污水廠固體廢物的處置和利用

1.1水務(wù)產(chǎn)業(yè)的定義SECTON2污水廠固體廢物的處置和利用2污水廠固體廢物的處置和利用污水處理廠在工作運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生大量固體物質(zhì)，包括柵渣、沉砂、初沉污泥、剩余污泥等，這些物質(zhì)都富含有機(jī)物，不妥善處理的話會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)也是巨大的資源浪費(fèi)。因此需探索更綠色環(huán)保的污水廠固體物質(zhì)的處置和回收方法。2.1柵渣、沉砂的處置和利用格柵是由多個(gè)柵條組成的，用于攔截和收集污水中的懸浮物質(zhì)的機(jī)器，避免堵塞水泵葉輪和管道等，收集的懸浮物質(zhì)稱為柵渣。柵渣的產(chǎn)生量較大，并富含有機(jī)物，不進(jìn)行妥善的處理又可能污染環(huán)境。圖6格柵和柵渣2.1柵渣、沉砂的處置和利用沉砂由砂水分離器對沉砂池的沉砂物質(zhì)和水的混合物脫水處理而來，但脫水后的固體物質(zhì)仍有較高的有機(jī)物含量。圖7沉砂池2.1柵渣、沉砂的處置和利用國內(nèi)污水處理廠對柵渣和沉砂最廣泛的處理方法是對柵渣和沉砂等的固體廢物進(jìn)行壓縮、脫水處理后實(shí)行衛(wèi)生填埋或是焚燒。雖然這種方法是經(jīng)濟(jì)適用，但是并不符合綠色環(huán)保的新時(shí)代要求。

現(xiàn)階段應(yīng)提倡應(yīng)用更加環(huán)保的方法處置和利用柵渣和沉砂等的固體廢物，達(dá)到變廢為寶的目的。2.1柵渣、沉砂的處置和利用柵渣主要由糞便、廁紙、塑料和各種有機(jī)物組成，有機(jī)物含量最高可達(dá)90%，并且含水量很高；而沉砂主要由砂、石等的無機(jī)固體物質(zhì)組成，但表面會(huì)黏附各種有機(jī)物，因此仍有較高的含水量和有機(jī)物含量。因此柵渣和沉砂等的固體物質(zhì)需要進(jìn)行壓縮脫水處理。2.1柵渣、沉砂的處置和利用如果在壓縮脫水的同時(shí)進(jìn)行洗滌處理，洗滌出來的有機(jī)物雖然提高了污水廠的進(jìn)水濃度，但都較容易就降解，而有機(jī)物可以促進(jìn)后續(xù)的生物反硝化和生物除磷過程，減少污水廠后續(xù)的污水處置費(fèi)用。若柵渣的處置方式是堆肥，則無需洗滌處理。2.1柵渣、沉砂的處置和利用根據(jù)下表，可知德國HESSEN州的污水處理廠所產(chǎn)生的柵渣和沉砂沒有被用作填埋，而是大多用于景觀/生態(tài)修復(fù)，其它的用于焚燒。

從德國的經(jīng)驗(yàn)來說，柵渣經(jīng)過堆肥處理以及沉砂經(jīng)過洗滌和脫水處理后能應(yīng)用于景觀/生態(tài)修復(fù)，值得我們借鑒。2.2污泥的理化性質(zhì)污水廠污泥是污水廠在工藝運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污泥，主要有初沉池污泥、二沉池污泥、生化反應(yīng)池污泥、深度反應(yīng)池污泥等。圖8二沉池上浮污泥圖9氧化溝污泥城市污水廠污泥中的有機(jī)成分與一個(gè)城市的工業(yè)化程度有關(guān),而化學(xué)污泥的組成主要取決于工業(yè)生產(chǎn)的類型。

我國城市污水廠污泥（主要指生活污水污泥）有以下特點(diǎn)。（1）有機(jī)物含量高

生活污水中參雜著大量的有機(jī)物，因此容易發(fā)酵產(chǎn)生惡臭，污染環(huán)境。2.2污泥的理化性質(zhì)（2）污泥泥質(zhì)差，碳水化合物含量高而脂肪類含量低

我國人均肉類和牛奶的消耗量偏低，因此污泥的揮發(fā)性懸浮物含量低；而碳水化合物（如淀粉、糖類等）含量較高，因此污泥中含有較多的碳水化合物。表2城市污水污泥中有機(jī)物含量的對比表2.2污泥的理化性質(zhì)（3）有較高的熱值污水廠污泥具有較高的熱值,在一定含水率下具有自持燃燒和用作能源的可能性。表3我國城市污水廠污泥熱值2.2污泥的理化性質(zhì)（5）有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)污泥中含有大量的可被植物利用的營養(yǎng)成分,如氮、碳、鉀、腐殖質(zhì)等。表5國內(nèi)城市污水廠污泥的營養(yǎng)物含量2.2污泥的理化性質(zhì)（4）含大量病原微生物如細(xì)菌、霉菌、藻類、原生動(dòng)物、輪蟲、線蟲等。經(jīng)過規(guī)范處理的污泥，其病原微生物可被有效殺死。2.3污泥的處置和利用我國有多種的污泥處置方法，這些技術(shù)與污水廠的規(guī)模和最終處理方法有關(guān)，現(xiàn)階段最常用的處置方法為“干化+焚燒+填埋”。圖10污泥處置技術(shù)路線（1）穩(wěn)定填埋污泥填埋只需對污泥進(jìn)行基本的減量化和無害化處理，操作流程簡單、處理量大，而且運(yùn)行的過程中成本耗費(fèi)較低。但污泥（含水率80%）既會(huì)影響垃圾填埋場的機(jī)械作業(yè)，又極易引起滲濾液收集系統(tǒng)的堵塞，縮短了垃圾填埋場的使用壽命。填埋場地占地廣、選址困難，地理位置偏僻，使得污泥轉(zhuǎn)運(yùn)成本高，并且污泥填埋處置周期長，城市污泥的有毒成分（有機(jī)無機(jī)化合物、重金屬細(xì)菌和病原體等）經(jīng)過雨水侵蝕產(chǎn)生的滲濾液進(jìn)入土壤、地下水，導(dǎo)致土壤、地下水污染。因此，污泥填埋正逐步被摒棄。2.3污泥的處置和利用（2）干化+焚燒+填埋干化+焚燒+填埋是我國現(xiàn)階段最常用的污泥處理處置方式之一，經(jīng)簡單脫水處理的污泥含水率、灰分和重金屬含量高，熱性能差，燃燒效率不高，通常不能被完全處理。因此，還需對脫水后的污泥進(jìn)行半干化處理。污泥干化焚燒后填埋相比于直接填埋具有減容減重效果好、占地少的優(yōu)勢。且焚燒利用高溫燃燒對污泥中的有機(jī)物、蟲卵及病原體進(jìn)行處理，使污泥成為穩(wěn)定的灰渣。能否減少污泥焚燒的成本，控制污泥焚燒產(chǎn)生的二次污染物量，降低焚燒衍生產(chǎn)品的毒性，成為制約污泥焚燒技術(shù)發(fā)展瓶頸。

2.3污泥的處置和利用（3）干化+土地利用鑒于污泥中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀以及微量元素，在一定程度上能改良土壤性質(zhì)，提高肥力。由于污泥較高的含水率而不能直接作土地利用材料，需對其進(jìn)行干化處理,根據(jù)相關(guān)規(guī)定的要求，農(nóng)用污泥含水率需低于60%。2.3污泥的處置和利用（4）厭氧消化/好氧堆肥+土地利用國內(nèi)污泥厭氧消化處理規(guī)模最大的上海白龍港污水處理廠日產(chǎn)沼氣達(dá)44512m3，提純后的沼氣可用于生產(chǎn)以及汽車燃料，節(jié)約能源的消耗。污泥沼渣中有機(jī)質(zhì)含量低，且泥質(zhì)穩(wěn)定，適宜用于園林綠化有機(jī)肥。厭氧消化具有能耗低、含碳量少、污泥總體積小、產(chǎn)甲烷量高等優(yōu)點(diǎn)，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?.3污泥的處置和利用（4）厭氧消化/好氧堆肥+土地利用我國用此技術(shù)路線處置污泥比例不高的原因包括：①污泥所含懸浮有機(jī)物量大，產(chǎn)甲烷微生物代謝率低，有機(jī)物去除率低（20%～40%），需要較長的水力停留時(shí)間（10～20d)；②無論是厭氧消化還是厭氧堆肥工藝，成本投入較高，構(gòu)筑物占地面積大；③城市污泥土地利用涉及到市政、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等多個(gè)方面，各部門對可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度大相徑庭，遲遲未能統(tǒng)一意見，不能推廣應(yīng)用。2.3污泥的處置和利用（5）干化＋熱解污泥熱解是在無氧條件下使有機(jī)物熱裂解，形成利用價(jià)值高的污泥熱解油、熱解氣體、焦炭等。污泥熱解油作為污泥熱解過程的中間產(chǎn)物，可作鍋爐和運(yùn)輸燃料，是一種潛在的清潔優(yōu)質(zhì)燃料。由于技術(shù)和成本等原因，目前國內(nèi)的污泥熱解技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。2.3污泥的處置和利用（6）燒制+建筑材料將污泥干化后燒制作建筑材料，主要包括燒制墻體材料（磚、陶粒等）、水泥窯協(xié)同處理等，用于污泥資源化處置。將干化污泥直接作為建筑材料原材料，從工藝特點(diǎn)上來看，經(jīng)過高溫煅燒制備建材可以殺死污泥中的病原菌及寄生蟲卵，使重金屬固化于高溫礦物的結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)重金屬離子的穩(wěn)定化，降低對環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。將污泥用作建筑材料的技術(shù)難點(diǎn)在于能否嚴(yán)格保證建材符合國家和地方的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是否會(huì)在使用中對環(huán)境和人體造成危害；且目前污泥類建材產(chǎn)品大眾接受度不高。該類處理方法在部分發(fā)達(dá)國家已逐步發(fā)展起來，我國將其用作建材處理的案例較少