泥熟料的煅燒溫度為1450左右。生產(chǎn)水泥時，污泥中的可燃物在煅燒過程中產(chǎn)生的熱量，可以在煅燒水泥熟料時得到充分利用。污泥焚燒灰的成分與水泥原料相近，可作為生產(chǎn)水泥原料加以利用。污泥中的重金屬元素在熟料燒成過程中參與了熟料礦物的形成反應(yīng)，被結(jié)合進熟料晶格中。因此，用污泥作為原料生產(chǎn)水泥，除可實現(xiàn)資源、能源的充分利用，還可將其中的有毒有害物質(zhì)中和吸收，使危害盡可能減少，近年來受到廣泛關(guān)注。污泥生產(chǎn)水泥有兩種方式：生產(chǎn)生態(tài)水泥和代替黏土質(zhì)原料生產(chǎn)水泥。用污泥焚燒灰、下水道污泥、石灰石及適量黏土為原料生產(chǎn)的水泥叫生態(tài)水泥。污泥

13、具有較高的燒失量，扣除燒失量后其化學成分與黏土原料相近。通過生料配料計算，證明其理論上可以替代30的黏土質(zhì)原料。(3)制生化纖維板制生化纖維板 活性污泥中的有機成分粗蛋白(約占3040)與酶等大多屬于球蛋白，能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液。在堿性條件下，加熱、干燥、加壓后會發(fā)生一系列的物理、化學性質(zhì)的改變，稱為蛋白質(zhì)的變性作用。利用這種變性作用能制成活性污泥樹脂(又稱蛋白膠)，與纖維合起來，壓制成板材。 生化纖維的物理力學性能，可達到國家三級硬質(zhì)纖維板的標準，能用來制造建筑材料或制造家具。利用活性污泥制造生化纖維板，在技術(shù)上是可行的。但在實際制造過程中會產(chǎn)生氣味，需要脫臭措施。板材成品仍還有一些氣味，且強度有待提高。當污泥的性質(zhì)不同時，