河道底泥的处理处置途径分析

1、河流泥沙处理处置方式分析京昌勇霍宝全(中国环境管理学院，河北秦皇岛066004)摘要：主要介绍了河流泥沙的主要成分和特点，阐述了河底对水质的危害，阐述和研究了河流泥沙的处理和处置方式，指出了河流泥沙资源化处置的方向和存在的问题。关键词：河流泥沙，处理处置，资源利用河流泥沙是城市排水系统的副产品，主要来自城市排水系统，包括排水管道、泵站和污水处理厂。以无机物为主要成分的沉积物一般称为“沉积物”，颗粒大，易脱水，不腐败，流动性差。有机物作为主要成分被称为“污泥”，如污水处理厂的剩余污泥。根据不同的处理方法和稳定程度，污泥也可分为生物污泥、熟污泥、化学污泥等。不同种类的污泥有不同的特性，所以最终的处

2、理措施应该有针对性。1.河流沉积物的组成和特征污泥组成对处理方案的选择具有重要意义。一般而言，以下指标是确定污泥性质的主要依据：含水量、干物质中有机和无机物质的含量、无机和惰性成分、挥发性成分(如氯)的百分比以及重金属等重金属污染物的浓度。1.1水分含量污泥颗粒中的水具有不同的相态，包括可通过重力沉淀和机械作用去除的游离水、必须通过复合或高能(如加热和焚烧)去除的物理结合水、间隙水、胶体表面吸附水、化学结合水、生物细胞中的水和分子水等。污泥中水的存在形式和含量直接影响污泥工艺的选择，具有重要的减量化作用。城市污泥的亲水性低于污水处理厂污泥，污泥中存在大量游离间隙水，在机械脱水过程中容易去除。然

3、而，由于无机砂含量高，脱水机械也磨损严重。1.2干物质中有机和无机物质的含量污水生物处理产生的污泥很大一部分是微生物群落。由于污泥成分不同，未消化的城市污水污泥的有机物含量约占干物质的60%75%，经高效厌氧消化处理后可降至38%左右，其中有机硝酸盐是污泥中有机物的有效成分。当施用于土壤时，硝酸盐可以通过生物降解来改良土壤。在污水处理过程中，细菌和大部分寄生生物在一次和二次沉淀中沉淀并与污泥混合，而病毒则吸附在污水中的颗粒上，然后随着颗粒的沉淀沉积在污泥中。大肠杆菌、粪便细菌和粪便链球菌通常从哺乳动物的直肠排出，它们在污水和污泥中的数量保持不变。相应地，各种致病菌如沙门氏菌、志贺氏菌、肠道病毒

4、(如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、肝炎病毒、轮状病毒等)的比例。)和寄生生物(如蛔虫、鞭虫、变形虫等。)污水中的污泥与当地传染病的流行有关。虽然城市污泥的有机含量仅接近消化污泥的水平，但仍有污染环境的能力，必须进一步处理和安全利用或消耗。1.3无机物和惰性成分污泥中的无机物或矿物质主要由矿物盐(硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐等)组成。)、石灰(干氧化钙或水合氧化钙)等。)、沙子(二氧化硅)和灰烬。在污水处理厂中，生物处理的细菌种类不影响污水和污泥中的矿物成分。惰性成分来自污水中的沙子、灰烬和盐。1.4挥发性成分污泥中的挥发性成分，如高浓度氯，会导致污泥处理设备的腐蚀，腐蚀还会阻碍污泥作为燃料的应用。1.

5、5重金属等污染物的浓度重金属的存在阻碍了污泥在农业中的应用。1984年5月18日，建设部发布农用污泥中污染物控制标准，并于1985年3月1日实施。本标准主要是为了贯彻中华人民共和国环境保护法（试行），防止农业污泥对土壤、农作物、地表水和地下水的污染，并对污泥中的金属含量提出了严格的要求。城市污水一般由生活污水和工业污水组成，工业污水的比例较高(超过40%)。多年的监测结果表明，一些重金属含量指标经常超标。2.河流泥沙处理处置技术分析2.1河流泥沙处理和处置的目的对于河流沉积物的处理和管理，其主要目的是：(1)减少所谓减少是指减少最终处理(处置)的污泥量。污泥通常由含水量高的松散小块组成，因此污

6、水污泥的体积可以达到固体体积的许多倍。减量处理可以降低污泥最终处理(处置)的技术难度和经济压力。(2)无害如前所述，由于污水污泥含有大量的污染物，必须对其进行无害化处理，以避免二次污染，并使最终产品的卫生指标达到要求。(3)资源利用污泥富含营养物质，其中一些具有较高的热值，具备一定的资源化利用条件。但是，在制定污泥管理策略时，必须充分重视污泥的资源化利用和再利用价值，这只能作为决定处理工艺的附加因素，即在安全标准的前提下，必须首先达到无害化和减量化的目的，才能制定再利用方案。2.2河流泥沙处理处置常用技术介绍2.2.1传统加工技术由于城市污水处理厂普及率的快速提高，传统的污水处理厂污泥处理技术

7、相对完整和成熟。主要过程包括浓缩、消化、自然干燥、机械脱水、消毒等。主要根据污水处理技术的技术特点和预测的污泥泥化特性进行选择和确定。污泥浓缩的主要方式有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。一般情况下，污泥量通过浓缩可以减少50% 70%，这可以大大降低后续处理的规模和能耗，为后续处理创造条件。污泥消化是污泥稳定化的过程，可分为好氧消化和厌氧消化。工程上一般采用中温厌氧消化。厌氧消化过程中产生的沼气可以收集和利用。通过消化过程，污泥中有机物含量可降低到40%左右，达到初步稳定效果。值得指出的是，污水处理厂消化(稳定)的污泥并没有丧失其强大的污染环境的能力，脱水污泥的排放一直困扰着污水处理厂的管理者，

8、因此开发和应用污泥后处理技术不仅是必要的，也是必要的。污泥自然干燥的目的是进一步降低污水污泥的含水量，从而减少其体积。污泥的自然干燥过程通常在污泥干燥场完成。根据泥浆的不同，干燥机理可分为渗滤、蒸发和撇渣。污泥干化场占地面积大，受环境和气候条件影响严重，运行卫生条件差，目前已基本消除。污泥机械脱水前通常需要进行预处理，主要目的是提高其脱水性能，降低运行成本。主要的预处理方法包括化学调理、热处理、冷冻和淘洗。一般采用添加絮凝剂的化学调理方法。根据不同的脱水原理，脱水机械设备一般包括带式压滤机、真空过滤机、离心脱水机、螺旋压榨脱水机等。目前，带式脱水机和离心脱水机在工程中应用广泛。2.2.2卫生填

9、埋处置技术卫生填埋场污泥处置过程采用卫生填埋技术，污水污泥卫生填埋场基本上是厌氧填埋，由于空气接触和扩散，局部准好氧填埋仅形成于初始填埋污泥表面和填埋区的排水和排气管道附近。虽然污泥在污水处理厂已被厌氧中温消化，但在此过程中并未完全降解(进入填埋区的污泥有机物含量仍在40%左右)，因此在填埋过程中仍有一个稳定的污泥降解过程。垃圾填埋场污泥降解的主要方式是厌氧分解。一般经过专性厌氧菌和兼性厌氧菌发挥作用的水解酸化阶段和以产甲烷菌为主的产甲烷阶段。最后，污泥中的可降解有机物分解为稳定的矿化物质或简单的无机物，并释放出包括co2和ch4的填埋气体，从而完成污泥稳定化过程。填埋污泥的完全稳定化是一个漫

10、长的过程，通常需要十几年甚至几十年的时间，但厌氧降解的主要过程一般发生在填埋的最初几年。垃圾填埋场中有机物的厌氧降解受多种因素影响。在填埋过程中，污水处理厂消化污泥具有以下特点：污泥富含大量微生物和各种微生物菌株，有机物降解完全；污泥中的氮、磷等物质为有机物的降解提供营养；污泥含水量高，为微生物的生命活动创造了有利条件；(4)由于污泥堆的稳定性，覆盖土层较厚，特别是受污泥本身高粘度的影响，对厌氧降解过程有一定的抑制作用；由于污水处理厂采用中温厌氧消化工艺，填埋污泥中可降解物质的质量较低，一般没有明显的快速降解过程，因此甲烷气体过量积累造成的危害可以忽略不计，填埋气体可以自然排放；污泥中重金属离

11、子的存在也会对降解过程产生一定的抑制作用。2.2.3海上弃置投资海洋，由于需要对深海管道设备进行一定的投资，以及世界各国对海洋环境的日益关注，法律禁止投资海洋，所以近年来基本上不再使用海洋。2.2.4堆肥技术堆肥，即土地利用法，是一种利用自然界广泛存在的微生物，以受控方式促进固体废物中可降解有机物转化为稳定腐殖质的生化过程。污泥富含有机质、氮、磷、钾等营养元素以及钙、镁、锌、铜、铁等多种微量元素。这是植物生长所必需的。应用于农田，可以改善土壤结构，增加土壤肥力，促进作物生长。dano发酵罐于1933年在丹麦出现，标志着污泥连续机械化发酵过程的开始。由于其高效、除臭和高品质，在美国、日本和欧洲被

12、广泛使用。目前，世界各国采用的方法有：自然堆肥法、圆筒封闭堆肥法、滚筒堆肥法、垂直多层反应堆肥法和条状静态通风法，这些方法都在不断发展和完善。污泥土地利用能耗低，是一种符合中国国情的安全、活性污泥处置方式，土地利用将是一个主要发展方向。然而，污泥中还含有大量的致病菌、寄生虫(卵)、重金属如铜、铝、锌、铬和汞，以及有毒有害物质如多氯联苯、二恶英和难以降解的放射性元素。一般来说，污泥必须经过无害化处理后才能用于土地利用(一般采用高温堆肥)，否则污泥中的有毒有害物质会造成土壤或水体污染。2.2.5热干燥和焚烧处理技术污泥的干热处理包括污泥干燥、焚烧和熔化。污泥干化处理是指通过直接或间接加热进行的低温

13、热处理，使污泥脱水、体积缩小、污泥性质稳定。早在20世纪40年代，日本、欧洲和美国就已经使用直接加热滚筒干燥机来干燥污泥。经过几十年的发展，污染干燥技术的优势逐渐显现：污泥体积显著减少，体积可减少4 5倍；形成颗粒状或粉末状的稳定产品，污泥性能大大提高；该产品无臭、无病原体，减少了与污泥相关的负面影响，使处理后的污泥更易被接受；该产品有多种用途，如肥料、土壤改良剂、替代能源等。无论是填埋、焚烧、农业利用还是热能利用，污泥干化往往是重要的第一步，这使得污泥干化在整个污泥管理系统中发挥着越来越重要的作用。20世纪90年代以来，污泥干化技术在处理城市污泥方面发展迅速。焚烧是将污泥作为固体燃料送入焚烧

14、炉，使其与氧气发生剧烈反应，释放能量并转化为高温燃烧气体和少量稳定的固定残渣。最早的固体垃圾焚烧厂是1974年在英国建造的间歇式固定床垃圾焚烧炉。目前使用最广泛的焚烧设备是流化床焚烧炉，流化床焚烧炉已经成为一种集多种高科技于一体的现代化工业化设备。焚烧可以最大限度地减少污泥量，从而减少后续处置对环境的影响。在焚烧过程中，所有的细菌和病原体都被完全杀死，有毒有害的有机残留物被氧化和分解。焚烧效率高、面积小，适用于土地资源稀缺的大中城市。燃烧气体可作为热能回收利用，焚烧灰可作为生产水泥、砖、陶粒等的原料。因此重金属可以固定在建筑材料中并防止其重新进入环境。缺点是一次性投资大、资金占用时间长、能耗和

15、运行维护成本高，焚烧过程中会产生二恶英等空气污染物，在一定程度上制约了其在我国的发展。熔化，也称为玻璃化，不同于焚烧，因为燃烧温度不同于底部产生的灰烬。熔化燃烧温度高达1800-2400摄氏度，即使在二次燃烧室中，焚烧炉的温度也只有1600-1800摄氏度；然而，熔融燃烧后的灰渣可以回收利用，制成路基，而焚烧炉底部灰渣的利用相对困难。因此，日本的许多城市污泥都是通过熔化来处理的，这有取代焚烧炉的趋势。2.2.6其他处理技术近年来，污泥的工业利用，特别是建筑材料的资源化利用，有着明显的优势：河流底泥经过低温煅烧后，可以成为一种具有很高使用价值的建筑材料；它含有一定的可燃物质，用于烧结建筑材料时具

16、有明显的节能效果；从固体废弃物中回收建筑材料往往不需要大量的固定资产投资，经济效益非常显著；选择合适的利用方式，可以实现疏浚底泥不经脱水直接利用，解决脱水和运输问题，成功地将污泥处理和处置成本转移到有用产品的生产上，从而消除因缺乏资金保障而造成污泥处置中断的风险。3.沉积物循环利用的途径目前，世界各地的污泥再利用都处于试验发展阶段。国内外学者对污泥资源化的研究大多局限于净水厂和污水处理厂的污泥，大多局限于农业和堆肥。建筑材料再利用的研究大多是污泥焚烧灰的利用。即使在科学技术相当发达的美国，河流沉积物也没有得到充分利用。它在大湖区疏浚了多年，产生了大量的沉积物，最终的处置只是土地再利用(未受污染的部分)或卫生填埋(受污染的部分)。以下是国内外的一些相关研究成果。3.1国外研究概况和水平a.从污水中生产沥青d.水处理厂污泥和大坝尺寸在制砖水处理厂污泥和大坝沉积物中的再利用制砖e.工业污泥作为建筑骨料的再利用f.日本采用熔融法处理污泥，将污泥脱水成泥饼，粉碎后与55%的焚烧灰混合，然后与水泥和水固化，可生产高附加值的骨料作为土地复垦资源。3.2国内研究的概况和水平a.含重金属电镀污泥的利用与处置清华大学b.污泥制砖-台湾c.南京制革污泥制块的探索d.滇池污水处理厂污泥生产轻质