（环境科学与工程专业论文）造纸污泥颗粒活性炭填料的制备及其在生物流休床中的应用.pdf

山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a j 日 s t r a c t 3 第1 章引言5 1 1 本研究的目的和意义5 1 2 造纸污泥的特征及处理现状6 1 2 1 造纸污泥的性质及危害6 1 2 2 污泥处置的目的7 1 2 3 造纸污泥的处理处置方式7 1 3 污泥活性炭的研究现状1 4 1 3 1 污泥活性炭制备方法1 4 1 3 2 国内外研究现状15 1 4 生物流化床简介16 1 5 本论文所要解决的主要问题及主要研究内容1 7 1 6 本论文的创新之处1 7 第2 章实验材料和方法1 9 2 1 药剂和材料1 9 2 1 1 实验药剂1 9 2 1 2 实验仪器1 9 2 2 实验方法2 0 2 2 1 污泥性质的测定2 0 2 2 2 污泥颗粒活性炭填料的制备2 1 2 2 3 污泥颗粒活性炭性质表征2 2 2 2 4 水处理测定项目与方法2 4 第3 章污泥颗粒活性炭填料的制备研究2 5 3 1 污泥组分分析2 5 3 2 造纸干化污泥的热分析实验2 6 3 3 最佳炭化条件的选择2 6 3 3 1 炭化温度对炭化产物性质的影响2 7 山东大学硕士学位论文 3 3 2 炭化时间对炭化产物性质的影响。2 8 3 4 最佳活化条件的选择2 9 3 4 1 活化温度对活化产物性质的影响2 9 3 4 1 活化时间对活化产物性质的影响3 0 3 5g a c 填料性质分析3 2 3 6g a c 一生物流化床填料的可行性分析3 4 3 6 1g a c 填料的技术可行性分析3 4 3 6 2g a c 填料的经济可行性分析3 5 3 7 小结3 5 第4 章污泥颗粒活性炭填料改性研究3 7 4 1 造粒技术的改进3 7 4 2 酸洗处理改性研究3 7 4 2 1 同阶段进行酸洗处理3 8 4 2 2 不同种类酸洗处理效果4 0 4 2 3 酸浓度对酸洗处理效果的影响4 1 4 2 4 酸洗时间对酸洗效果的影响4 3 4 2 。5 酸洗处理效果4 4 4 3 酸洗后b g a c a 填料的性质分析4 4 4 4 j 、结4 5 第5 章污泥颗粒活性炭填料在水处理中的应用研究 5 1 实验装置的选定4 7 5 2 启动与挂膜一4 8 5 3 污泥颗粒活性炭生物流化床对模拟废水处理的试验研究4 9 5 3 1 水力停留时间的影响5 0 5 3 2 进水负荷的影响5 1 5 3 3 曝气量的影响5 2 5 3 4 生物流化床反应器对总氮总磷的处理5 3 5 4 小结5 3 第6 章效益分析5 5 i i 山东大学硕士学位论文 6 1 经济效益分析5 5 6 2 环境效益和社会效益5 6 第7 章结论5 7 参考文献5 9 j g e 谢6 7 攻读硕士学位期间发表的论文6 9 山东大学硕士学位论文 _ 一 c o n t e n t s a b s t r a c t 1 a b s t r a c t c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 一5 1 1o b j e c t i v ea n ds i g n i f i c a n c e 一5 1 2c h a r a c t e r i s t i c so fp a p e rm i l ls l u d g ea n dt r e a t m e n ts t a t u s 6 1 2 1o r i g i na n dh a r mo f p a p e rm i l ls l u d g e 6 1 2 2o b j e c t i v eo fs l u d g et r e a t m e n t 7 1 2 3t r e a t m e n ts t a t u so fs l u d g e 7 1 3r e s e a r c hs i t u a t i o no fs l u d g e b a s e da c t i v a t e dc a r b o n 1 4 i 3 1m a i n r e s e a r c hw o r ka n dr e s e a r c ho u t l i n e 1 4 1 3 2p r e p a r a t i o nm e t h o l do ft h es l u d g e b a s e da c t i v a t e dc a r b o n 1 5 1 4d e s c r i p t i o no f t h ef b b r 1 6 1 5p r i m a r yp r o b l e m sa n dr e s e a r c hc o n t e n t 17 1 6h i g h l i g h t 1 7 c h a p t e r 2e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l sa n d m e t h o d s 1 9 2 1e x p e ：r i m e n t a lm a t e r i a l s 19 2 1 1r e a g e n t 1 9 2 1 2e q u i p m e n t s 1 9 2 2e x p e r i m e n t a lm e t h o d s 2 0 2 2 1c h a r a c t e r i z a t i o n so f p a p e rm i l ls l u d g e 2 0 2 2 2p r e p a r a t i o no f t h ep a p e rm i l ls l u d g e a c t i v a t e dc a r b o nf i l l e r s 2 1 2 2 3c h a r a c t e r i z a t i o n so ft h ep a p e rm i l ls l u d g e - a c t i v a t e dc a r b o nf i l l e r s 2 2 2 2 4t h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n te x p e r i m e n t 2 4 c h a p t e r 3 p r e p a r a t i o no ft h ep a p e r m i l ls l u d g e - a c t i v a t e dc a r b o nf i l l e r s 2 5 3 1c h a r 蜀l c t e r i s t i c so f t h ed p m s 2 5 3 2d s c t ga n a l y s i so fd p m s 2 6 3 3d e t e r m i n a t i o no f o p t i m u mc a r b o n i z a t i o nc o n d i t i o n s 2 6 3 3 1e f f e c to f t h ec a r b o n i z a t i o nt e m p e r a t u r e 2 7 i v 山东大学硕上学位论文 3 3 。2e 虢c to ft h ec a r b o n i z a t i o nt i m e 2 8 3 4d e t e r m i n a t i o no f o p t i m u ma c t i v a t i o nc o n d i t i o n s 2 9 3 4 1e f f e c to f t h ea c t i v a t i o nt e m p e r a t u r eo nt h eg a cf i l l e r s 2 9 3 4 1e 觑c to f t h ea c t i v a t i o nt i m eo nt h eg a cf i l l e r s 3 0 3 5c h a r a c t e r i s t i c sa n a l y s i so f g a cf i l l e r s 3 2 3 6f e a s i b i l i t yo f p m s b a s e dg a cf i l l e r sf o rf b b r 3 4 3 6 1t e c h n i c a lf e a s i b i l i t ya n a l y s i so ft h ep m s - b a s e dg a cf b b rf i l l e r s 3 4 3 6 1e c o n o m i cf e a s i b i l i t ya n a l y s i so f t h ep m s b a s e dg a cf b b rf i l l e r s 3 4 ：；7c o n c l u s i o n s 3 5 c h a p t e r4p r o p e r t i e si m p r o v e m e n to fp a p e rm i l ls l u d g e b a s e dg a c f i l l e r s 3 7 4 1 b e n t o n i t e ( n a ) a d d e dd u r i n gt h eg r a n u l a t i o np r o c e s s 3 7 4 2t h ea c i dw a s h i n gt r e a t m e n t 3 7 4 2 1a c i dw a s h i n gt r e a t m e n ti nd i f f e r e n tp r o c e s s e s 3 8 4 2 2d i f f e r e n ta c i d su s e di na c i dw a s h i n gt r e a t m e n t 4 0 4 2 - 3e f f e c to fi n i t i a lc o n c e n t r a t i o n 4 1 4 2 4e 疵c to f s o a kt i m e 4 3 4 2 5t h er e a c t i o nc o n s i d e r a t i o no ft h ea c i dw a s h i n gt r e a t m e n t 4 4 4 3c h a r a c t e r i z a t i o no ft h eb g a cf i l l e r sw i t ha c i dw a s h i n gt r e a t m e n t 4 4 4 4c o n c l u s i o n s 4 5 c h a p t e r5a p p l i c a t i o nr e s e a r c hi nw s t e r w a t e rt r e a t m e n t 4 7 5 1e x p e r i m e n t a ld e v i c e 4 7 5 2s t a r t i n ga n db i o f i l mc u l t u r i n g 4 9 5 3s t u d yo nt r e a t m e n to fw a s t e w a t e rb yf b b r 5 0 5 3 1c h a n g eo fh r ti no p e r a t i o np r o c e s s 51 5 3 2c h a n g eo f c o d c ri no p e r a t i o np r o c e s s 5 2 5 3 3c h a n g eo f a e r a t i o nr a t ei no p e r a t i o np r o c e s s 5 3 5 3 4r e m o v a le f f i c i e n c yo ft h et na n dt p 5 2 5 4c o n c l u s i o n s 5 3 c h a p t e r6 b e n e f i t sa n a l y s i s 5 5 6 1e c o n o m i cb e n e f i t s 5 5 v 山东大学硕士学位论文 6 2e n v i r o n m e n t a la n ds o c i a lb e n e f i t 5 6 c h a p t e r7 c o n c l u s i o n s 5 7 r e f e r e n c e s 5 9 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 9 山东大学硕士学位论文 摘要 本论文以造纸污泥为原料，利用水蒸汽活化法制备用于生物流化床的污泥颗 粒活性炭填料，考察了污泥颗粒活性炭制备过程中各主要因素( 炭化温度、炭化 时间、活化温度、活化时间) 对产品性能指标的影响，筛选出了最佳制备条件； 然后，通过添加钠基膨润土和酸洗处理对污泥颗粒活性炭填料进行改性研究，并 将改性后的污泥颗粒活性炭填料用在废水处理中。 通过本论文的研究得到以下结论： ( 1 ) 通过对污泥的理化性质和d s c t g 分析可知造纸污泥作为制备活性炭 的原料是可行的。利用灰分、挥发分及总固定碳等指标筛选出的最佳炭化条件如 下：炭化温度为4 5 0 ，炭化时间为5 0r a i n 。利用颗粒密度和比表面积等指标 筛选出的最佳活化条件如下：活化温度为8 0 0 ，活化时间为6 0r a i n 。在最佳 条件下，利用水蒸汽活化法制备的污泥颗粒活性炭的颗粒密度为1 3 4 0k g m 3 ，比 表面积为1 3 0m 2 g ，碘吸附值为1 3 7 6m g g 。 ( 2 ) 采用添加钠基膨润土和酸洗处理对污泥颗粒活性炭填料进行改性。结 果表明，当添加8w t 的钠基膨润土时，污泥颗粒活性炭填料的抗磨损性提高了 1 5 。在酸洗处理中，盐酸具有最好的效果，其最佳酸浓度为2m o l l ，最佳酸 浸泡时间为6h 。经过酸洗处理后，污泥颗粒活性炭填料的性质得到较大提高， 其比表面积为1 7 6m 2 g ，颗粒密度为1 1 7 0k g m 3 ，碘吸附值为2 1 8m g g ，而且酸 洗处理极大地增强了污泥颗粒活性炭填料的孔隙结构发达程度。 ( 3 ) 用污泥颗粒活性炭作为生物流化床反应器的填料，对模拟废水进行处 理。结果表明，污泥颗粒活性炭填料较容易挂膜，启动实验1 8d 后，生物流化 床反应器对模拟废水c o d e r 的去除率超过8 5 。污泥颗粒活性炭填料一生物流化 床的最佳运行条件为：水力停留时间1h ，曝气量0 1 6m 3 h 。污泥颗粒活性炭填 料生物流化床具有较好的抗冲击负荷能力，它对模拟废水的c o d e r 和氨氮处理 效果可以达到9 0 以上，但是对总氮去除率约为2 0 3 0 ，对总磷的去除率约为 2 0 4 0 。 利用造纸污泥制备污泥颗粒活性炭填料具有很好的经济效益、社会效益和环 境效益，为污泥的处理处置提供了一条新的思路。 山东大学硕士学位论文 关键词：造纸污泥、颗粒活性炭、生物流化床、填料 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t p a p e rm i l ls l u d g e ( p m s ) w a s u t i l i z e dt op r e p a r eg r a n u l a ra c t i v a t e dc a r b o n ( g a c ) f i l l e r sf o rf l u i d i z e d b e db i o r e a c t o r ( f b b r ) t h r o u g h s t r e a ma c t i v a t i o ni nt h i s s t u d y t h ee f f e c to fp r o d u c t i o np r o c e s sc o n d i t i o n s ( c a r b o n i z a t i o nt e m p e r a t u r e ， c a r b o n i z a t i o nt i m e ，a c t i v a t i o nt e m p e r a t u r e ，a c t i v a t i o nt i m e ) o nt h ep r o p e r t i e so ft h e p m sw a si n v e s t i g a t e dt os e l e c tt h eo p t i m u mp r o d u c t i o np r o c e s sc o n d i t i o n s t h e n ， p r o p e r t i e si m p r o v e m e n to fp m s b a s e dg a c f o rf l u i d i z e d b e db i o r e a c t o r ( f b b r ) w a s i n v e s t i g a t e db yb e n t o n i t e 畔a ) p o w d e r sb l e n d i n ga n da c i dw a s h i n gt r e a t m e n t s t h e g a cf i l l e r sw e r eu s e di nf b b rt oi n v e s t i g a t et h ec a p a c i t yo fw a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o f l o w s ： ( 1 ) t h ec o m p o n e n ta n dd s c t ga n a l y s i so ft h es l u d g es h o w e dt h a tt h e p r o p r a t i o no fp m s - b a s e dg a cw a sp r a c t i c a b l e t h eo p t i m a lc o n d i t i o n s w h i c h d e t e r m i n e db ya s h ，v o l a t i l em a t t e ra n df i x e dc a r b o nw e r e ：c a r b o n i z a t i o nt e m p e r a t u r e o f4 5 0o c ，c a r b o n i z a t i o nt i m eo f5 0m i n ，a c t i v a t i o nt e m p e r a t u r eo f8 0 0 。ca n d a c t i v a t i o nt i m eo f6 0m i n t h es p e c i f i cs u r f a c ea r e ao ft h eg a cf i l l e r sw a s13 0m 2 g ， t h eg r a i nd e n s i t yw a s1 3 4 x10 k g m 3a n dt h ei o d i n ea d s o r p t i o nv a l u ew a s13 7 6m g g ( 2 ) t h em e t h o l d so fb e n t o n i t e ( n a ) p o w d e r sb l e n d i n ga n da c i dw a s h i n g t r e a t m e n t sw e r eu s e dt oi m p r o v et h ep r o p e r t i e si m p r o v e m e n to fp m s b a s e dg a cf o r f b b r t h ea b r a s i o nr e s i s t a n c es t r e n g t ho ft h ef i l l e r si n c r e a s e db y15 w i t h8 w t o f b e n t o n i t e ( n a ) a d d e d d u r i n gt h ea c i dw a s h i n gt r e a t m e n t s ，h c lw a st h em o s t a p p r o p r i a t ea c i d ，a n dh eo p t i m u ma c i dw a s h i n gt r e a t m e n tw a sc a r r i e do u tp r i o rt o a c t i v a t i o nw i t h2m lh c ls o a k i n g6h a f t e ra c i dw a s h i n gt r e a t m e n t ，t h ef i l l e r sh a da b e t t e rp e r f o r m a n c e ：t h es p e c i f i cs u r f a c ea r e aw a s17 6m 2 g ，t h eg r a i nd e n s i t yw a s 117 0k g m a n dt h ei o d i n ea d s o r p t i o nv a l u ew a s218m g g ，a n dt h ep o r es t r u c t u r eo f t h ef i l l e r si m p r o v e do b s e r v a b l y ( 3 ) t h eg a c f i l l e r sw e r eu s e di nf b b rt oi n v e s t i g a t et h ec a p a c i t yo fw a s t e w a t e r t r e a t m e n t t h eg a cf i l l e r sw e r ew i t hs u p e r i o rb i o f i l ma t t a c h m e n tp e r f o r m a n c e t h e 山东大学硕士学位论文 c o dr e m o v a le f f i c i e n c yw a sa b o u t8 5 a f t e rr u n n i n gf o r18d a y s t h eg a c f b b r s y s t e mh a dt h eb e s to p e r a t i n gc o n d i t i o n s 、析t hh r to flha n da e r a t i o nr a t eo f0 16 m h t h ef b b rw a sp r i m e l yr e s i s t e dt ot h ei m p a c tl o a d ，t h ec o da n da m m o n i a n i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c y9 0 ，b u tt h et nr e m o v a le f f i c i e n c yw a s2 0 3 0 a n dt h e t pr e m o v a le f f i c i e n c yw a s2 0 4 0 t h ep r e p a r e a t i o no fp a p e rm i l ls l u d g e - b a s e dg r a n u l a ra c t i v a t e dc a r b o n ( g a c ) f i l l e r sw a s 谢t he c o n o m i cb e n e f i t ，e n v i r o n m e n t a lb e n e f i t sa n ds o c i a lb e n e f i t s ，a l s oi t p r o v i d e da p p r o a c hf o rr e a l i z a t i o nt h er e d u c t i o n ，h a r m l e s sa n dr e u t i l i z a t i o no fs l u d g e k e y w o r d s ：p a p e r m i l ls l u d g e ，g a c ，f b b r ，f i l l e r s 4 山东大学硕士学位论文 1 1 本研究的目的和意义 第1 章引言 随着我国经济的高速发展，各行业对用纸的需求逐年增大。2 0 1 0 年比2 0 0 0 年，纸及纸板生产量年均增长了11 7 6 ，消费量年均增长9 8 8 【。在制浆造 纸过程中，不同工段产生大量的造纸废水，经过一段和二段的水处理生成大量的 造纸污泥。随着我国造纸工业的迅速发展，造纸污泥也成为污染环境的主要行业 之一【2 j 。根据目前我国的技术现状，造纸污水已经能达到排放标准，但造纸污泥 由于其固体和生物性质，无论采用卫生填埋、焚烧和投海等处置方式都存在着二 次污染大、成本高、耗费能源多和处置空间紧缺等问题。同时，造纸废水的污泥 产量大，一般是同等规模市政污水处理厂的5 1 0 倍，且造纸污泥的成分复杂， 含水量高，处理难度大1 3 j 。据统计，制浆造纸废水处理厂的污泥处理处置费用约 占水处理运行费用的5 0 以上1 4 巧j 。如何经济合理地处理处置造纸污泥已经成为 世界各国共同关注的热点环保问题之一。因此开展污泥的资源化和无害化研究， 使废弃的污染物变成有价值的宝贵资源成为亟需解决的环境问题。 活性炭是一种具有发达的内部孔隙结构和较高比表面积的优良吸附材料，在 各行业中得到广泛的应用，但其原材料主要是煤和木材等含碳材料，因而其生产 成本较高。而污泥含有大量有机物和腐殖质等可利用资源，通过热解处理，能将 污泥转化为污泥活性炭。污泥活性炭不仅成本低廉，节约了煤和木材等珍贵资源， 同时还解决了污泥的处理处置，实现了污泥的资源化和变废为宝。 好氧生物流化床是将传统活性污泥与生物膜法有机结合，并引入流态化技术 应用于污水处理的一种新型生化处理装置。具有处理效率高、容积负荷大、抗冲 击能力强、设备紧凑、占地少等优点。生物流化床系统中填料的选择是一个核心 的问题，目前常用的填料包括砂砾、沸石、活性炭、陶粒及有机合成材料等。其 中活性炭具有较高的比表面积和发达的孔隙结构，十分适合作为生物流化床的填 料。但是商品活性炭存在造价高、密度大及易磨损等缺点。 本论文以造纸污泥为原料，利用水蒸汽活化法制备污泥颗粒活性炭，制备出 用做生物流化床填料的污泥颗粒活性炭，并将其用于水处理中，为污泥资源化提 山东大学硕士学位论文 供一条新途径，而且为生物流化床提供了一种新型填料，实现了以废制废，具有 十分重要的理论依据和应用价值。 1 2 造纸污泥的特征及处理现状 1 2 1 造纸污泥的性质及危害 造纸污泥中最主要的成分是水。未经处理的原始造纸污泥中含有大量的水 分，其含水率通常高达9 9 以上。造纸污泥中不仅含有大量的短纤维物，同时 还含有重金属及病原菌等有害物质，如果任意排放不加处理，不仅会对环境造成 二次污染，同时也是对资源的严重浪费1 6 】。 造纸污泥中含有大量水分、病原菌、寄生虫( 卵) 、重金属、盐类等难降解 的有毒有害物。造纸污泥产生的危害主要有以下几点： ( 1 ) 高含水率 污泥的流变性使得填埋体易造成变形和滑坡，变成人为的“沼泽地 ，给填 埋场带来了极大的安全隐患，并且造纸污泥高的含水率大大增加了填埋场渗滤液 处理量。由于污泥细小，经常会堵塞渗滤液收集系统和排水管，给填埋场的安全 和管理带来了困难。 ( 2 ) 盐分污染 造纸污泥的盐分含量较高，如果直接将其填埋或作农用处理，会明显提高土 壤的导电率，破坏植物分平衡，抑制植物对养分的吸收，而且会对植物根系造成 直接伤害，同时离子间的拮抗作用也会加速土壤中有效养分的淋失。 ( 3 ) 病原体的危害 造纸污泥中微生物特别是致病菌含量高，如果未加处理直接施用或弃置，不 但会降低污水处理系统的有效处理能力，而且会对生态环境和人类活动构成严重 的威胁。 ( 4 ) 氮磷等养分的污染 在降雨量较大的地区，雨水的冲刷作用会造纸污泥中的氮、磷等有机物成分 进入地表水体，造成水体的富营养化；而且部分有机物可能会通过土地渗入地下 水，对地下水环境造成污染和破坏。 6 山东大学硕士学位论文 ( 5 ) 环境质量的影响 造纸污泥以填埋和农用处理时，如果对其处置不当，很容易滋生蚊蝇，散发 恶臭，从而引起周围环境质量下降。 1 2 2 污泥处置的目的 通常把污水厂污泥的稳定和脱水( 一般脱水至7 0 8 0 ) 称为污泥的处 理；将污泥的填埋、堆肥、干化和焚烧处理及利用，称为污泥的处置【7 1 。对成分 复杂、产量大的污泥进行科学、合理的处理处置不仅是污水处理事业的重要组成 部分，其处理处置程度的好坏也是评价污水处理状况的重要标准。污泥处理处置 的目的主要有以下三个： ( 1 ) 减小造纸污泥的体积，降低造纸污泥的含水率，从而为造纸污泥的输 送、消化、脱水和资源化利用创造条件； ( 2 ) 造纸污泥的稳定化和无害化。造纸污泥中含有大量的有机物、病原体 及包括重金属在内的多种有害物质，如果不进行稳定化和无害化处理，造纸污泥 必将成为新的污染源，污染水资源和土壤资源； ( 3 ) 通过处理改变造纸污泥的某些特性，或者去除造纸污泥中的有害成分， 使其能够满足资源化利用的要求，从而实现造纸污泥的变废为宝和资源化利用。 总体来说，减量化、稳定化、无害化及资源化是国内外造纸污泥处理处置的 通用原则。 1 2 3 造纸污泥的处理处置方式 目前造纸污泥主要采取卫生填埋、污泥焚烧、污泥热干化、污泥堆肥、海洋 倾倒和污泥建材利用等方法进行处理与处置。 1 2 3 1 卫生填埋 造纸污泥的卫生填埋处理相对简单，投资费用小，处理费用低，适应性强。 但是卫生填埋法侵占土地严重，如果防渗技术不完善，会导致潜在的土壤和地下 水污染。污泥卫生填埋法始于2 0 世纪6 0 年代，是将污泥在土地填埋场的限定区域 7 山东大学硕士学位论文 内压实，再在其上覆土壤，利用微生物将污泥中的有机质分解，使其体积减少而 渐趋稳定。污泥填埋法是欧洲特别是希腊、德国、法国等在前几年应用最广的处 置工艺。但是近年来，由于渗滤液对地下水的潜在污染以及城市用地减少等原因， 污泥的卫生填埋处理标准要求越来越高。1 9 9 2 年欧盟大约4 0 的污泥采用填埋处 置，但是近年来污泥填埋处置所占比例越来越小。据美国环保局分析，今后几十 年内美国的6 5 0 0 个填埋场中将有5 0 0 0 个被关闭。从2 0 0 0 年起，德国要求填埋污泥 的有机物含量 5 ，许多国家甚至坚决反对新建填埋场【8 】。我国大约有3 0 的污 泥采用卫生填埋处置，填埋场的选址及运输花费等问题限制了其广泛应用【9 d0 1 。 污泥的卫生填埋法并未最终避免环境污染，只是延缓了污染产生的时间【l 。污 泥的填埋处置会产生高浓度有机渗滤废水，处理不好会造成二次污染；污泥填埋 场的卫生条件难于保证；填埋场废气排放严重。这些缺点都决定了土地卫生填埋 从多方面来讲都不是处置污泥可以长久依赖的方法。从环境的角度，尤其是考虑 到可能对地下水造成的污染，采用卫生填埋法处理污泥造成的矛盾越来越严重。 污泥焚烧是将污泥置入焚烧炉内，在加入过量空气的情况下，进行完全焚烧， 使有机物全部炭化( 重金属离子沉积在焚烧灰中) ，最大限度地减小了污泥体积 i l2 1 ，使污泥的最终处置变得极为便利。污泥的焚烧处置主要有两种方法：一种 是将脱水污泥直接焚烧；另一种是脱水污泥经过干化或半干化处理后焚烧。污泥 焚烧的对象主要是脱水泥饼。脱水泥饼的含水率高达8 0 左右，体积大，可将 其进行干燥或焚烧处理。经过干燥处理后，污泥含水率可降至2 0 4 0 。经 过焚烧处理后，含水率可降至0 ，体积很小( 1t 干污泥焚烧后仅产出0 3 6t 灰渣) ， 便于运输与最终处置。1 9 6 2 年德国率先建议并开始运行欧洲第一座污泥焚烧厂。 在以后的2 0 年中，焚烧的污泥量大幅度增加。在国外特别是西欧和日本，污泥 焚烧处理已得到了广泛的应用。在日本，利用焚烧处理的污泥已经占到污泥处理 总量的6 0 以上，欧盟也在1 0 以上。目前，污泥焚烧是日本、奥地利、法国、 丹麦、瑞士、德国等国污泥处置的主要方法。近几年来污泥焚烧技术已经逐步成 为处理污泥的主流，愈来愈受到世界各国的青睐。然而污泥焚烧处理存在一次性 投入大、运转费用高、有机物燃烧温度低于8 5 0 时会产生二嗯英等剧毒物质、 8 山东大学硕士学位论文 焚烧物需要再处理等缺点，这些都限制了污泥焚烧技术的广泛应用。美国环境保 护局一直准备按1 9 9 0 年制定的清洁大气修改法严格地控制生物固体焚烧炉烟气 的排放，这也给剩余污泥的焚烧提出更高的要求1 3 】。以上缺点使得污泥焚烧技 术在我国难以得到推广。 1 2 3 3 污泥干化 为了进一步降低脱水后污泥的含水率( 8 0 左右) ，采用热干化工艺处理脱 水污泥。经干化处理后，污泥的含水率可降至2 0 左右。污泥热干化法处理始 于2 0 世纪初的英国，此法可以完全杀灭病原菌，使污泥处于稳定化状态。按热 介质和污泥接触方式分可将污泥干化技术分为以下方式：( 1 ) 直接加热式。将燃 烧室产生的热气与污泥直接进行接触混合，使污泥得以加热，水分得以蒸发并最 终得到干污泥产品；( 2 ) 间接加热式。将燃烧炉产生的热气通过蒸气、热油介质 传递、加热器壁，使器壁另一侧的湿污泥受热，水分蒸发；( 3 ) “直接间接”联 合式于化。按照设备形式可分为转鼓式、转盘式、带式、螺旋式、离心式、喷淋 式多效蒸发器、流化床、多重盘管式、薄膜式、浆板式等多种形式。但是这些工 艺处理存在着能耗大、设备易磨损、危险系数高等缺科1 4 。15 1 。 近几年污泥干化处理在我国有一定的发展，但一般情况下干化技术是与焚烧 技术结合应用的。干化在污泥减量化处理方面效果显著，热干化后的污泥含水率 降低至2 0 左右，可进行多方面的资源化利用。污泥干化技术还有微波干化和太 阳能干化等， 但其投资成本和运行成本高，能耗大。太阳能干燥技术节能，运 行成本低，但是受天气影响大。 1 2 3 4 污泥堆肥 污泥堆肥是利用污泥中的微生物进行发酵的过程【蛤17 1 。潮湿的环境下，在污 泥中加入一定量的膨松剂和调理剂( 如秸秆、稻草、木屑或生活垃圾等) ，利用 微生物群落对有机物进行氧化分解并将其转化为类腐殖质。研究表明，经过堆肥 的污泥质地疏松，阳离子交换量( c e c ) 显著增加，体积质量减小，可被植物利 用的营养成分增加，病原体和寄生虫卵几乎被杀死。造纸污泥中除了大量的细小 纤维外，还含有丰富的有机质、氮磷钾等养分以及部分中微量元素【1 8 】。造纸污 q 山东大学硕士学位论文 泥中除磷与钾偏低外，有机质与总氮含量明显高于一般的农家肥，重金属含量均 低于我国1 9 8 4 年颁布的农用污泥污染物控制标准，造纸污泥的农用不会导 致重金属污染，所以造纸污泥是一种良好的肥料资源。7 0 年代以后由于污泥产 生的环境问题和填埋技术的缺点日益突出，污泥堆肥技术引起了世界各国的广泛 重视，并成为环保领域的一个研究热点，这时人们开始考虑利用堆肥化技术取代 部分传统的物理化学方法。在美国污泥堆肥农用量占污泥产出总量的3 3 ，葡 萄牙高达8 0 ，德国2 5 ，日本1 1 ，英国5 1 【19 1 。b e r t r a n 等 2 0 l 用污泥 与葡萄茎进行混合堆肥。实验表明，在湿度为5 5 ，最高堆肥温度6 5 ，氧气 不低于5 1 0 ( 体积分数) 条件下，污泥的堆肥效果最佳。英国万历普厂引 用了d a n o 公司的机械堆肥技术，年产粉状肥料4 万余吨【2 。施庆珊等2 刁对造纸 污泥堆肥研究结果表明，在高温好氧堆肥发酵过程中达到高温阶段( 8 0 以上) 的时间由原来的3d 缩