（化学工程专业论文）城市污水处理厂污泥的脱水、厌氧消化及厌氧堆肥.pdf

- 塞主要查竺堡 望墨塑些查：墨塾堕些墨墨墨苎坐二! 一 城市污水处理厂污泥的脱水、厌氧消化及厌氧堆肥 摘要 ( 城市污水处理厂所产生的污泥，数量巨大，成分复杂，如何经济、有效的加 以利用己成为目前环境科学中深为关注的课题之一。，p 1 一 本文就萧山城市污水处理厂产生的污泥减量化脱水和污泥资源化1 ：作中厌 氧消化和厌氧堆肥作深入的研究。萧山城市污水处理厂日处理生活废水1 2 万吨， 每天经压滤产生的干污泥约6 0 吨。实现污泥减量化和资源化利用的工作主要有 三个方面： ( 】) 污泥的脱水， c p a m 和三聚氰胺用于污泥调理，比较脱水效果，结果，三聚氰胺比c p a m 的效果稍好，但考虑经济性，c p a m 仍是经济实用的调理剂。 ( 2 ) 污泥的厌氧消化， 在温度为5 5 0 、泥水比为l4 6 的条件下，污泥厌氧消化效果最好，产气疑 达到3 6 5 l k g 污泥。 ( 3 ) 污泥的厌氧堆肥 在温度为5 5 c ，合适的含水率为8 0 左右，堆肥时间在6 天左z i 的条件卜 污泥厌氧堆肥的效果最好，其水溶性氨氮n h 3 一n 可达2 4m g g 干污泥。 就有关工艺条件的确定，对过程的机理进行了探讨，为实现污泥工业化应用 创造条件。 关键词：城市污水，污泥脱水，厌氧消化，厌氧堆肥 垫主茎坐竺兰 望墨生些坐：墨塾鲨些墨堡垒兰竖：一 a b s t r a c t a l a r g ea m o u n to fs l u d g ew i t hc o m p l e xc o m p o n e n ti sp r o d u c e di n m u n i c i p a l s e w a g et r e a t m e n tp l a n t s oh o wt om a k ea ne c o n o m i c a l ，e f f e c t i v eu s eo fi t h a s r e c e n t l yb e c o m e o n eo f t h e i n c r e a s i n g l yc o n c e r n i n gi s s u e si ne n v i r o n m e n t a l s c i e n c e t h ep a p e rd i s c u s s e dt h ed e w a t e r i n gf o rs l u d g er e d u c t i o n ，a n a e r o b i cd i g e s t i o na n da n a e r o b i c c o m p o s t i n g f o rs l u d g er e s o u r c e s t h e s l u d g ep r o d u c e di nx i a o s h a nm u n i c i p a ls e w a g e t r e a t m e n tp l a n t ，w h i c hd e a l sw i t hl i v i n gs e w a g e12 0 ，0 0 0t da n dp r o d u c e sd r ys l u d g e b yf i l t e rp r e s s i n ga b o u t6 0t d ，i s d i s c u s s e da sap r a c t i c i n gi n s t a n to ft h es e r i e so f m e t h o d st h er e a l i z a t i o n so f s l u d g er e d u c t i o na n ds l u d g er e s o u r c e sh a v es e v e r a lm a i n a s p e c t sa sf o l l o w i n g ： ( 1 ) s l u d g ed e w a t e r i n g c - p a ma n dm e l a m i n ea r et h em a i nc o n d i t i o na g e n t su s e di ns l u d g ec o n d i t m n i n g m e l a m i n ei st h eb e t t e ro n ea sf a ra sd e w a t e r i n ge f f e c ti sc o n c e r n e di nf a c t ，c - p a mi s m o r e w i d e l yu s e di nv i e wo f e c o n o m i cp o i n t ( 2 ) a n a e r o b i c d i g e s t i o n o nc o n d i t i o n so f5 5 a n d1 4 6o fs l u d g e - w a t e r r a t i o t h e b e s te f f e c to f a n a e r o b i cd i g e s t i o ni sg o t , a n dt h ed i g e s t i n gg a sr e a c h e su pt o3 6 5l k gs l u d g e ( 3 ) a n a e r o b i c c o m p o s t i n g o nc o n d i t i o n so f 5 5 c ，p r o p e rr a t eo f w a t e ra b o u t8 5 ，a n d6d a y sc o m p o s t i n g ， t h eo p t i m aa n a e r o b i cd i g e s t i o ni sg o t 。a n dt h es o l u b l en h 3 - - nr e a c h e su pt o2 4m g g d r ys l u d g e t h ed e t e r m i n a t i o no fr e l a t i v ep r o c e s sc o n d i t i o n sa n dm e c h a n i s ma n a l y s i s a l e c a r r i e do u tt h er e s u l t sa r e h e l p f u lf o rs l u d g ei n d u s t r i a l i z a t i o n k e y w o r d s ：m u n i c i p a ls e w a g e ，s l u d g ed e w a t e r i n g ：a n a e r o b i cd i g e s t i o n , a n a e r o b i c c o m p o s t i n g 垫主萱查竺堡 堕垄塑堕查：墨叁堕些墨墨塾堡堡l 二生二一 一、前言 1 1 课题研究的意义 我国污水处理事业起步较晚，经过二十多年的探索和实践，环境污染已基本 得到控制。人民生活水平的不断提高，公众对环境质量的要求也同益提高。伴随 我国城市经济的发展、人1 2 1 的增加，水污染也日益严重，建设城市污水处理厂已 成为治理水污染的不可或缺的举措。在不久的将来，随着城市化的进步发展， 下水道系统的进一步完善，更多的工业污水将排入城市下水道系统i l 。2 3 j 。为实 现我国在环境保护上对世界的承诺，减少水域污染，改善城市生态环境，实现经 济的可持续发展，现在及今后一段时问内，新的城市污水处理厂必将不断建立。 城市污水污泥是指城市污水处理厂处理废水所产生的固态废弃物，污泥量约占污 水总处理量的o 5 - - 1 0 t 4 5 】。随着污水处理技术的革新，处理程度的深化、污 水处理率的不断提高，在污水处理过程产生的污泥量也将大大增加。 据【2 1 统计，1 9 9 1 1 9 9 2 欧盟污泥产量为6 5 0 万吨干重，1 9 9 2 年同本污泥产量 达到了2 8 2 万吨干重。据专家估计，2 0 0 0 年欧盟污泥产量将从1 9 9 2 年的6 5 0 万吨干重增加到8 9 0 力吨干重，2 0 0 5 年将突破1 0 0 0 万吨二f 重以上。根掘资料 统计，英、美两国在过去的五年中，污泥每年的增长率为5 l o ，分别达到1 7 0 万吨干污泥年和9 0 0 万吨干污泥年。 资料【37 】统计，1 9 9 0 年我国已建成污水处理厂7 8 座，同处理污水能力3 5 0 余万吨，处理率为2 5 ，每年排放的干污泥近2 0 万吨，折合湿污泥含量约为5 0 0 万吨( 9 6 的含水率) ，到1 9 9 3 年f s j 已建成污水处理厂1 1 9 座，年处理污水量l56 8 亿吨，湿污泥量为6 5 6 万吨( 含水率以9 6 计) 。据不完全统计f 9 i ，我国现有不 同规模、不同处理程度的城市污水厂1 5 3 座，城市污水年排放量达1 3 3 7 亿吨， 处理率为1 4 3 ，每年产生的城市污水污泥达l 亿吨以上【1 0 1 。根据“全国2 0 0 0 年环境保护规划纲要”，2 0 0 0 年城市污水处理率将提高到2 0 3 0 ，比9 0 年代 初提高7 l o 倍，污泥产量也将增加7 1 0 倍。 目前，国内外常用的污泥处理与处置方法有土地利用、填埋、焚烧 u 排海。 堕主萱查竺里 蔓墨堑些坐：墨塾鲨! ! 墨墨墨兰竺二二生_ _ 一 据1 9 9 6 年资料报导，世界上1 2 个发达困家对污泥的处置方式：4 5 3 f l , j 农1 1 1 ， 3 8 # j g n 。1 0 5 为焚烧，6 o 为排海。污泥排海严重影1 1 向海洋7 t i , 念s 4 ：境， 所以在1 9 9 1 年和1 9 9 8 年美囡和欧盟已规定禁d - 1 ； 1 海洋倾倒污泥这就增肌i 了污 泥的陆地处置量【2 1 “。 随着填埋空间的减少，运行费用的增加，污泥的填埋将逐渐减少。另外，有 资料指出，污泥填埋产生的甲烷气体，使臭氧层变薄的效率远大于c 0 2 ，而n 产 生的温室效应是c 0 2 的3 0 倍，对气候变暖有更直接的效果1 2 】。美国环保局估计 今后2 0 年内，美国6 5 0 0 个填理场将有5 0 0 0 个关闭，有的州已无场地可供堆放。 1 9 7 5 年德国有5 0 0 0 个土地填埋场，但在1 9 9 3 年只剩下不到3 0 0 个，填埋处理 的费用上涨至3 0 0 5 0 0 马克吨【1 2 l 。欧盟一些通过立法规定填埋仅限于焚烧炉灰， 大部分国家认为农用是污泥长期的主要出路口l 。 焚烧法在欧洲大城市是一种流行的污泥处置方法。但由于焚烧法，成本较高， 且会产生二恶英等有害有毒物质，所以焚烧法将受到一定的限制f 2 j 。 可以看出，填埋、焚烧和排海这三种方法因环境压力、经济压力而几益减少 或受到禁止。农用、林用等土地利用则逐渐受到重视1 2 】。污泥中丰富的有机物和 n 、p 、k 等营养元素及植物所必须的各利t 微量元素c a 、m g 、c u 、z n 、f e 等能 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利秘极 的，有效而安全的污泥处理方式。在国外，污泥及其堆肥作肥源农用，已有6 0 多年的历史，城市污泥农用比例最高的是荷兰，占5 5 ；其次是j 1 麦、法吲删 英国，占4 5 ；美国占2 5 。在我幽的京、沪、潍等地污泥农蹦也有：二l 。儿年 的历史j 。 污泥的土地利用包括农用、林地、垦荒地育茁、j | ! l ! 赏植物、草皮、草地公j 乩 高速公路绿化带和高尔夫球场以及尾矿堆、采石场、露天煤矿的幽定，心定海滩 及用于恢复植被、建筑供游乐的海岛等1 3 h l 。 垦荒地、贫瘠地等施用污泥堆肥，川改善：l 壤结构，促进【：壤熟化。j 将污 泥以表施和耕层施肥( 2 5 - 4 0 c m ) 施于城市废弃物垃圾场后，播种牧草，以尽快 覆盖地表，过2 3 年后牧草长起来，再植树造林。薛澄泽等在“污泥施用于高速 公路绿化带效果和研究”中，已取得了初步成果【1 3 j 。 由于污泥中的有害成分，在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、兀j 蚌化 - 垫主望坐竺堡 堕墨塑些查：墨塾塑堡垒墨塾笙些 一二三二一 和减容化处理，如好氧与厌氧消化，堆肥化及化学处圳等，h f i 堆肥化处川 足广 泛采用的一种方法。污泥堆肥处理后，一方面有利于污泥的稳定t j 疗【f j j j 以 把污泥中的有害寄生虫卵和各种病菌杀死。据报导，美国采用堆肥技术处理污泥 的厂家越来越多。近年来，美国每年约2 5 的污泥用作农肥”“。 堆肥化是在微生物作用下进行生化反应，将不稳定的有机质转化为较为稳定 腐殖质的过程。污泥经堆肥化处理后可使污泥中挥发性物质含量降低，臭味减小， 可有效地降解有机毒物，污泥物理性状明显改善( 含水量 i k 废水的利类及 所1 1 i 比重。表2 1 3 为一些城l m 水厂污泥- i 重企腻成分j 含破| 2 1 2 2 “”。 表2 - 3 我f 蚓城i m 水厂污泷小重金属成分1 j 龠碡( m g k g ) 商碑膳天津纪庄子沈南部炎女i 溺求rj l 州人n l 沙杭州p q 馕 c u4 6 0l4 1 85 5l8 62 2 0 03 6 7i z n7 9 0 41 1 】95 5 63 0 0j7 9 04 2 0 5 p b8 452 9 51 5 567 2 02 4 5 l3 55 c d462 4l1 2 l5 535 5 h g 2 6 46 33 654 6 l8 6 a s1 2 772 24 51 243 7 i3 n l4 753 04 6 2 4 6 76 c r922 8 92 05 5 4 01 5 5 05 3 72 ( 6 ) 污泥肥分1 2 3 我国研究人员对城市污水污泥进行肥分调食测定，结果如r 表2 - 4 我f l j 城1 j 污水污泥的肥分 城市污水处墨 望垄堕些坐：墨塾鲨些苎堡塾堡些 ：! l 一 2 1 4 污泥的潜能贮量分析b 剐 雌界f i 然资源随着人u 的增k l m 被伙逃消i e ，j l f f 4 0 1 b 4 i ，j 拽新的资源，污 跳十含囱- 人鞋的仃机物、营养素( n 、p ) ，作为“第资源”越米越逻刽 、 们的关注。污泥置越来越人的矛盾剐能源紧张、_ 阳i i 价格k 等川素促使人们枞 极开展污泥处理能源化、资源化的可行性研究，包括污i j i 三的资源贮啭分析u 污泥t j 含有机物多，可通过q ：】烷发酵技术使j e i 的潜能转变为7 i - g j r ( 甲烷 气) 而得到叵| 收利用。如【1 本环境学肯对包括污泥存内的废弁物进行分类研究， 得 l ! 潜能比例图2 1 。 城i t 圾：i i i4 87 其它：l i i2l 纸、纸浆：l l30 l ：厂自机污泥：i l l42 人眯：i j l49 污水污泥：i52 蓄，“废渣：i i i3 i9 潜能：6 8 7 9 百万i n j ( 消化气) q - 图2 1潜能比例蚓 由罔2 1 可知，污水污泥l i5 2 ，按潜能比例叫收甲烷气，一年即可挟积 3 5 7 7 万1 1 1 3 。i i 本利川污泥从氧消化产乍的f f 气作为燃料发i u ，l 达剑典川阶段。 污泥是肥料资源，含有柏当自- 机质、氮、磷、钟羽i 各种微量素( c a 、m g 、 c u 、z n 、f e 等) 。从表2 4i f i 看i i ，污泥肥分中的氮、磷、钾。i 要素姬比化肥低， m 1 有机物含量高。川作农肥。则肥效舶：续时问长，f 可改蓠i 上壤结构，增朋il 壤 肥力，促进作物的生长，适用于一些贫脊的上地。 污泥中含有机成分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪及碳水化合物，经过一系列的 热化学反应，可转变为油状物质，这就是近年发展迅速的污泥油化反心技术。抓 几奉环境学者测算，污泥油化率与污泥种类有关，生污泥最岛( i i4 4 ) ，剩余 污泥次之( 3 5 ) ，消化污泥则最低( 2 5 ) 。 2 2 污泥的处置现状 在选择污泥处理方法时，应按照以f 的优先级：( 1 ) 尽睡避免产乍污泥( 尢 污染生产) ；( 2 ) 污泥产量最小化；( 3 ) 污溅循环刹川；( 4 ) 污泥焚烧；( 5 ) 污 城市污水处理厂污泥的脱水，厌氧消化墨曼螋 泷填州。为j ，i r 竹上地，增加f 能源污泥处芹j 麓j | j j 符“尤- 利e 、减窬化、减 i i 化、 资源化”方阳发胜。 沈处州也j 1 l j i l j 个过利：f ，j 泥m 处川伸i f j 沁处硝1 7 。巾川l j c 处 理包括浓缩、稳定、训1 ，、脱水、消卉等过删；f 一泥处钟则揪w _ 泥的城终i 可分为污d 利川剃污泥尤害化，n ：许多情况i i 曲l l i 足联合他川的u f o 泥利川也 i l 农j f j 、低温热解制油、作为动物饲料、提取蛋r l 质、制水泥、改性制吸附剂等； 污泥无害化处置柯填埋、排海、焚烧莉瞒 式氧化等。n 前，l | = 界范内常川的污 泥处置方法是农h j 、焚烧、低温热解、填埋年1 1 排海。 2 2 1 污泥捧海 污泥排海曾被一些靠海的家( 如典、小等) 较多采川。这足一利方便 而经济的处理方法，污水处理厂直接将液态污泷排海或将脱水污沈a 接投海。 污泥排海会严重影响海洋1 i 态环境i 引，危及人类食物链，造成全球范| i j 内的 危害1 ”i 。于不可预见因素影响以及全球一体化观念的增强，已受刨越米越议 烈的反对。1 9 8 8 年美国已禁l 啡q 海洋倾倒污泥，井十1 9 9 1 年全而加以禁州。 欧盟在1 9 9 1 年5 月颁布( d i r e c t i v ec o n c e r n i n gu r b a nw a s t e w a l e r r r e a t m e n t ) ) - i 指：祚：1 9 9 8 年1 2 月3 l | i 肝禁l i ： i ：l i 三排海。| f 术1 9 1 污泥排海也柙：逐年减少。 2 2 2 污泥土地填理 从总体j ：肴，填埋足一项比较成熟的技术，u 沿川j 近4 0 年，门i 仍足四 方发达_ t 业国家污泥处置的l ；要手段之一。荆柯天资料统汁，剑1 9 9 2 年瞅船通 过填埋处韪的污泥量达到4 0 ，i 靠1 2 - “2 ”。柏：我，上地j ! j c 埋，也越l ：要的处 簧方法。该法的处理过程非常向单，特别适十质疑较芹的污泥，n 需要填埋场地 和人吼的运费，地荩需作防渗处卿以免污染地卜水羽i 散逸爽味。j ：j l 胖r i l ：i j 彰 少j 上壤条件和污泥性质仃火，对脱水，溅的上力学性质( 以蚺切姒度表示) 螫 求较国i “2 “，祚：选择填埋场地时要综合考虑水义地质条仆、上壤条件、变j l 条f j | 和对人群的影响，与上地规划相结合，f i 污染地卜水。 填埋的关键是填埋后a ；造成：次 染，i | 此，必须对 埋进行一定的控制。 欧盟要求污泥填埋前对污泥进行无危害废弁物的合格测试，i i 允许污泥j 危藩废 弁物进行混合填埋，j f ：规定填埋污泥心脱水全l 古i 体禽砖1 i 小f3 5 ，f j 些家： n ：对j 川t 的有机物含硅进行限制2 - 2 ”。 存欧洲，污泥填埋处置通常。j l h 政吲体垃圾其刚进行，j j j 政吲体 圾，f 一泥 些主耍查竺里 望墨堕些查、墨塾鲨些墨堡塾苎苎l 一二_ 旦二一 的比例约为l ：1 0 ，这样会加速填筑上地的物理利化学稳定作川。从纠：境的角j f ；， 尤足考虑可能污染地i - j k ，人们对l j 也填坪捉r 越米越多的疑m ，i 洲川k 集利利川足污泥填埋，一项可得的收旋，f i i j 0 利川仍然小很f f 迎u 从所的公 众舆沦几j 来石- ，i n - p 挥币i 弘舭列l 、i k 废靠物f j 限制越水越多，世彩的州p f l j 沁 将被有益的加以利川，i n f i 足进行上地填埋1 。 随着适合充填的土地的减少，运行费j j 的增加，污沈的填埋将逐渐减少，瞅 盟估计2 0 0 5 年污泥填埋量会从1 9 9 2 年的4 0 卜降到1 7 1 2 i 。荚i 斟环保崩f l l 讨令 后2 0 年内，美围6 5 0 0 个填理场将自5 0 0 0 个天闭，有m 州已尢场地可供堆放。 1 9 7 5 年德囤有5 0 0 0 个上地填埋场，f i ! 相j1 9 9 3 年只剩卜- f i 剑3 0 0 个，填蝉处岬 的费用j ：涨至3 0 0 5 0 0 马克i l , i , ；1 1 2 1 。 p r o f p o r t e o u s1 2 1 指f i ：焚烧比j ；i i ( 埤史易被环境接受，f 口泥填埋产牛的甲烷气 体，产，卜的温室效应足c 0 2 的3 0 倍。d rn e l lh a l t i s 从研究人气角度发，认为 焚烧与填埋有两点f i 同：( 1 ) 对奥氧层的影响，甲烷气体使廷氧层熊渺的设玮! 远 大于c o ：；( 2 ) 从全球变暖观点看，甲烷气体足红外线气体，排入人气对气候变 暖有更直接的效果。所以必须限制甲烷排入人气。 i i 于填埋空间的限制，运行费用的提高祠i 严格的环境控制标准及循环利用的 鼓励，在朱来污泥填埋鼹会逐渐减少，为r 限制甲烷及渗f i 液的释放，瞅岘一些 国家( 如丹麦、德国) 通过立法规定填埋仪限十焚烧炉灰，人f l j 分吲家认为农川 是污泥长期的主要出路i 2 1 。 2 2 3 污泥焚烧 污泥热化学处理是在高温条件下使污泥减鞋化和无害化的方法，崮j e 其仃火 菌效果好，处理迅速、彻底，占地午| | 对较少，可弄i l j l l j 所含自机物实施能源叫收 等优点，而受人们重视，其地位已逐渐增强。 污泥热化学方法主要可分为：焚烧法、低温热解法和污泥熔化法。 污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧加以处理，从i n 达到无害化要求。污泥焚烧处理就足将污泥箴入焚烧炉内，祚i 过鼠空气加入情况 _ 卜，进行完全焚烧。污泥经焚烧后产牛l 3 肛右固体重量、无菌、无臭的扶分， 并大大减少了体积，燃烧产牛的热能还可以川来供电，所以污泥焚烧足一利自效 的污泥处簧方法。 城市污水处理厂污泥塑些查：墨塾鲨些垒墨塾兰些 ：! ! ：一 j - _ _ _ 一 当污水处理厂距农较远，泥农川小人介适时，焚烧被视为i 靠的处背方 法。英国污洮焚烧l i i7 ，随着禁i l ：污i | l 三排海，焚烧将会增j 儿l 剑2 0 3 0 。l 7 卅； 垒家环境污染人会2 认为污泥农川i i 可能时，1 。格控制的焚烧足域剀实可行的疗 法。在欧美1 3 i ，与污泥 t 重金属或l 它有毒物质龠量商衙1 ：适川十农业利川的 情况下，常采取焚烧法。 污泥焚烧处理在欧洲大城市是一种，“泛应j h 的处置方法。在欧盟，焚烧处理 的污泥量己，i 处理总量的1 0 以l - ，祈奉已 处理总最的6 0 以i ：h “”。1 9 8 5 年在日本东京”1 ，试验焚烧处理1 8 0 0 吨含水率7 5 8 6 的泥浆，结果仪得到1 3 0 吨灰烬。1 9 9 7 年英国的污泥焚烧技术已经相当成熟1 2 一引。 从技术要求来说，干燥污泥焚烧比垃圾焚烧简单，接近f 劣质煤燃烧”1 。 i 泥焚烧可以迅速将污泥矿化，并释放i i j 一定的能量，f h l t 3 十焚烧过程f t 耗能多， 氧化反应放出的能量不能自给，需另外补充能最，闪此造成人最的能最消耗。订： 日本，污泥焚烧耗能量占污泥处置耗能鞋的7 0 ，每年耗重州2 5 2 9 达3 9 x1 0 5 m 3 。 污泥焚烧1 2 1 只有在大型污水处理厂l 。可能足经济的，为减少燃料的补充而增 加费用，污泥须脱水至固体含量不小于2 5 。另外，污泥焚烧会产尘人量禽有： 恶英等有毒物质的尾气，因此，公众种i 环保部门对污沈焚烧处理并不欢迎。为防 止焚烧过程中产生二恶英等有毒气体，焚烧温度1 4 j 应高于8 5 0 。c 。 污泥焚烧所产生的灰烬具有吸水性、凝崮性，蹦i f ：可川来改良上壤、筑路等， 也可作为沥青填料和轻质基材等建筑材料，如作为制砖瓦和陶瓷等的原料。争 外。 污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。k h a n b i l v a r d i r 1 3 0 l 的研究表叨污泥狄 可替代高达3 0 混凝士的细填料( 按重量计) ，具有很高的商业价值。o k u n o n p 。t 发展了一种用1 0 0 焚烧污泥灰制砖技术。e n d o h 1 3 2 1 发展r 一利利川污泥乍 产玻璃陶瓷的技术。g e n e s i s 公司在波兰进行了将污泥转变成一种颗粒状燃料的 大量研究，该燃料可以很好燃烧，其热值和褐煤相当，燃烧释放的有害气体远低 十焚烧过程，e 残余物可用于建筑t _ k 。另外，将污沈制成合成燃料也引起r 重 视。胡光埙等p3 j 提出了在脱水污泥中期j 入引燃剂、催化刹、疏松剂和固硫刺等 添加剂制成合成燃料的污泥处置方法，该合成燃料可用于工业和生活锅炉，燃烧 稳定，而且热工测试和环保测试良好。 污泥焚烧法处理的主要缺点在于能耗太人，门焚烧没备复杂及运行费川昌i 城市污水处理厂污泥的脱水，厌氧消化及厌氧堆肥 一i5 _ 一一一 姒i l l ，易造成人e ，o 染，矬没刷运川赞川j i r 一般污泥处j l ! 厅洲、”l 。i 州此， 内除少毓专f j 系统外，还没订污泥焚烧i 殳施投入f 电川。 最近，和焚烧炉的改汁年操作方向进行r 一些孥研，i t f 以从废川- 捩 ： 剁j ： 能量，川束发i 毡。h y d e r 环保公。i 一挺r 一种将污泥( 肢盘f 足l i 经机饿脱水趟) 首先进行热干燥，然后再在沸腾炉f j 燃烧产生商儿k 蒸汽，推动蒸汽机发i u 的综合 系统。和焚烧系统相比，全年处理9 5 0 0 0tt 污泥时，可肖省资金约6 0 。 | 9 着环保璎兀：次污染的焚烧炉的砹汁运行以及合适的颅处辉、焚烧r 岂的 成川，达到r 污泥热能的自给，尾气 ，何毒仃街气体的浓度会人幅度降低，_ l j 沁 焚烧会得到更好的推，“1 2 9 。2 5 i 。仡未来儿f - 年，该技术研究热点足叫收污泷燃 烧释放的热量以及提高尾气处理等方衙的研究i “i 。 2 2 4 污泥低温热解处理 十传统的热化学处理( 焚烧泄、) 通常需血i 入辅助燃料，赞川较4 ，污泥热 分解是一种新兴的污泥热处理t 岂。 泥以：尢氧或低十理论氧7 气畦的条仆f ， 热到一定温度( 商温：5 0 0 1 0 0 0 c ，低温： 5 0 0 。c ) ，神洲；化利的作川h 把污泥 - 有机物转化为碳氢化合物，t 馏和热分解作川使 沈转化为反j 眈，k 以及汕、 彳i 凝性气体和炭i 种可燃产物，部分产物作为日f 挂t j 燥i 热解的能源，j 氽陡源 以油的形式回收m2 ”。 2 2 4 1 污泥低温热解工艺 i | 1 于商温热分解耗能人，几前研究重点足，泥低温热解。 o i j l i 低湍热解足一 种发胜- i 的能疑回收砸污泥热化学处邢技术，j e t 艺流稃如图2 - 2 所示。， 污泥 图2 2污泥低沿矗热解处理流程陶 - 不凝性气体 些主望查竺堡 堕墨塑些查：墨塾塑些璺墨型堑l 二! 一 德闲学者提了，一利能将污_ 2 f i 三转化为液体剃i 削体燃料的间歇反j 、t 1 ： 岂，即丁? i j 泥n ：见氧环境卜- 被加热叠3 0 0 3 5 0 。c 人约3 0 r a i n u h w c a m p b e l l 和t r b r i d l e 3 5 1 作r 进一步f i j f 究j i 认为，化牛j 一条仆i - ，f i i r d 性质的，j 泥终 热解后，产物率足个丰川的。乍t _ 泌产汕；棼叫姓幽f 消化 i 跳。训沉 泥汕化 率最高达4 4 ，丰要足其脂肪含最较商：剩余污泥次之为3 5 ；消化污i f i i 油化 收率较低，仪2 5 1 23 1 。生活污泥产油率为1 5 3 6 ( 热值为3 5 3 9 m j k g ) ，产 炭率为2 0 - - 6 0 ( 热值为1 0 1 5 m j k g ) ，域人转化牢取决- f f , g l j d f l l j & ；f l l f t l ! 化刷 的种类，j l i 常产油率为2 0 0 3 0 0 m l ( 汕) ( ，t 污泥) ，j 性质i _ j 柴f l l i f l l l 以| 4 1 。 在热解产物中，不凝性气体热值很低，产率也，f i 商，似带有很强烈的臭味。 e 中含有c o ，h 2 s ，c h 4 ，甲硫醇， i 甲硫，i 甲硫，氨等气体，可通过燃烧脱 奥，产生热能作为补充能源俐。 产油热值高，收集起来后可作为能源贮存。油存热解过程- 以蒸气, t 籽粒和果实，胙认为合理施川p 泥，严 备施川艟o 安全旌川年限，_ r 避 免重金属对土壤及作物的污染。 2 2 6 2 1 s 污泥中重金属含量控制标准 为r 减轻乃至避免因施川污泥i n j 导敛重金属对农作物的f 染，些j i q 家先 i 城市污水处理，：望墨塑坚查：墨塾鲨些竺墨塾堡竖：! ! 二一 一。 制定 r 污泥一f ，重金属最商含罐的控制标准，超过枷i 准的污泥卜汁水川。找川n 1 9 8 4 年颁析j r 农川，i j i 三，i p 染物控 | j j j 机准，瞅洲一些家也制i j j 代川 矧“ 准，重点控制r 泥， 一重金横污染。如粜超过农川标h i ! ，f 川e ! j ! i j 嘤采取蚶【! 处钟 方式。以：这些重金属i ，铺年爪足1 i 嘤控制污染物，所以i l l ：外符亿代川i o 泥h 、 准中，c d 、h g 的最人允许浓度最小。农川污泥i 】重金属含畦控制标准见表2 - 7 “ 美国1 2 i 实行危险评价标准来控制农用污泥中重金属浓度，这样可以尽可能利 j j 污泥的营养成分。b r a d s h a w 提 r 为1 r 污泥农j h 的长期性，成降低煎金属的 控制浓度，并提h jr 根据土壤p hf l g - 4 65 、含仃机质3 7 的一 t 等质地剑纠顺的上壤p “u 2 2 6 2 1 7 提取污泥中重金属 为r 降低污泥i 一重金届禽哦，。蔓学矗进行j 7 从污泥小嫂提年l , l | ) z i j i 融i 叫 金属。i t - 方法t 爱自化学浸提法和7 t - 物分离泄、。 化学浸提法 化学浸提法就足川e d t a 、t l n o j 、h c l 年h 2 s 0 4 等浸捉剂将重企属从 i 泥 - t 挺取i t t 束侧。e 基小原理足，将f _ 泥酸化= j 三p i l 俩为40 以卜，他以难溶硫化 物肜存n i 的重金埔变成可溶的硫酸化巫金幅，从l n j 达剑重金届0 j 泥分离的 的i “j 。川h c i 去除金属的效率比h n 0 3 曲，几h c i 的剐放心较小。m 几，t t c i 与h 2 0 2 处理后的污泥质疑有所提商，利于农利川。吲此，歧女r 足采i i jh c i1 j h 2 0 2 来去除污泥中的重金属5 ”。若对于含金属硫化物较少的污泥，川h 2 s 0 4 处 坶比较合理1 1 3 j 。尽管浸提效j ! 好( 滤取率可达9 6 ) ，化i t i 十需要人精的硫酸， 产乍：次污染( 废液) ，而几酸化后的 i i i i 需川人盛4 i 狄i 刷，成小i 曲，操作麻 烦，酸化处理一定程度，j 二溶解污泥l | l 部分的n 、p 剃仃机质，降低 泥的月巴料价 值，因此仍未达到实用阶段1 4 65 ”。 生物分离法5 4 。5 i 生物分离法就是重金属从难溶硫化物i ，的滤取柞菌的新陈代谢过秤i l i 缁 以实现的，它可分为直接过程和、h j 接过程两利j 。菌种l ：要足t h i o b a c i l l u s f e r r o o x i d a n s 和t h i o b a c i l l u sl u s t h i o o x i d a n s ，属于门养渣，能柏：f e ”和还原态硫化 物的介质l 乍存。1 1 1 于菌种必须n jp h t kf ：应j | j 较多的足羧甲苍淀粉( l m s ) 、羧甲魑纤维素 ( c m c ) 和阳离子淀粉等。 有机合成高分子调理剂 有机合成商分子调理剂利类很多，按聚余度可分为低聚合度( 分了聃约为 城市污水处理厂望垄塑些坐、鉴塾丛! ! 竺堡塾堡些 二! ，_一一 1 0 0 0 数j j - ) 剃商聚俞j 耍( 分r 毓为数f ，j 全数n 力) ；按高f - 型分f i 离j j t 虬 酬离了j 弘、耻离了型f 曲。陀绀。 2 3 1 2 4 其它川 b a n e o e e 等发腱r 一种新的i y 能活。r e 一跳脱水系统，九i 幺系统- h 污泥被。 个热表面( 2 0 0 a 右) 脉冲短暂j j i 缩，竹：热表晰f i i 污泷之一i 产牛的熊，e 义可以 使污泥l f j 的一部分水以液体形式脱，利川这种方法可使城l j 污泥脱水率提商 l o 1 5 ，使污泥的干燥、焚烧或填埋费l 有较人的降低。 l a t i f o g l u 等发现飞灰可降低污泥凝聚时的特定肚i 力和j k 缩时的队i 刊w 素，可 作为一种有用的调理剂1 4 t 。顾囤维1 6 7 1 针对污泥的特性，尝试通过乍物t 柙措施， 利用溶菌酶破坏污泥中菌胶团的结构，以改善污泥脱水性能，试验结果表i 射可显 著加伙脱水速率，f l ! t h 于溶菌酶生产成小l 岛，门前还4 i 能推j h 心川。随篇7 t - 物技 术的发展，用培养、接种、改性和调1 i 变片等牲凼t 程技术乍产商效低成小的溶 菌酶，或者j 它有特殊功能的t 程菌，米破坏 泥，i 阿胶的结构，促进污泥脱 水，将具有一定的现实意义。 2 3 2 污泥的无害化稳定i n 。7 0 l 污泥经过脱水后，仍含有7 5 8 5 的水分，含有人硅的仃机物和病原黹等。 稳定的f 1 的足充分刹川污泥 的微牛物降解，泥一 ，易腐化发爽的仃机物，进一 步减少污泥含水量，减少病原菌、寄乍虫卵等，消除奥味。使污泥i 的各种成分 处于相对稳定的状态。这足污泥能台资源化有效利j 1 3 的关键步骤。 稳定化的方法主要有堆肥化、干燥、犬氧消化等。小型污水厂也彳f 采川女f 氧 消化法、氯化氧化法、石灰稳定法和热处理法等方法使污泥性质得到稳定。 好氧消化法类似活性污泥法，神；曝气池- j 进行，曝气时i 、h j 达1 0 2 0 d 店f 依靠仃机物的好氧代谢和微牛物的i 内源代谢稳定污泥i ，的自- 机组成。氯i 氧化法 在密f j i 容器，扣完成，向污泥投加人量氯气，接触时问小长，实质f ：l ! 要足消毒， 杀火微，l i 物以稳定污泥。石灰稳定法中，向污泥投加足够的l i 伙，使污泥的d h 值高于1 2 ，抑制污泥，f 微生物的生k 。热处理法既可以杀死微生物借以稳定r _ 泥，还能破坏污泥微粒问的胶状性能，改簿污泥的脱水性能。n 荚1 日钉曲利商q p 方法，都是在较高温度( 1 5 0 2 0 0 。c ) 和较人版力( 1 2 m p a ) f 处理污泥。 城市污水处理厂望垄盟些查：鉴塾鲨些竺墨塾竺些 一二型：一 _一一一 2 3 2 i 污泥的厌氧消化 j 犬氧消化足污泥稳定的常川方沦、。j 火氧消化足m 见氧祭仆f 、，利川l k 钮川m 的作川，使仃机物绛液化、气化l f l l 分斛为稳定的物质，炳瀚、每个虫州被，、火， 吲体达剑减碡化年l l 尢占化的方法。 污泥消化_ t 艺l ：要分为：，二消化下艺州两十i l j 人氧消化下艺两类n i 消化i _ 艺，即在第一级采用好氧消化，靠氧化产乍的热鬃使体系温度人于5 0 。c ，然历 进入第一级中温厌氧消化。两相厌氧消化丁艺，即第一级和第：级分别采川t i 温 和。龉温两棚厌氧消化t 艺组余。 复为民用厌氧一好氧两相消化法狂2 8 。c ，消化1 5 d 的条件卜，n s ( 营养物) 、 t s ( 总固体物) 、t f s ( 悬浮周体总醚) 的去除率分别为4 l2 3 、4 3 1 0 、3 32 l ， c o d 去除率为4 5 7 3 。 目前，新型的污水污泥处理工岂如高温酸化- r l 温甲烷化两年h 厌氧消化， c w o p u a s b ( 低温操作一t ：流式厌氧污泥j 术) ：级处理t 岂，- i 温尚温：级处 理f t 艺等不断出现，并逐步被应川。边必i ( 1 7 6 i 等采j f j 污水污；：l i 三两牛f l j 犬氧消化的 t 艺，将产酸相和产甲烷相分别柏i 各f 的反应器- l ，形成各一的牛1 | 对优势微生物 种群，提高了整个消化工程的处理效果和稳定性。v s s ( 挥发性悬浮颗粒物) 上 除率比中温传统工艺提高5 0 以j ：，比高温传统t 艺提商3 5 , 1 - i 右。i 岛温酸化 o5 天后，中温甲烷化8 5 天，可达到中温传统法2 0 天的处理效果，节省r 时问。 另外，灭菌效果优于中温传统法，产甲烷反应器保持较高缓冲能力，对徉发性酸 积累的抵御和耐冲击负荷能力更强。 g h o s t l 2 8 i 等柑f 究得出如f 结果：一l 温一豳温两年消化系统以：产气牢、仃机物 去除率、过程稳定性方面都超过【 j 温单相消化系统。神：水力停尉3 d 时问的两十 系统，达到了单相消化系统水力停留1 5 d 的效果。柏：岛温一商温和i | i 温商温消 化系统中，脂类和蛋白质类物质降解产物如n h 3 等物质对甲烷菌产生抑制。p a r k i n 的总结认为：两相消化可能对活性污泥降解订改善，凶为活性污泥消化l l 水解反 应被认为是速率控制步骤；而对易酸化污泥，两年1 1 消化优点4 ；叫显，反而影响 2 | i ：甲烷化。 城市污查处墨 堕垫塑些查：墨塾堕! ! 墨墨塾堡墨 ：! ! ： _ _ _ _ _ 2 3 2 2 污泥的堆肥 堆肥化处理足广泛采川的种方法。堆肥足一种兀害化，减释化、稳定化的 综合处理技术。污泷堆肥处理肝，一方向仃利千污泷的稳定，爿一万f 仃可以把污 泥中的有害寄生虫卵和各种痫菌杀死。据搬导，美国采j _ j 堆肥技术处理污泥的厂 家越来越多。近年来，美国每年约2 5 的污泥用作农肥”“。 堆肥化是在微生物作用下进行生化反心，将不稳定的自机质转化为较为稳定 腐殖质的过程。污泥经堆肥化处理后可使污泥i j 挥发性物质含量降低，臭味减小， 可有效地降解有机物，污泥物理性状明显改善( 含水量 4 0 、呈疏松、分散、 细粒状) ，便于贮藏、运输垌j 使川；堆肥产乍的岛温可杀火绝人部分埔原蔚、虫 卵