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城市污水污泥处理与处置的技术研究与探索

发布日期:2011-05-06  浏览次数:2158

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文章摘要:1 概况天津市是我国四大直辖市之一,是北方重要的工商业城市和内外经济贸易中心。改革开放以来,我市经济发展迅速,城市基础设

1 概况

天津市是我国四大直辖市之一,是北方重要的工商业城市和内外经济贸易中心。改革开放以来,我市经济发展迅速,城市基础设施日臻完善。市政府十分重视城市环境建设和保护,尤其是对水环境的治理与改善,近十多年来先后建成两座大型城市污水处理厂(纪庄子、东郊),日处理规模达66万m3污水,几乎将市区1/2城市污水净化处理,使天津市的城市污水处理,无论是处理率还是技术水平均列全国之首。从1984年至今两座污水厂为天津市提供了19亿m3的二级净化水,取得了可观的社会和环境效益,对减轻渤海湾的污染作出了重要的贡献。

但是,在城市污水处理过程中必然会产生大量的污水污泥,它容量大,不稳定,易腐败,有恶臭,如不加以妥善处理和处置,将造成堆放和排放区周围环境严重的二次污染,更有甚者,将污水污泥任意施于农业,导致农作物污染,土壤受到不可逆转的中毒受害。

城市污水污泥既会造成污染,又可进行综合利用。污泥中所含的有机物是有效的生物能源,污泥中的有机物分解产生的腐殖质可以改良土壤,避免板结,而污泥中丰富的氮、磷、钾等则是植物和农作物生长不可缺少的营养物。干燥的污泥可产生16.65~20.93兆焦/t的热能,是一种低热值的燃料.当今世界上,越来越多的人对“地球上的一切资源都是有限的”这一客观存在的事实有了越来越深刻的认识,因此,污水污泥的处理处置与污泥资源化的相结合,必将成为城市污水污泥唯一的最终出路。一个城市污水处理厂、污泥处理处置不当就不能够充分发挥它消除污染保护环境的作用,也就明显地削弱了污水处理厂的净化功能。

2 污泥处置国内外发展动态

污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面:

(1)减少污泥最终处置前的体积,以降低污泥处理及最终处置的费用;

(2)通过处理使污泥稳定化,最终处置后不再产生污泥的进一步降解,从而避免产生二次污染;

(3)达到污泥的无害化与卫生化;

(4)在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的,如产生沼气等。

污泥稳定化处置以厌氧消化为主,发达国家广泛采用,欧美、日本、独联体等国家,用厌氧消化处理污泥占污泥量的一半以上。欧洲各个国家污泥处理方式所占比例,厌氧平均占58%,发达国家六十年代,对污水处理厂污泥处理处置系统的装备已达到先进的成套产业化水平,如污泥消化系统设备、污泥浓缩脱水设备、污泥干燥焚化设备、沼气综合利用设备、污泥高温堆肥系统装备以及污泥固化工业利用技术与设备,八十年代末又应用湿式氧化技术处置污泥。我国城市污水处理厂污泥处理起步较晚,八十年代中期建设城市大型污水厂,污泥处理也采用中温厌氧消化,引进先进技术的同时也引进了设备,尤其是借助国外贷款建设项目中,污泥处理系统装备几乎全部需要进口。近十多年来,我国城市污水厂污泥处理技术和某些单项专用设备有较大发展,积累了中温厌氧消化技术的丰富经验,而在污泥处置和最终出路方面尚属试验研究阶段。

污泥无害化主要包括杀死虫卵,减少病菌和消除重金属的污染,后者只能从上游污染源的严格控制来解决,污泥处置和综合利用方法有填埋、焚烧、排海、制造建筑材料等途径。表2列出欧洲各国污泥产量及处置方式所占比例。

据美国环保署估计,美国15300个城市污水处理厂中,年产干固体污泥769万吨,45%的污泥用于农林业,21%进行填埋,30%用于投弃海洋。焚烧法由于能耗高,所以只占3%。原西德年产干污泥约200万吨,农田利用占32%,填埋占59%,焚烧占8%。日本55%的污泥进行焚烧,35%的污泥进行填埋,约9%的污泥进行农田利用。污泥排海处置,由于对海洋越来越高的要求,许多国家已停止使用。污泥焚烧以日本、德国、奥地利等国占比例高,一般大型污水厂污泥通过焚烧无害化,产生的热能可回收利用,污泥减容减量化程度很高,但焚烧投资巨大,操作管理复杂,能耗和运行费均很高,近期内我国还不能全面推广采用。据报导,日本拟研究污泥焚烧后残渣融铸成块石堆砌的处置方法。总之,在大多数国家中,特别是发展中国家土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径,而随着可填埋范围的日益减少,土地利用将是一个主要的发展方向。我国是一个发展中的国家,又是一个农业大国,城市污水污泥的土地利用应是一项重要的途径。

污泥的最终处置途径:

污泥的土地利用已有多年历史,主要包括污泥农用,污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等,施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。污泥的土地利用是一种安全积极的污泥处置方式。

尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点,但是,污泥中也含大量病原菌、寄生虫(卵),以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性元素等难降解的有毒有害物。一般来说,污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后(污水处理过程的净化和污泥高温堆肥),才能作土地利用,否则,污泥中的有毒有害物会导致土壤或水体污染。

为此,欧美国家根据各自具体情况制定城市污泥土地利用技术标准。英国的标准内容主要有污泥中各项有毒有害物、pH指标的测定,污泥无害化、卫生化、稳定化处理后各项指标值,土地类型及其性质的测定,处理后的污泥土地适用范围。美国联邦政府对城市污泥的土地利用有严格的规定,在《有机固体废弃物(污泥部分)处置规定》中,将污泥分为A和B两大类:经脱水、高温堆肥无菌化处理后,各项有毒有害物指标达到环境允许标准的为A类,可作肥料、园林植土、生活垃圾填埋坑覆盖土等所有土地类型;经脱水或部分脱水简单处理的为B类污泥,只能林业用土,不能直接用于改良粮食作物耕地。

污泥农用从我国具体情况来说是最为可行、最为现实的处置方式。其特点为:

(1)可大量处置污泥,原则上只要污泥达到国家有关标准就可用于农田;

(2)污泥参与农田的物质循环过程,污泥中的氮、磷、钾、有机质及微量元素是良好的农用肥料,对农作物有增产作用;

(3)污泥中有机质、腐殖质可改善土壤结构,是良好的土壤改良剂;

(4)污泥农业利用使生产费用降低,适合我国目前的经济发展状况。

污泥农用必须注意:

(1)严格控制污水厂污泥的有毒、有害物质及病原微生物达到国家标准;

(2)应该特别注意污泥中重金属的含量,根据其土壤背景值等情况,严格按照计算得到的污泥施用量进行施用;

(3)一般来说某块农田使用污泥数量有一定限度,当达到这一限度时,污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行;

(4)农业利用应在安全施用量之下控制使用,同时整个利用区应该建立严密的使用、管理、监测和监控体系。关注区域内的土壤、地下水、地表水、作物等等相关因子的状态和变化,并根据发生的变化作出相应的调整,使得污泥的农用更加安全有效,促进农业的可持续发展。

污泥焚烧处置的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到减量化,近年来焚烧法由于采用了合适的,预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的自持,并能满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。由于其在恶劣的天气条件下不需存储设备。对于大城市因远离填埋场造成运输费用高的场合,使用焚烧法处置可能是经济有效的。

 
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