（环境工程专业论文）造纸污泥的生物干化试验研究.pdf

摘要 摘要 近年来，我国的造纸行业发展迅速，造纸工业的发展带来了水体环境污染问题。 随着我国制浆造纸工业废水的处理率和处理深度提高，造纸污泥产量急剧增加。造纸 污泥是一种成分复杂的废弃物，处理利用难度大，与其它废物的处理一样，减量化、 无害化、资源化是造纸污泥处理处置的发展趋势，因此其如何无害化处理已经成为亟 待解决的环境问题。 污泥生物干化是指在生物活动产生的较高温度条件下，对机械脱水污泥中的有机 物进行生物降解，同时加快污泥中的水分散失j 最终生成具有较低含水率的干化污泥。 经生物干化处理后的造纸污泥除了农用外，也可以用焚烧、填埋等方式进行处置。生 物干化技术的微生物代谢过程与污泥好氧堆肥相似，主要区别在于：其工艺目标主要 是降低污泥含水率，而堆肥处理则以有机物稳定与腐熟为主。 从堆肥污泥中分离纯化得到四株嗜热菌：1 撑、2 撑、3 和甜菌，通过比较它们对污 泥含水率降低量的影响，以及测定它们的生长曲线和最适宜生长温度，筛选得到2 j | i 茵 作为造纸污泥生物干化的接种剂。2 j f l 茵鉴定结果为：2 撑茵的1 6 s r d n a 序列与 g e o b a e i l l u st h e r m o d e n i t r i f i c a n s ( 热反硝化芽孢杆菌) 的同源性达1 0 0 ，其形态特征及生 理生化特性与g e o b a c i l l u st h c r m o d c n i t r i f i c a n s ( 热反硝化芽孢杆菌) 最相似。 本研究采用自主设计的污泥生物干化实验装置，研究了造纸污泥生物干化特性及 其影响因素。重点研究了物料配比和评价参数( 温度、p h 值、含水率、挥发性固体、 a t p 含量和淀粉分解茵数量等) 的变化规律。选定锯末、淀粉、磷酸二氢钾和接种量 为影响因子，以污泥的含水率降低量为评价指标。正交实验和极差分析表明，各因素 的影响大小排序为：淀粉 锯末 接种量 磷酸二氢钾。造纸污泥生物干化最佳工艺参 数为：淀粉( 1 0 k g 2 0 k g ) 、锯末( 1 6 k g 2 0 k g ) 、接种量( 6 0 0 m l 2 0 k g ) 和磷酸二氢钾 ( 0 2 k g 2 0 k g ) ，通风方式为连续通风，通风率设定为0 0 5 6 m 3 ( k g h ) ，翻堆操作频率为 每2 天1 次。生物干化可以作为造纸污泥进一步脱水及减量处理的有效手段，经过一 次生物干化，物料的含水率和挥发性固体分别下降了1 1 9 和8 9 ，减量化效果明显， 为后续处理或利用提供了更多选择。造纸污泥生物干化过程中，物料温度、p h 值、含 水率、挥发性固体、a t p 含量和淀粉分解菌数量等指标变化规律性强，效果指示性明 显，均可作为污泥干化效果的表征参数。在最优工艺条件下，污泥温度达到4 7 8 ， 广东工业大学硕士学位论文 经过7 d 生物反应后，含水率降低到5 0 3 ，挥发性固体降低到4 9 5 ，生物干化效果 显著。 关键词：造纸污泥；生物干化；正交实验；含水率 a b s t r a c t a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fo u rc o u n t r y sp a p e ri n d u s t r y ，w a t e r p o l l u t i o np r o b l e m sc a m eo u t a st h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tr a t ea n dd e p t ho fo u rc o u n t r y s p u l pa n dp a p e ri n d u s t r yi n c r e a s e i n g ，p a p e rm a k i n gs l u d g ep r o d u c t i o ni n c r e a s e dd r a m a t i c a l l y p a p e rm i l ls l u d g e ( p m s ) w a sac o m p l e xc o m p o s i t i o no fw a s t e ，a n di tw a sd i f f i c u l tt ot r e a t ，n l et r e a t m e n to fp m st r e n d e dt ob eq u a n t i t a t i v er e d u c t i o n ，h a r m l e s s n e s sa n dr e s o u r c e t h e h a r m l e s st r e a to fp m sh a db e c o m ea nu r g e n te n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s l u d g eb i o d r y i n gc o u l db ed e f i n i t e da sf o l l o w ：i tb i o d e g r a d a t e dt h eo r g a n i cm a t t e ro f d e w a t e r e ds l u d g e ，s p e e d e du pt h ew a t e rl o s so f s l u d g e ，a n dp r o d u c e dd r i e ds l u d g ew i t hl o w e r m o i s t u r ec o n t e n t ( m c ) ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fh i 9 1 lt e m p e r a t u r e w i t ht h et r e a t m e n to f b i o d r y i n g ，p m sc o u l db eu s i n ga sa g r i c u l t u r a la d d i t i o n s ，a n dd e a l i n g 谢t hi n c i n e r a t i o na n d l a n d f i l l t h em i c r o b i a lm e t a b o l i s mf o rt h eb i o - d r y i n gp r o c e s sw a ss i m i l a rt ot h a tf o rt h e c o m p o s t i n gp r o c e s s h o w e v e r , t h ef o r m e ra i m e da tt h ew a t e rr e m o v a l ，w h i l et h el a t t e r f o c u s e do nt h eb i o s t a b i l i z a t i o na n dm a t u r i t yo fc o m p o s t e dm a t e r i a l s t h c r m o p h i l i cs t r a i n l # ，2 撑，3 撑a n d 4 撑w e r ep u r i f i e df r o m c o m p o s t i n gs l u d g e t h e r m o p h i l i cs t r a i n2 撑w a ss c r e e n e da st h ei n o c u l a n tf o rb i o - d r y i n gp r o c e s so fp m s ，b y c o m p a r i n g 廿l e i re f f e c tt ot h er e d u c t i o no fm o i s tc o n t e n to fp a p e rm i l ls l u d g e ，d e t e r m i n a t i n g o ft h e i rg r o w t hc l l r v ea n dt h em o s ta p p r o p r i a t eg r o w t ht e m p e r a t u r e t h ei d e n t i f i c a t i o no f s t r a i n 舵w a sa sf o l l o w s ：t h e16 sr d n as e q u e n c eo fs t r a i n2 撑a n dg e o b a c i l l u s t h e r m o d e n i t r i f i c a n sw a s10 0 h o m o l o g o u s ，a n dt h em o r p h o l o g i c a l ，p h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fs t r a i n2 群w e r e m o s ts i m i l a rt og e o b a c i l l u s t h e r m o d e n i t r i f i c a n s 1 1 1 eb i o - d r y i n gc h a r a c t e r i s t i c so fp m sa n di t si n f l u e n c i n gf a c t o r sw e r ei n v e s t i g a t e di na s e l f - d e s i g n e de x p e r i m e n t a le q u i p m e n t t h ef o l l o w i n gf a c t o r s ，s u c ha st e m p e r a t u r e ，p hv a l u e ， m c ，v o l a t i l es o l i d s s ) a t pc o n t e n t ，a n dq u a n t i t yo fa l n y l 0 1 y t i cb a c t e r i aa n ds oo n ，w e r e s e l e c t e da st h em a i nf a c t o r st os t u d yt h er a wm a t e r i a lm i x t u r er a t i oa n dp a r a m e t e r sd u r i n gt h e b i o - d r y i n g t r e a t m e n t p r o c e s s s a w d u s t ，s t a r c h ，p o t a s s i u mp h o s p h a t em o n o b a s i ca n d i n o c u l a t i o nw e r es e l e c t e da st h ef a c t o r so ft h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t s t h ee v a l u a t i n gi n d e x o fo r t h o g o n a le x p e r i m e n t sw a st h er e d u c t i o no fp m s t h er a n g ea n a l y s i so fo r t h o g o n a l e x p e r i m e n t si n d i c a t e d t h a tt h eo r d e ro ft h ef a c t o r sw a s s t a r c h s a w d u s t i n o c u l a t i o n p o t a s s i u mp h o s p h a t em o n o b a s i c t h eo p t i m a lp r o c e s sp a r a m e t e r so fb i o - d r y i n go fp m sw e r e a s f o l l o w i n g s ：s t a r c h ( 2 5 9 5 0 0 9 ) ，s a w d u s t ( 4 0 9 5 0 0 9 ) ，i n o c u l a t i o n ( 15 o m l 5 0 0 9 ) a n d i i i 广东工业大学硕士学位论文 p o t a s s i u mp h o s p h a t em o n o b a s i c ( s g 5 0 0 9 ) ，a n dt h ec o n t i n u o u s v e n t i l a t i o nr a t ew a s 0 0 5 6 m ( k g h ) a n dt h em a t e r i a l sw e r em a n u a l l yt u r n e de v e r y2d a y s b i o d r y i n gc o u l db ea n e f f e c t i v et r e a t m e n tf o rt h ef u r t h e rd e h y d r a t i o na n dr e d u c t i o no fp m s a i d e rt h eb i o d r y i n g ， t h em ca n dv so f m a t e r i a l sw e l er e d u c e db y11 9 a n d8 9 i tp r o v i d e dm o r ec h o i c e sf o r t h ef o l l o w - u pt r e a t m e n to ru s eo fp m s t h ef a c t o r s ，i n c l u d i n gt h et e m p e r a t u r e ，p hv a l u e ， m c ，v s ，a t pc o n t e n t , a n dq u a n t i t yo fa m y l o l y t i cb a c t e r i ac o u l db ei n t e r p r e t e da st h e e v a l u a t i n gp a r a m e t e r so ft h eb i o d r y i n go fp m s t h et e m p e r a t u r eo fb i o - d r y i n gm a t e r i a l s c o u l dq u i c k l ya t t a i n4 7 8 co nt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n ，a n dw i 也ab i o d r y i n gp e r i o do f7 d a y s ，t h eo u t p u tm c a n dv sc o u l dr e d u c et o5 0 3 a n d4 9 5 ，r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：p a p e rm i l ls l u d g e ( p m s ) ；b i o d r y i n g ；o r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ；m o i s t u r ec o n t e n t ( m c ) 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c ti ne n g l i s h i i i c o n t e n t si nc h i n e s e v c o n t e n t si ne n g u s h ：v i i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1t h ep r o d u c t i o ns i t u a t i o no f p a p e rm i l ls l u d g e - 1 1 1 1t h ed e v e l o p m e n t o f p a p e rm i l li n d u s t r y 1 1 1 2t h ep r o d u c t i o na n dn a t u r eo f p a p e rm i l ls l u d g e 2 1 2d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lc o m p a r i s o no fs l u d g ed i s p o s a lt e c h n o l o g y 2 1 2 1t h es e c u r i t yl a n d f i l lo fs l u d g e 2 1 2 2i n c i n e r a t i o no fo r g a n i cs l u d g e j 1 3t h es t a t u sa n dp r o b l e m so fs l u d g ed i s p o s a l 4 1 3 1t h es t a t u so fs l u d g ed i s p o s a l 4 1 3 2t h ep r o b l e m so fs l u d g ed i s p o s a l 5 1 4s l u d g eb i o d r y i n gt e c h n o l o g y ” ， 1 4 1 d e f i n i t i o no f b i o d r y n g 7 1 4 2p r i n c i p l e so f b i o - d r y i n g ， 1 4 3c o m p a r i s o no f b i o d r y i n ga n da e r o b i cc o m p o s t i n g 8 1 4 4f a c t o r so f b i o d r y i n g 9 1 4 5t h e r m o p h i l e s 1 1 1 5t h ec o n t e n t , i d e a sa n di n n o v a t i o n so f t h er e s e a r c h 1 2 1 5 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 2 1 5 2t h er e s e a r c i hc o n t e n t sa n di d e a s 。1 2 1 5 3i n n o v a t i o n so f t h er e s e a r c h 。1 3 c h a p t e r 2 e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s a p p a r a t u sa n d m e t h o d s 1 4 2 1e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s 1 4 2 2e x p e r i m e n t a li n s t r u m e n t ：15 2 3e x p e r i m e n t a le q u i p m e n t - 1 6 2 4e x p e r i m e n t a lm e t h o d s 一1 6 2 4 1e x p e r i m e n t a lm e t h o d s 。1 6 2 4 2a n a l y s i si t e m sa n dm e a s u r e m e n t l7 c h a p t e r3s c r e e n i n ga n di d e n t i f i c a t i o no ft h e r m o p h i l i c b a c t e r i a 19 3 1s c r e e n i n go f t h c r m o p h i l i cb a c t e r i a 1 9 3 1 im e d i 啪1 9 3 1 2p r e p a r a t i o no fd i l u t i o no fc o m p o s t i n gs l u d g e 1 9 3 1 3i s o l a t i o na n dp u r i f i c a t i o no f s 仃a i n s 1 9 3 i 4s c r e e n i n go f s t r a i n s 。：2 1 3 1 5d e t e r m i n a t i o no fc u l t u r e dc o n d i t i o n so ft h e r m o p h i l i cb a c t e r i a 2 2 3 2i d e n t i f i c a t i o no f t h c r m o p h i l i cb a c t e r i a 2 4 3 3c h a p t e rs u m m a r y 2 4 c h a p t e r 4o r t h o g o n a le x p e r i m e n t s 2 5 4 1s i n g l ee x p e r i m e n t s ? ? 2 5 4 1 1d e t e r m i n a t i o no ft h es a w d u s t 2 5 4 1 2d e t e r i n i n a t i o no ft h es t a r c h 2 6 4 1 3d e t e r m i n a t i o no f t h ep o t a s s i u mp h o s p h a t em o n o b a s i c 2 7 4 1 4d e t 锄i i l a t i o no f t h ei n o c u l a t i o n 2 8 4 2o r t h o g o n a le x p e r i m e n t s 。j 2 9 4 3c h a p t e rs u m m a r y j 3 1 c h a p t e r5b i o - d r y i n ge x p e r i m e n t 3 2 5 1t h ee v o l u t i o no f t e m p e r a t u r e 3 2 5 2t h e 钾o l u f i o no f p hv a l u e 3 3 5 3t h ee v o l u t i o no f m o i s t u r ec o n t e n t 3 4 5 4t h ee v o l u t i o no f v o l a t i l es o l i d s 3 5 5 5t h ee v o l u t i o no f a t pc o n t e n t 3 6 5 6t h ee v o l u t i o no f t h eq u a n t i t yo f a m y l o l y t i cb a c t e r i a 3 7 5 7c h a p t e rs u m m a r y 3 8 c o n l u s i o n sa n dp r o s p e c t 4 0 r e f e r e n c e s - 4 2 p u b l i c a t i o n s ：4 8 i n n o v a t i o na n dc o p y r i g h tf i c e n s ed e c l a r a t i o n 4 9 a c k n o w l e d g e m e n t 5 0 i x 第一章绪论 第一章绪论 随着我国工业技术的飞速发展，可持续发展战略已成为当今社会经济发展的一个 主题，工业的飞速发展带来的是资源的大量开采消耗、工业废料和污泥的堆积等环境 问题，而且该类环境问题正日趋严重，因此解决普遍存在的环境污染问题，开展全面 资源综合利用和技术攻关，越来越受到社会的关注。 污泥是污水处理设施在处理污水过程产生的沉淀物和漂浮物，它含有大量的水分 及有机质，同时也含有大量的重金属、病原茵、病毒微生物和毒性有机物等有毒有害 物质，以及具有发臭、易腐烂的性质。因此，污泥如果处理不好或直接排放到环境中 容易造成对环境的二次污染。另外，污泥的产量与日俱增，加上污泥本身复杂的物理 化学性质使得污泥的妥善处理成为当今世界范围内的棘手问题。目前污泥的处理处置 方法包括填埋、焚烧、海洋倾弃以及土地利用等，但是由于污泥工程性质差异并含有 多种难降解污染物，使得上述手段受到不同程度的制约【l 】。 1 1 造纸污泥的产生现状 1 1 1 造纸工业的发展 我国的造纸行业从1 9 8 0 年后得到了长足发展，特别是近几年的增长更加迅速，年 增长率超过1 0 。据中国造纸协会调查资料，2 0 0 9 年全国纸及纸板生产企业约有3 7 0 0 家，全国纸及纸板生产量8 6 4 0 万吨，较上年7 9 8 0 万吨增长8 2 7 。消费量8 5 6 9 万 吨，较上年7 9 3 5 万吨增长7 9 9 ，人均年消费量为6 4 千克( 1 3 3 5 亿人) ，比上年增 长4 千克。2 0 0 9 年2 0 0 0 年生产量增长1 8 3 2 8 ，消费量增长1 3 9 6 9 。2 0 0 0 - - - 2 0 0 9 年， 纸及纸板生产量年均增长1 2 2 7 ，消费量年均增长1 0 2 0 。预计到2 0 2 0 年，我国的 纸及纸板的生产量和消费量分别将达到9 5 0 0 万吨和1 亿吨。 造纸工业发展的同时也给环境带来了水体污染问题。根据环境保护部统计，造纸 工业2 0 0 8 年废水排放量为4 0 7 7 亿吨，占全国工业废水总排放量2 1 7 3 8 亿吨的1 8 7 6 ， 排放废水中化学需氧量( c o d ) 为1 2 8 8 万吨，占全国工业c o d 总排放量4 0 4 8 万吨 的3 1 8 2 。造纸工业水污染治理已成为全社会关注的热点。2 0 0 8 年8 月1 日制浆造 纸工业水污染物排放标准( g b3 5 4 4 2 0 0 8 ) 开始实施，标准规定我国制浆造纸工业废 水必须经过处理后达标排放。这必将进一步提高我国的制浆造纸工业废水的处理率和 处理深度，但随之而来的是污泥产量急剧增加。造纸废水处理的污泥产量大，一般是 广东_ y - 2 e 大学硕士学位论文 同等规模市政污水处理厂的5 1 0 倍【2 】。据报道，在二次沉淀池中，生产1 吨纸约产生 6 5 千克干污泥。按照脱水污泥含水率为8 0 估算，2 0 0 9 年我国产生造纸脱水污泥大约 5 6 2 万吨，干污泥大约1 1 2 4 万吨。而且随着纸产量的增加以及制浆造纸废水处理率和 处理深度的提高，这一数据也将会继续增大。如不对造纸污泥进行妥善处理，将会造 成严重的二次污染。因此，造纸污泥的无害化处理处置已成为亟待解决的环境问题。 1 1 2 造纸污泥的产生及性质 造纸污泥是一种生物固体废弃物，制浆和造纸工业的生产过程中会产生数量相当 可观的造纸污泥。这种废弃物有机质含量较高，污泥性质与城市污泥及其它工业污泥 有显著的不同。造纸污泥可分为脱墨污泥( d e i n k i n gp a p e rs l u d g e ) 、初级污泥( p r i m a r y s l u d g e ) 、次级污泥( s e c o n d a r ys l u d g e ) 和混合污泥( c o m b i n e ds l u d g e ) 四种类型。通 过对回用的废纸脱墨所产生的污泥称为脱墨造纸污泥；来源于生产原木纤维所产生的 污泥称为初级污泥；次级污泥也被称为活性污泥，来自污泥的二级处理过程，二级处 理一般采用生物化学的方法去除呈胶体状态和溶解状态的有机污染物；初级污泥与活 性污泥混合后的污泥称之为混合污泥【3 巧】。 不同类型造纸污泥化学性质与组成存在差异。初级造纸污泥( p r i m a r ys l u d g e ) 主 要由木质纤维组成( 纤维素，半纤维素和木质素) ，有机c 含量大约在4 0 左右【6 】，c n 比的中值在3 0 0 左右，总氮含量为0 0 0 2 - 4 ) 5 ( 干重) 【刀。初级造纸污泥( s e c o n d a r y s l u d g e ) 氮磷含量较高，c n 比( 中值= 1 7 ) 较低，因为在污水处理系统中通常要加入 n 、p 以促进c 的生物降解引。脱墨造纸污泥( d e - i n k i n gp a p e rs l u d g e ) 的养分状况与初 级造纸污泥( p r i m a r ys l u d g e ) 相似，c 含量丰富，n 、p 相对贫乏，施入农田会导致农 田土壤n 、p 的固定。混合造纸污泥不仅富含纤维素和半纤维素，而其总氮水平较高、 c n 比较低，氮含量的平均值为2 6 7 ( 干重) 。但是9 3 的氮以有机态形式存在，有 效矿化氮含量不足7 。 1 2 国内外污泥处理处置技术的比较 1 2 1 污泥的安全填埋 污泥的卫生填埋始于二十世纪6 0 年代，是在传统填埋的基础上从保护环境角度出 发，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的工程操作方法。目前 已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资少、容量大、见效快。 然而，城市污泥卫生填埋也存在许多问题，如填坑中含有各种有毒有害物经雨水 2 第一章绪论 的浸蚀和渗漏作用污染地下环境，这对以地下水为生活水源的地区来说存在明显的安 全卫生隐患。此外，适宜污泥填埋的场所因城市污泥大量的产出而显得越来越有限。 据一份关于污泥情况调查报告预测，到2 0 0 5 年，欧盟国家的污泥卫生填埋场所仅能容 纳污泥总产量的1 7 。 因此，污泥作卫生填埋处理时，除了要考虑到城市周围是否有适合填埋的低洼场 地或谷地之外，还应考虑到环境卫生问题。建设污泥卫生填埋场所如同生活垃圾卫生 填埋场一样，地址须选择在地基渗透系数低且地下水位不高的区域，填坑铺设防渗性 能好的材料。生活垃圾卫生填埋中，大都使用高密度聚乙烯作为防渗层，避免了对地 下水源及土壤的二次污染，此外填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施。 在我国，由于经济水平的限制，填埋仍然是一种折中的选择，它投资少，见效快【9 】。 而污泥的土力学性质的改善是其中一个关键因素，通常可通过向污泥中增加添加剂来 实现 i o - 1 2 】。因此，在污泥土力学性质得到改善的前提下，填埋仍然是我国现在及未来 一个时期内处理污泥的主要方式【1 3 ，4 1 。转 1 2 2 有机污泥的焚烧 焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚。 烧炉内进行氧化分解反应，废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏。焚烧 处置的特点是可以实现无害化、减量化、资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废 物，使被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容，并尽量减少新的污染物产生，避免” 造成二次污染【1 5 】。 尽管焚烧技术能够在短时间内实现污泥的无害化、减量化、资源化等优点，但是 综合各方面来说，焚烧技术有一定的限制性。如： ( 1 ) 高含水率 有机污泥具有较高的含水率，一般来说，污泥经过机械脱水后含水率一般在 7 0 - 8 0 。正是由于有机污泥的高含水率，使其难以资源化利用。同时污泥含水率决 定了发热值的高低，污泥含水率太高不能产生有效热能，在流化床或混合燃料锅炉焚 烧的污泥需进一步脱水达到5 0 以上千度，并对废弃物进行分拣，才能产生有效热能 满足焚烧要求【1 6 】。所以有机污泥在进炉前必须进行预处理以降低含水率。 ( 2 ) 污泥的干化处理 污泥焚烧前必须进行污泥的干化处理，其主要目的是降低污泥的含水率，使其适 3 广东工业大学硕士学位论文 宜在焚烧炉中与其他助燃剂一起燃烧。污泥干化的形式主要有直接干化与间接干化两 种。直接干化法被大量采用，其燃烧设备向干化设备提供热风和烟气，污泥与热风和 烟气直接接触，在高温作用下污泥中的被蒸发、被降温的热风和烟气与蒸汽共同离开 干化设备。与此相对应的是间接干化法，由加热设备提供的蒸汽或热油首先加热容器， 再通过容器表面将热传递给污泥，污泥中的水分进而被蒸发【l 刀。 目前污泥的干化主要是利用焚烧炉或热电厂的烟气余热，该途径有利于实现以废 治废和节能减排的目的。以一些有机污泥为例，污泥干化后，绝干污泥的平均低位热 值为1 0 3 6 3 7k j k g ，相当于褐煤的热值，即使污泥的含固率为7 0 左右，其平均低位 热值也达到7 2 4 7 0 8k j k g 。污泥的热值与污泥中富含有机质有关【1 8 1 。 尽管污泥经过干化处理后有利于实现污泥的资源化，并且回收利用的能耗，但是 该工艺在运行过程中会产生大量的恶臭气体，影响厂房周边的卫生环境。同时该工艺 需要完善的配套设施，其造价与管理成本偏高，不适合在欠发达地区推广使用。 ( 3 ) 尾气处理 污泥经过焚烧后产生大量的尾气，其中包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物、二恶英 等物质，必须严格按照国家的相关标准对其进行处理并达标排放，使得尾气的处理技 。 术以及设备的要求相对较高。 综合来说，污泥焚烧是一种有效的污泥最终处置方法，它可破坏全部有机质，杀 灭一切病原体，并最大限度减少污泥体积，污泥处置速度快，不需长期储存，污泥可 就地焚烧，不需长距离运输，此法适用于所有城市污泥处置，但它的致命缺点是投资 庞大，运转费用高副1 9 j ，成本是其它处理处置工艺的2 - 4 倍 2 0 1 ，同时污泥焚烧技术在 我国起步较晚，技术尚未成熟，特别在某些领域缺乏基础性的研究。 1 3 污泥处理处置的现状及存在问题 1 3 1 污泥处理处置的现状 目前，我省城镇污水污泥的处理处置严重滞后，实行专业性处理的不足1 0 ，普 遍都依赖污水厂的末端处理，即在污泥排放的末端，设置机械压滤装置，将污泥的含 水率压滤到8 0 以下，然后外运，以填埋、堆放方式作最终处置，普遍未经无害化和 稳定化处理，资源化的程度更低。由于污泥回收利用成本较高，技术难度大，即便是 一些专业处理机构，也大都选择填埋作为最终消纳方式，少数也用作土地利用、建材 利用、农业利用或焚烧【2 l 】。 4 第一幸绪论 以东莞市为例，目前东莞市污水处理厂产生的污泥有三种处置方式：一是将污水 处理厂产生的大部分污泥自然堆放在东莞市丘陵地区的山谷，二是将少部分泥饼送往 填埋场填埋处理，三是将少量污泥运往堆肥场制造花卉用肥和园林绿化用土。 东莞市近年来经济发展迅速，但是市政基础设施的建设速度远远落后于经济发展 速度，全市至今没有建成一座标准的垃圾填埋场。全市现在正在使用的和即将填满的 简易填埋场和污泥堆放场大约有。1 6 0 多座，分布在全市3 2 个镇区的天然沟谷和废弃的 河道内。这些都必将成为潜在的环境污染源，势必将对东莞市的环境安全产生很大威 胁。 污水厂排放的污泥虽然经过厂内脱水，但含水率仍然较高，不仅自然堆放的污泥 产生的渗滤液污染周边水体，而且给垃圾填埋场的安全运行带来了困难。同时大量的 污泥胡乱堆弃，造成大气环境、土壤环境的二次污染和破坏，存在严重的环境安全隐 由【2 2 】 j l v o 1 3 2 污泥处理处置存在的问题 污水污泥是城市污水处理厂或工业废水处理后排出的、以弹性固体形态存在的生 物物料。含水8 0 ( 质量) ，具有一定流动性：其胶体状态会使污泥的水分难以脱除， 一 呈弹性固体状态，干燥后板结为坚硬的硬块；重金属含量较高导致农用存在风险，会 膨胀，腐败发臭，携带大量的对人体有害菌等。尽管污泥含有丰富的养分，但也含有 大量病原菌、寄生虫( 卵) ，铜、锌、等重金属、盐类以及多氯联苯等。污泥不经处理黟 会对环境造成危害，主要表现为： l 、厌氧腐败发臭，污染大气 其充分的水分和有机质在初步脱水后形成很好的厌氧消化环境，厌氧消化过程产 生大量的臭气污染环境，所以未经处理的污泥不能自然堆放。 污泥的胶体颗粒在经过充分厌氧后，剩余的无机质颗粒极小，沉淀后形成透水性 很差的粘土土质。这个性质会堵塞垃圾填埋厂的渗滤层，导致垃圾填埋厂无法正常运 行。 2 、胶体颗粒脱水失稳，板结 污泥的胶体颗粒具有很大的表面能，其表面能的相互吸引与双电层的相互排斥处 于平衡状态。固体含量达2 0 ( 质量) 时即为半固体状态，其中水分难以脱除，以至 于少量固体物质具有庞大的体积，堆放或填埋需消耗大量的土地资源。 广东工业大学硕士学位论文 在胶体失去水分而失去平衡时，其表面能吸附使颗粒聚集成致密的大颗粒，形成 板结现象。此现象会使未经处理的污泥脱水板结破坏土壤，失去耕作或绿化能力。 3 、重金属 污泥中重金属的种类和含量变化很大，无一定规律。主要取决于工业废水排入污 水处理厂的情况。污泥中的重金属一部