学年论文《污泥的无害化资源利用》.doc

琼州学院理工学院学年论文题目： 污泥的无害化资源利用 姓 名： XXX 学 号： 12345657890 专 业： 环境工程 年 级： 08 指导教师： xxx 完成日期： 年 月 日污泥的无害化资源利用Xx（琼州学院理工学院08届环境工程2班，海南，572200） 摘要: 城市污泥的产量随着污水处理量的增加而急剧增加。污泥的无害化资源利用日益受到社会的关注。本文对城市污泥的分类、性质、中国传统污泥处理方法及存在问题和污泥的无害化资源化利用进行了分析，对污泥处理的先进技术做了介绍，得出绿色资源化利用是城市污泥处理的发展趋势，并展望了其巨大的发展潜力。关键词: 城市污泥； 处理；资源化；新技术Abstract: The productivity of municipal sludge increases dramatically along the sewage process increation . the sludge harmless and resource utilization gets increasingly attention of the society. This paper analyzed the characteristics , the chinese traditional treatment methods of municipal sludge and the present problems , the sludge harmless and resource utilization. The advanced technology of sludge treatment were introduced. The green recycling would be the trend of urban sludge disposal,and its huge development potential was prospected. Key words: Municipal sludge;Treatment;Comprehensive utilization ;New technology近年来，随着社会经济的快速发展，环境污染日益严重。作为水环境治理的重要组成部分城市污水处理得到社会高度重视，污水处理率大幅提高。然而，在污水处理率不断提高，水污染问题得到有效控制的同时，污水处理厂污泥的产生量也急剧增加，产生的越来越多的城市污泥给城市环境带来的问题。目前，我国已建成并运转的城市污水处理厂427余座，年处理能力为113.6108m3生活污水1。与此同时，污水处理厂将产生大量污泥。据统计资料2，英、美两国在过去的几年中，污泥量每年增加510，年产干污泥分别达到1.7106t和9106t。我国每年产生的城市污水污泥达1亿吨以上3（湿污泥）。污泥的不合理处置污染周围环境和地下水源的同时也浪费了大量的资源。因此，城市污水处理厂污泥的无害化资源利用已引起了越来越多的关注和研究。1 污泥的概述1.1污泥的定义在城市污水的处理过程中，必然产生的大量的污泥（sludge），污泥通常是指主要由各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物。1995年，世界水环境组织为了准确地反映绝大多数污水污泥具有重新利用的价值，将污泥（sludge）更名为“生物固体（biosolids）”，其确切含义是：“一种能够有效利用的富含有机质的城市污染产生物4”。但是我国一直沿用原有的污泥名称。1.2污泥的分类按照污水的来源可分为生活污水处理厂的污泥和工业废水处理厂污泥其中生活污水污泥中有机物的含量一般相对较高，重金属等污染物的浓度一般相对较低；工业废水污泥的特性受工业性质影响较大，其中含有的有机物和各种污染物的成分较多，较复杂，差异性较大。1.3污泥的性质污泥成分很复杂，它包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质。简单的说，污泥是污水中的固体物质。污泥的主要特征是含水率高（可达99以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶质状液体状态。污泥中含有植物生长所需要的氮、磷、钾等营养元素以及维持植物正常生长发育的多种微量元素和能改良土壤结构的有机物及腐殖质；所含的有机物和腐殖质也是一种有价值的有机肥料5。同时也含有多种病原菌、寄生虫卵、重金属及某些难降解的有机物。由于污水来源，污水处理工艺及季节的不同，污泥的组成差异较大。污泥中有机质含量因季节中微生物含量变化，夏低冬高6。2 中国传统污泥处理方法及存在问题目前，国内外针对污泥的处置与处理技术种类较多，但常用污泥的处置方式主要有：填埋、焚烧、农业利用、投海等。2.1 卫生填埋城市污泥经过简单的灭菌处理直接倾倒于低地或谷地制造人工平原是污泥填埋处置的基本方式。由于填埋占地多，导致资源的损失；同时，渗滤液污染地下水以及存在后处理费用等问题,卫生填埋要求的标准越来越高。许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。1992年欧盟大约40%的污泥采用填埋处置7,8，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，例如英国污泥填埋比例由1980年的27%下降到1995年的10%。2.2 焚烧处理焚烧是利用污泥中有机成分较高、具有一定热值等特点来处置污泥的，从而使有机物全部碳化，杀灭病原体，最大限度的减少污泥体积。它存在以下弊端：投资和操作费用较高，计划实施较困难，焚烧产生的气体若控制不当可能会产生有毒物质和二次污染。在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上，欧盟也在10%以上。在我国由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到广泛应用。2.3 农业利用9由于污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等植物生长所需要的营养元素，因此，城市污泥土地利用是可行的。但城市污泥中含有大量病原体、寄生虫卵以及Cu、As、Pb、Hg等重金属和难降解的有机污染物等有害成分，因此土地利用有一定的风险。世界各国对污泥的土地利用规定和做法不尽相同，没有统一的标准，多国都制定适合本国的污泥农用标准，对重金属、病原体、因营养物质等都有一定标准和限制。2.4 投海投海是利用水体消纳污泥。此法并不能从根本上解决环境问题，反而也造成了海洋污染，对海洋生态系统和人类食物链已造成威胁。美国于1988年已禁止污泥海洋倾倒，并于1991年全面加以禁止；日本对污泥的海洋投弃做了严格的规定；中国政府于1994年2月20日起不在海上处置工业废物和污水污泥。3. 污泥的无害资源化利用从经济的健康发展、资源的合理开发利用、城市生态环境的保护等方面来看，城市污泥处置的理想出路应该是资源化利用，加强城市污泥资源化利用的研究与实践，解决污泥处置中的难题，避免城市生态环境污染，节约处置费用，变废为宝，使之具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，是可持续发展的必然要求。3.1污泥的农业资源化污泥的合理有效的农用是污泥资源化的一条可行之路，也是解决环境污染问题的合理方法。城市污泥不仅含有大量的有机质同时含有氮、磷、钾等植物生长所必须的无机盐养料，合理利用能够改良土壤结构、增加土壤肥力、 促进作物生长。3.11污泥堆肥污泥堆肥10是在一定控制条件下，利用微生物将有机物转化为较为稳定的腐殖质过程。这一过程可以杀灭污泥中的病原菌、寄生虫卵和病毒，提高土壤肥力。污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等,研究表明11,12，施用污泥或污泥堆肥栽种水稻、玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物，植株的生长状况、产量和品质明显比不施肥好，与施用化肥或优质农家肥相当，甚至更好。施用污泥或污泥堆肥能明显改善土壤的物理性质，如有利于团粒的形成和提高团粒的水稳定性和保水能力等。施用污泥或污泥堆肥，还能明显改善土壤的化学性质，如能显著地提高土壤磷、钾（全量和有效态）和有机质的含量等在城市园林绿化中，施用污泥或污泥堆肥，绿化效果相当显著，与施化肥或其它商品有机肥相比，效果相当甚至更好。树高、灌木的花期、开花量(数量及大小)等都明显增大。由于城市污水厂污泥中含有某些有毒有害物质和病原体、寄生虫卵等，因此污泥土地利用时应注意以下三个主要问题：污泥中重金属（Pb、Zn、Cr、Hg、Ni等）能否造成土壤及作物的二次污染，通过食物链进入人体13；污泥中的病毒病原体、寄生虫卵能否对环境和公共卫生造成影响；氮、磷等物质浓度过高是否会造成地下水污染。3.2 污泥的建材资源化利用以污泥作为配料建材利用，可将其中的有毒有害物质分解或固化，使“二次污染”的风险降至最小，又可实现资源、能源的充分利用，对于重金属含量偏高、不宜农用的污泥是一种有效的处理方式，是变废物为再生资源的另一有效途径，具有很广阔的前景。3.21 污泥制水泥水泥是现在工业建筑用材中用量最大的，目前全世界的水泥年产量年产量达20多亿吨，中国约占一半，世界年产量第一。 污泥中的无机物成分与水泥中的无机物成分相似尤其是混凝法处理废水的污泥中含有大量的Al、Fe等成分，是建筑材料可用的添加剂。不过在作为建筑材料之前，有关强度的提高凝结特性和长期稳定性还需进一步研究。另外，成本高，而且人们对产品的安全产生忧虑，仅在日本等国有少量投产14。3.22 污泥制陶粒轻质陶粒一般可做路基、混凝土骨料、无土栽培材料使用，还可做滤料和生物载体等。污泥制轻质陶粒的方法按原料不同可以分为两种，一是用生活污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造粒后烧结，这种方法20世纪80年代已趋成熟，并投入应用。利用焚烧灰制轻质陶粒需要单独建设焚烧炉，污泥中的有机成分没有得到有效利用。近年来开发了直接从脱水污泥制陶粒的新技术15。3.23 污泥制砖以污泥焚烧灰作为单一原料制造非承重的地砖，不用加人大量粘土，制作工艺也与一般制砖工艺相差较大。研究发现，下水道污泥可压制成普通的建筑用“生态砖”。这种污泥生态砖是在黏土砖中混入10%污泥，并在900条件下烧制，可达到最佳效果。这种方法不仅处理了污泥，还在烧制过程将有毒重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌和有机物，而且这种砖完全没有异味16。3.24 污泥制微晶玻璃微晶玻璃类似人造大理石，可以作为建筑内外装饰材料应用。生产微晶玻璃的原料目前常用污泥焚烧灰，沉砂池的沉砂和废混凝土。原料调整后，熔融温度控制在1 4001 500。熔融物放置一定时间，然后注入模具中成型，随温度的降低生成晶核（FeS），再加热处理，促使晶体成长。热处理后自然冷却，得到各种形状的微晶玻璃。3.3 污泥能源化利用3.31污泥制沼气污泥制沼气是利用污泥的厌氧消化，产生60%至70%的甲烷的沼气，含有（2100025000 kJ/m3 ），1 m3气体约相当于1 kg煤，可以作为能源。保存运输方便，是一种清洁燃料。污水厂用污泥气发电可降低电耗和运行费用。3.32污泥制油把含水率为65%的干污泥在隔绝空气下，加热升温450左右，在催化剂作用下把污泥中的有机物转化为碳氢化合物，其性质与柴油相似。目前加拿大正在进行中试实验，澳大利亚Perth也正在建造利用热化学方法将污泥制油的工厂15。3.33污泥燃烧发电美国Hyder环保公司提出了一种将污泥（已经机械脱水过）首先进行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电的综合系统。和焚烧系统相比，全年处理9.5万t干污泥，可节省资金60%17。3.4 污泥的其他利用近年来，随着人们对污泥处理的重视，一些新的污泥处理方法不断问世，如：污泥改制吸附剂、动物饲料、可降解塑料、污泥构筑湿地、制备蛋白质泡沫灭火剂等，但这些方法还不成熟，需要进一步实践和验证。4 污泥处理的新技术当前国内外各污水处理厂的污泥处理方法主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等18。这些方法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足，于是又有一些新的污泥处理方法被应用到实践中。4.1污泥湿式氧化法湿式空气氧化技术(WO法)是将污泥置于密闭反应器中，在高温高压条件下通入空气或氧气作氧化剂，按浸没燃烧原理使污泥中有机物氧化分解，将有机物转化为无机物的过程。该法主要适用于处理各种难降解的有机污泥19，缺点是设备复杂，运行和维护费用高。4.2膜生物反应器膜生物反应器是指将膜分离技术中的膜系统与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新工艺。膜生物反应器中污泥的停留时间很长，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料价格问题限制了该方法的推广应用。4.3污泥酸化污泥酸化是基于剩余污泥有机物含量高的特点而开发的处理方法。其基本原理是将剩余污泥水解酸化后返回到废水处理系统中一同代谢，从而达到减少或基本无污泥排放的目的，该方法正处于探索阶段。5 展望城市污泥如果处理不当进入环境，会对周围环境造成一定的危害。城市污泥的处理方法多种多样，我们应根据污泥量，污泥性质，重金属含量等具体情况作具体分析；同时，要考虑环境生态，经济效益，处理成本，技术发展趋势等因素，还要积极探索污泥处理的新方法，新技术，新工艺。从长远观点来看，搞好污泥的处理处置及其无害化，资源化利用符合中国保护环境，节约资源，可持续发展的要求，也是世界各国共同重视的问题。参考文献1 李季，吴为中.国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析.污泥处理处置技术及装置，2003，114 2 Davis，R.D.The impact of EU and UK environmental pressures on the future of sludgetreatment and disposal.Water Environ.Manage，1996，10（2）.65693 韦朝海，陈传好.污泥处理、处置与利用的研究现状分析.J.城市环境与城市生态，1998，11（4）：10134 Lee D.J:生物固体的调理与脱水，.迈向新世纪的有机废弃物管理与利用策略，M.南京农业大学编，2000年9月5 姚舜华.消化脱水污泥处置与利用的探讨.中国市政工程，1994，（4）：46506 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