污泥处理与综合利用

1、3.8 污泥的综合利用一、“污泥”的概念二、“污泥”来源与分类三、污泥可能产生的环境问题四、我国城市废水处理厂污泥特点五、污泥的常规处理与处置方法1一、什么是污泥定义：由废水净化处理产生的液体或半固态液体。广义：包括栅渣、沉渣、浮渣、固体和生物固体。狭义：固体和生物固体，固体含量为0.25%-12%。2单元工艺污泥类型粗渣、沉渣或浮渣生物污泥化学或混凝沉淀消化和堆肥污泥物理处理生物处理化学处理焚烧余灰和干化污泥热处理或处置二、污泥的来源与分类（1）污泥的产生途径3（2） 污泥的分类按来源分为：初沉池污泥、剩余污泥（生污泥）、熟污泥和化学污泥。 按成分分为：有机和无机有机（易降解/难降解有机物、

2、病原菌、病毒、寄生虫卵、各种微生物、有毒物）。无机（重金属、无机盐、无机颗粒、N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe）。 按性质分为：亲水性和疏水性 接处理不同阶段分为:生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干燥污泥。4三、污泥可能产生的环境问题占用土地产生不良气味影响景观环境导致受纳水体富营养化疾病传播重金属污染有毒有机物质污染盐类效应5尽管污泥中含有大量养分，但也含有：大量病原体细菌、病毒，铜、锌、铬、汞等重金属；多氯联苯、放射性核素等难降解的有毒有害物质；盐类； 这些物质若不经妥善处置易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类身体健康。6疾病传播一般认为污泥中病原体对人和动物的污染途

3、径大致有4条：与污泥直接接触；通过食物链与污泥接触；水源被病原体污染；病原体首先污染了土壤，然后污染水体。7重金属污染在污水处理工程中，7090的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中，因此污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。由于重金属一般溶解度很小，性质较稳定、难去除，所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。89有机有害物质污染污水处理厂污泥中这些有机有害物质主要来源于化学工业，特别是与碳和氯有关的化学工业。虽然目前它们对植物的危害及植物的吸收情况尚不十分清楚，但这些有机有害物质进入动物和人体后，由于其会在皮下脂肪中积累并具有持久性，所以对某些器官和免疫系统会造成危害，并有可能致癌

4、和致畸。10世界卫生组织在1984年已将它们列入污水处理厂污泥须检测的物质。目前可确定的主要有机有害物质有：多环芳香族碳氢化合物、多氯代联苯、氯化二苯并二噁英、氯化二苯并呋喃、有机氯农药等。11盐分效应 污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率、破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收，导致植物叶子干枯，甚至对植物的根系造成直接伤害，所以对植物的生长不利。12四、我国城市废水处理厂污泥特点有机物含量低（50%，热值低）碳水化合物含量高C/N比例较适宜（消化效果好）pH值和酸碱度基本正常（总碱度约20 mg/L）重金属超标(影响污泥回用、污泥消化)。影响污泥性质的因素：废水水质废水/污泥处理工艺13五

5、、污泥的常规处理与处置方法一般原则：减量化、稳定化、无害化处理方法：好氧/厌氧消化、石灰水/生石灰处理、堆肥、氯气处理、辐射、巴氏消毒。处置方法：污泥填埋（技术成熟）；污泥池堆放；投海 ；干燥和焚烧（需肥旺季污泥干燥，需肥淡季污泥焚烧）；浓缩（重力法、气浮法）；脱水（需预调理）14污泥处理费用虽然污水处理过程中所产生的污泥体积比所处理废水体积小得多，但污泥处理的费用却非常昂贵。如采用活性污泥法处理废水，剩余活性污泥体积通常只占到处理废水体积1%以下，但传统的能较好解决污染问题的污泥处理工艺设施的投资却占到总投资的3040，处理费用约占污水处理厂总运行费用的2050。15六、污泥的资源化利用（1

6、）污泥资源化利用现状（2）污泥资源化利用意义（3）污泥资源化利用主要途径16污泥资源化利用现状 国外： 据调查资料统计，国外污水厂污泥或用于农林绿化，或焚烧处置，或投海疏散，另有很少部分及其他方式处置或利用。1983年日本污泥处置情况1984年欧盟各国污泥产量及其处置方式1998年世界各国城市污水处理厂污泥处置情况171819国内在我国，市政污泥处理和处置技术起步晚，与国外先进国家相比，污泥处理和处置还有一定差距。全国现有污水处理行业中有污泥稳定处理设施的还不到1/4，处理工艺和配套设施较为完善的还不到1/10，能够正常运行的为数不多。现有的污水处理厂，其污泥绝大部分都未得到妥善处置。污泥处置

7、已经成为污水处理厂设计、运行中必须优先考虑的重要环节。20我国传统的污泥处理处置存在基建投资大、负荷低、运行管理难度大、运行经验缺乏等问题。污泥稳定化处理的很少，大部分用于填埋或农用。图1.2为几种污泥处置技术在国内所占比例。2122 国内的污泥处置，即最终出路存在严重问题，从前图中可见仍有13.79的污泥没有任何处置，这将为环境带来巨大危害。 因此，我国当前面临的问题是尽快发展污泥无害化处置技术来解决不断增长的污水污泥对环境造成的危害问题。23（2）污泥资源化利用意义完善废水处理系统减少环境污染节约资源和能源24（3）污泥资源化利用主要途径（已工业化应用）污泥堆肥化污泥建材化污泥能源化25污

8、泥堆肥化（农林）污泥中除含有很多植物生长所需的有机营养物如腐殖质等外，同时还有许多植物生长所必需得微量元素，这些元素可以缓慢释放，具有高效性。因此，污泥是很好的土壤改良剂和肥料。典型生活污泥的养分情况如下：262728污泥中含有很多植物生长所需的无机营养物、有机腐殖质等。因此，污泥的土地利用能够有效改善土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长，是一种积极的污泥处置方式。其中污泥堆肥是最常采用的作为污泥资源化农用的处理方法。29污泥堆肥：污泥经过高温堆肥生物发酵后，将有机废物转化成稳定性较高的腐殖质，实现剩余污泥的无害化和资源化。堆肥过程：将污泥与调理剂（锯末、秸杆、树叶、粪便、垃圾）和膨胀剂（木

9、屑、秸秆、花生壳、玉米芯），在一定条件下（pH值、C/N、通气、水分、温度）进行好氧堆沏，其产物为Biosolid。污泥堆肥处理后，植物可利用形态养分增加，重金属的生物有效性降低。堆肥过程30施用方式 直接施用：以污泥复混肥（干燥后，按比例掺混化肥、粪便、草灰等）形式。效果评价：优于无机化肥，有助于作物增产；可提高土壤腐殖质、N、P，增加土壤中石灰含量，改善土壤理化性状。存在问题：卫生条件差、农用需注意适当的施用量、长距离运输成本增长迅速、未经造粒的污泥施肥劳动强度大。 31间接施用以堆肥污泥干燥及颗粒化后产品污泥肥料性状：无臭味，水分含量小于45%，颗粒状。效果评价：有效灭菌和寄生虫卵，减少

10、挥发性成分，降低重金属有效价态，提高植物可利用的速效养分含量存在问题：堆肥污泥的养分低于化肥，单位养分运输成本较高 32存在的问题尽管污泥的土地利用具有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但也存在病原菌扩散和重金属污染的潜在危险。为防止过量施用污泥对环境和作物造成危害，各国政府先后颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求。我国于1984年颁布了农用污泥中污染物控制标准，规定了用于农业的污泥有害物质的控制标准。该标准规定生污泥须经高温堆肥或消化处理后才能用于农田。33改进的污泥堆肥技术堆肥污泥加水后再干燥，造粒防止污泥粉末化；向富含N、P的剩余污泥中混入富含K的稻壳灰，共同堆肥；混入农业废

11、弃物（牛粪）共同堆肥。污泥中重金属脱除技术稀释、转化、固着、生物处理等方式螯合、酸化、浸滤、电迁移、生物淋滤污泥中盐分及难降解有机物脱除技术事先淋洗难降解有机物含量低，危害研究少污泥堆肥技术关键（出路）34堆肥技术的研究方向污水污泥的产量、质量、处置、利用现状污泥堆肥化的原理和最佳参数工艺性能、腐熟度和产品质量指标堆肥过程中重金属和难降解有机物的变化污泥堆肥设备科学施用方法环境问题、防治对策、标准和法规流行病学调查35（2）污泥能源化利用 污泥中含有大量的有机质，约占7080，因而脱水污泥发热量很高,这为其能源化利用提供了物质基础。 污泥的能源化利用主要有3种形式：厌氧消化制沼气焚烧回收热量低

12、温热解制油36厌氧消化制沼气 厌氧消化是减量和无害化的方法。近年来，国外正在竞相研究两相式污泥消化工艺。特点是根据污泥和固体的有机厌氧处理二阶段理论，构造并控制第一阶段生物反应器，将污泥中的有机物进行液化与酸性发酵，然后进入第二阶段的厌氧生物反应器进行碱式发酵，产生甲烷。37存在的问题与出路目前我国不但缺乏污水处理厂的建设资金，而且更缺乏处理厂的运行费用。而按我国目前的技术水平，利用沼气能够解决污水厂30的能源需求。因此，城市污水厂沼气的有效利用，不仅可以解决污泥的出路问题，而且对于节能和降低运行费用都有很大意义。38通过焚烧回收热量污泥中含有大量的有机物和部分纤维木质素，脱水后具有一定的热值

13、。污泥焚烧是指对脱水污泥或干燥后的污泥，依靠其自身的热值或辅助燃料，送入焚烧炉内进行热处理的过程。39技术优势 通过焚烧，污泥即可达到最大程度的减容，所有的病原物被杀灭，有毒物质被氧化，重金属活性降低，还可以通过热交换装置（如余热锅炉）回收热量，良好设计的焚烧炉不但能够自动运行，还能够提供多余的能量和电力，产生的蒸汽用来供热采暖或发电。40存在的问题与出路污泥的焚烧已有70年的发展历史。污泥焚烧成本较高，目前在经济发达国家应用较多。20世纪60年代，用作污泥焚烧的主要是多膛式焚烧炉。随着辅助燃料成本上升和更加严格的气体排放标准，多膛炉逐渐失去竞争力，促使流化床焚烧炉成为更受欢迎的焚烧装置。41

14、低温热解制油技术污泥低温炼油技术的最早报道可追溯到1939年的法国专利；到了20世纪70年代末，德国科学家基本弄清了低温炼油的转变机制；1983年，在加拿大建造了一个小规模的连续反应系统；90年代末，第一座工业规模的污泥炼油厂在澳大利亚废水处理厂建造。42工艺流程43技术优势技术的环境效益和资源化效益很可观，主要表现在：能有效控制重金属排放，来自污泥的重金属被钝化；可回收易利用、易储存的液体燃油；可破坏有机氯化物的生成，燃烧温度维持尽可能的低，可减少蒸汽中金属排放；占地面积小，运输材料负荷减少。44存在的主要问题目前的投资成本与运行维护成本均比较高。45（3）污泥的建材化利用污泥中除了有机物外

15、往往还含有20%30%的无机物，主要是硅、铁、铝和钙等。因此即使将污泥焚烧去除了有机物，无机物仍以焚烧灰的形式存在，需要做填埋处置。如何充分利用污泥中的有机物和无机物，污泥的建材利用是一种经济有效的资源化方法。污泥的建材化利用大致可以归纳为以下方法：制砖、制轻质陶粒、生产水泥等。46生态水泥利用生产水泥消纳废物的潜力很大。1990年日本水泥工业废物利用率占水泥原料的25，1999年上升为35，而我国水泥工业利用废物的比例小于10。近年来，日本利用城市垃圾（污泥）焚烧灰和下水道污泥为原料生产水泥获得成功，用这种原料生产的水泥叫做“生态水泥”，不仅减少了废弃物处理的负荷，还有效利用了资源和能源。2001年，已建成了世界上第一座“生态水泥厂”，47利用污泥做生态水泥原料有三种方式：一是直接用脱水污泥；二是干燥污泥、三是污泥焚烧灰。不管哪种方式关键是污泥中所含无机成分的组成必须符合生产水泥的要求。利用污泥做原料生产水泥时，主要解决污泥的贮存、生料的调配及恶臭的防治，确保生产出符合国家标准的水泥熟料。48（4）资源化技术（实验研究阶段）制造动物饲料（蛋白质、脂肪酸）作生物絮凝剂 制造活性炭（处理废水后，作燃料）回收石油化工原料（酮、苯系物）污泥焚烧灰分作土