【《污水处理厂污泥处置技术发展研究的国内外文献综述》6900字】

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8污泥类是我国城镇公共污水处理厂用于污水处理排放的一些衍生有机污染物，成分相当复杂，有一些含水率比较高、有气味恶臭、有毒或者有害气体等多重污染危害特性，如污泥不立即进行充分有效及时的化学处理与处置操作而直接随意丢弃排放大气或集中堆埋，将会造成对污染土壤植被和城镇地下水资源造成更加严重地污染，同时也同样会直接带来有毒恶臭病菌扩散等污染[27]。污泥氧化焚烧主要的技术工艺条件一般是需要污泥在相对极高的缺氧温度环境气氛中循环进行，在污泥反应炉膛中必须注入大量充足数量的高浓度氧气，并能够让高浓度污泥氧气进行无氧燃烧氧化反应，将焚烧污泥过程中积累的土壤有机质最终转化还原为含二氧化氮，二氧化碳甲烷等其它对生活环境也基本几乎没有明显危害作用的污染气体，且污泥焚烧时最终分离得到污泥的焚烧产物中主要有机成分必须是污泥烟气与灰渣。因此通过上述工艺我们可以看出，污泥经过焚烧处理后能够将污泥中的有机物进行充分分解，且在高温的条件下能够彻底杀死有害病菌，从而杜绝了污泥中不同种类生物对环境和人类所造成的危害，而且处理的最终产物相比于原来未处理的污泥体积相比，只有1/10大小，因此综上所述，干化焚烧的实际应用意义较高，且对环境也较为友好[24]。污泥垃圾填埋场是指土壤淤泥体在向地下输送污水处理与运输污泥过程中自然沉积和形成固体的泥状物质，这种固体物质一般中是以大量天然挥发性有机物盐团为主要的固体成分，含水率通常比较低高，富含有多种的各类无机天然无机有毒物质及一些有害无机固体物质。污泥填埋场的处理填埋方法通常有人工单独的填埋处理方式和机械填埋及混合物料的机械填埋及处理方法两种最基本填埋方式。单独污泥的混合填埋的处理工艺在国内当前和国内市场都并不太特别和常用，脱水式污泥填埋场是与城市其他的生活垃圾填埋场进行混合填埋的混合填埋处理技术主要是指针对在国内的目前的城市污泥垃圾处理中传统的单一污泥的混合污泥混合填埋处理的技术方式，污泥颗粒在进入污泥填埋场处理后一般首先要经过和其它填埋的垃圾堆一起碾压及覆土压实等分层碾压方法然后进行多层堆,然后再在上面进行二次碾压。污泥颗粒集中填埋后的生物处理技术方法应用比较多简单、易行、成本低且对工程适应性会更的强[25]厌氧堆肥是指由厌氧兼性缺氧微生物在无氧条件下将有机制转化为CH4、CO2、H2S等无机质的过程。该降解过程又分为水解，酸化过程和亚酸性发酵等阶段，以及产乙酸甲烷阶段，期间通过细胞外酶直接将一些大分子有机物水解而成一些小微分子物质，然后通过在产甲氢产乙酸菌等的酶作用条件下，进一步的将使其直接转化分解为脂肪酸，氢气甲烷等,最后是在产乙酸甲烷菌等的酶作用下，这些产物被还原成CH4，并去除并虫卵和病毒，实现无害化处理。但是厌氧堆肥的周期长且伴随着臭味的产生。污泥高温厌氧消化处理是一种目前为我国工业最主要常用到的工业污泥的稳定氧化处理技术工艺，一般分类有中温氧消化处理和污泥高温消化。厌氧消化过程包括水解阶段、酸化阶段、产碳氢、产乙酸阶段和产甲烷阶段。然而微生物胞器外的聚合物体和细胞壁则限制住了微生物细胞腔内可溶性有机物酶的大量释放，降低了蛋白质水解酶速率。目前,用于微生物提高细胞厌氧性消化分解效率方法的生化预处理设备有很多,如热碱、生物反应器及生物超声等。腐殖质亦可能有促进酸化、产二氢氧或乙酸、产氧化甲烷过程发生的极微弱的可能,但其本身对水解甲烷过程产生的强烈抑制效果是可肯定的、显著的、难以完全逆转的[10]。厌氧消化过程中会产生沼渣、沼液处理难度大，对技术和设备的要求较高，系统操作复杂[26]。在能确保周围空气能完全正常流通并且无污染排放的理想条件情况下，污泥好富氧堆肥采用的这一二项无害化处理新技术既将确保能够安全有效的在通过各种化学微生物作用因子的交叉联合共同作用情况下能够对周围这些受有机化合物污染的废弃物直接进行快速有效地化学生物活性降解，同时它们又都能够同时直接作用使周围其中部分有机物的降解和转化并降解成为一些相对比较稳定并且无毒环保的有机固体腐殖质。在进行此处静置的过程中，再根据需要分别将多种的外加剂也都可以按照它们各自的一定的比例的一定的比例均匀地分散加入在了其中。加入后分散的这多种的外加剂也还都可以再拆分成了另外的两种，一种则主要作用是作为生物的调理剂，另一种作用则可以是用作膨胀剂。调理剂则是主要使用原料秸秆是秸秆由稻壳、秸秆叶类等原料充分加热腐熟或发酵脱水以后干燥而自然形成后的一次堆肥产物，使得秸秆堆体表面上的秸秆含水率才会再次得到了一次较有效程度地的降低或处理;而秸秆膨胀剂中的主要组成材料也是加入了到了玉米芯、锯末等微生物活性类物质，从而又使得能够进一步的使秸秆堆体土中含有的水分和孔隙微生物分解率的含量进一步大大地得到增加，促使污泥堆在体内释放的恶臭气体能够和与外界空气的顺利接触交换。污泥堆肥主要是利用将废弃污泥与调理剂肥料按其一定重量比例加以混合，在较合理有效的室内通风或供需氧作用下，通过多种微生物之间的交换发酵来将废旧污泥垃圾进行一次性无害化、减耗量化的处理。市政污泥堆肥产物基质中一般含有相当大量有机质的生物腐殖质层以及其他植物维持生长和所需养分的必需营养元素，可以迅速改善废弃土壤基质的物理性质，提高土壤肥力。这两一处理方式目前在欧美、日本等西方发达国家也已经初步得到进行了相当充分成功的科学探索验证和工程实践，在日本国内也正在逐步演变成为今后市政污泥深度处理工程的最主流方式[12]。污泥要施用腐熟好的增效氧堆肥在发酵生产的整个机械操作生产过程中主要都是要有的如下的4个重要技术步骤，分别为是为污泥发酵进行升温、消毒分解及消毒杀菌、降温及脱水以及腐熟。堆肥工作开始初期，外加剂使用及新添加新化肥后的化肥添加的量大小等问题要格外注意采用科学配比合理分配适宜的各种肥料比例以及后期还特别需要特别注意保持足够较小面积的通风量，这些前两个重要条件才是缺一不可，为各种土壤微生物健康快速有序的快速成长及繁殖提供了一个最为安全适宜有效的最佳生存与繁殖条件。微生物繁殖就是生物在生长繁殖的这个漫长过程中频繁剧烈地生长活动，分解出某些可溶性有机物，使堆料反应器地面上的地表温度突然发生了大幅度地上升，温度超过55°C后，能够有效抑制堆体内的微生物的活动频率，此时的嗜热菌类也会开始出现大量寄生活动。嗜热菌体最早期主要能够起的到的就是消毒杀作用也主要就是它可以快速对与堆积于体内各处的与热环境相关的如病原菌芽孢子等及多种的有害的病原物质等有机物进行快速消灭或彻底杀活；而且当病原有机物的初步氧化分解等过程开始完成之时，温度也随之开始会出现了逐渐的缓慢的下降等阶段；待地表温度逐步稳定而降临到温度约在40°C时，堆体土壤又逐步进入土壤完全充分腐熟及脱水浓缩的最后阶段，整个土堆肥周期至此完成。好氧堆肥也是当下最常用的堆肥工艺之一。主要功能是指人们以焚烧污泥来作为主要原料以制造各类建筑材料，从而最终达到大幅度节约了资源环境和使用土地，大量用于消纳大量污泥废弃物的经济目的。且此法可将污泥中的有毒有害成分分解和固化，使二次污染风险降至最小[11]。土地再利用一直被学术界认为土地是房地产最经济有较大发展与潜力最好的房地产处置变现方式。这种污泥处置应用方式实际上是在把污泥资源化应用于废弃农田、园林、与管路的绿化、林地、草地、市政道路绿化、育苗用基质处理及被严重风扰动地区的废弃土地植被修复处理与农田生态的恢复改造等领域[26]。浓缩和脱水是指用水在常温下去除污泥渣中残存的最后一部分水分，以适当增加水固体含量等的方法（一般包括：重力浓缩，欺负浓缩和机械浓缩）[10]，污泥自动浓缩和脱水的技术可以实现通过借助重力原理和机械方式自动去除污泥液中多余的和部分水分物质并有效减小沉淀体积,经脱水浓缩后污泥含水率可由99%以上降至94%-96%,进一步经脱水可降至80%左右[26]。浓缩脱水各技术对比表见1.1。表1.1浓缩脱水技术对比根据欧盟统计局提供的数据，2012年冬季以来年生产污泥处理量未超过一十万吨以下的欧洲国家约有14个。除葡萄牙之外(33.38%)之外，还有比利时之外(68.26%)之外，还有匈牙利(70.71%)，其余四个国家的污泥无害处理与处置的比例一般都稳定在约80%和以上,远显著高于我国(17.95-28.71%)[3]。图1.1欧洲各国污泥处置方式由图可知，比利时，瑞士，和荷兰等地均主要以垃圾焚烧厂为主，其中的荷兰则已经能够达到了100%以上的垃圾焚烧厂处置效率(CHP热电联产)，焚烧煤灰则可经过人工填埋，用作城市道路建材原料填埋等处理方式才能得到其最终有效处置，至于法国，以及葡萄牙等，和英国等则是以厌氧消化处理后的污泥以农用废渣为主；堆肥则在瑞典，捷克等国的比例均较高。（1）美国的污泥处置现状在美国，污泥通常被称为生物质固体，通常根据应用不同分为A，B两类。他们则更加地注重怎样通过污水减量化技术和废水稳定化处理来降低处理污泥。传统方式的污泥堆肥技术由于使用成本要求较高，恶臭问题严重，目前它正在逐渐的被好氧水消化法或污泥堆垛和干燥的工艺方式代替。503法规定出了污泥土地的利用，填埋处理和露天焚烧的三个主要最终废物处置的出路，目前中国约仍有近50%左右的污泥可作污泥土地利用[4]。据初步估计，截至到了2015年，美国项目预计每年还会再产生约会有价值1384万t污泥的干制污泥，其中还有约有687万t污泥最终无法得以完全资源化重回再利用292万t的污泥量(21.10%)都会再通过污泥厌氧和消化方式得到大幅减少(产沼气,CHP热电联产)，395t(28.54%)用于多种土地利用中(农用、园林、肥料等)；其余的约697万t的污泥则需要通过人工填埋处理(混合或单独)处理，焚烧，等一些其他处置方式以得到最终处置，作为一项潜在重要的化石能源及应用资源，用于污泥填埋处理或混合焚烧处置的污泥比例已经有所下降[5]。（2）韩国的污泥处置现状韩国自2008年禁止污泥投海以来，热干化和焚烧逐步成为主流工艺，且在韩国有很多水泥厂将污泥焚烧灰添加到水泥，将其作为水泥的主要原料之一。截至预计到的2014年，韩国项目的干熟制酸污泥年产量规模总计已约已达到了371.83吨t，污泥的集中回收处置与资源化率将均能达到了约100%。除大约有的1%的左右污泥进行到了对陆地废弃物的直接填埋，29%以上的污泥进行到了生物焚烧化处理过程外，污泥资源利用的综合外在资源生物利用率已平均已经达到了每年约达69.9%，主要转化形式有包括碳化、固化、腐熟燃料化、干燥燃料化等(火电厂辅助燃料)及水泥原料化处理等(水泥原料)等。（3）日本的污泥处置现状日本人多地少，可用的土地利用资源相对匮乏，随着污水收集管网的完善，污水和污泥量迅速增加，污泥处理处置主要以焚烧和建筑材料利用为主，土地利用与填埋占比很少。日本从上世纪九十年代就推广使用污泥热干化和污泥焚烧技术，并将污泥焚烧灰用于建材使用。日本政府针对污泥的处置再利用发布了大区域的污泥处理和资源使用方案，无害化污泥应用于园林绿化或农田；焚烧污泥后将污泥渣用于制造水泥或制成建筑原料；利用焚烧污泥燃烧发电，供热。在日本污泥无害化主要采用堆肥技术，污泥肥料在日本具有一定的竞争力。随着对污染元素研究的深入，日本对原有污泥处理处置技术路线进行了调整，焚烧后资源化利用逐渐加大，并且污泥的土地利用资源化比例稳步升高[6]。截至2016年末，日本污水收集处理系统的普及率达到全国人口78.3%，干污泥年产生量约为234万t，其中72%得以回用。日本的污泥焚烧后用于建材（制水泥、砖、陶瓷）等的比例达到49.05%[7]。有研究结果表明，我国的污泥自然填埋与处置已占污泥所有填埋处置三种方式比例的超过65%，自然干化法和焚烧方法分别各占约6%和近3%。生态环境部公布的数据显示，我国污泥产量较多的城市为上海，杭州和北京等发到地区。北京市主要的污泥处理方法为土地利用，且土地利用方式占80%以上，填埋处置逐渐被土地利用所取代，上海市的污泥处置以填埋为主;杭州市的污泥近年来从主要是污泥填埋处理后的污泥直接处置资源化使用处理方式开始转变为污泥在进行焚烧处理后可以直接使用对其进行焚烧炉灰体处置进行污泥资源化利用[8]。国家发改委“水十条”公告明确地指出了污水处理技术处置方案实施期间产生废水的工业污泥还应按规定进行污染物稳定化,无害化利用和其他资源化综合处理方法处置,并将通过国家禁止或无害化污泥处理等方式将处置出水质或不达标农田污泥处理的农业污泥废水直接处理进入生产农户耕地,从而完全能够实现保障农业有机污水处理厂产品原料的稳定优质和全量回收与最终安全和有序化处置,处理整个生产经营过程污泥处理和最终后续废水处置各个生产作业环节过程均完全不会发生导致或对整个水环境系统的产生任何严重和二次源污染[8]。我国通常采用的处置方法有土地利用、焚烧、卫生填埋等。图1.2污泥处理处置流程图目前的我国城市污水与先进发达国家存在的最大差距主要就体现在我国污泥深度处理行业起步过晚，处理设备工艺还不十分完整，污泥生物处理生产技术十分落后，污泥生化处理设施管理科学化水平太低，污泥资源化处理建设投资产业化水平比较低等五个方面[9]。随着我国的城镇化程度不断加深，国家相关政策的印发，如国务院国务院文印发实施的规划《“和21268221规划”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》纲要中即指出，实施“十二五”工程期间的各项规划建设项目任务目标主要为，新增城镇污水处理规模约4569万立方米/日，升级及改造工业污水处理规模达2611万立方米/日，新建城镇污泥集中处理装置规模达到518万吨/年，新建城区污水的再生回收利用管网设施规模是2675万立方米/日。国家发改委国务院办公厅工业资源和社会保障住房城乡环境保护部转发建设部省委办公厅有关印发实施方案征求意见结果的批复公告《省政府在全省十三五环保行动计划和全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》印发方案批复中同时还进一步指出，要力争使十三五发展计划启动期间在全省内新增城市各类市政污水处理设施规模限制在每年5022万立方米以上人民币标准/公顷日，新增含油污泥类污泥(以含水率80%计)的无害化处理污泥日处理能力设备规模可超过6.01万吨/日[13]。根据住房建设部中华人民共和国住房资源保护和建设规划城乡委员会办公室建设部等文件中的部分统计数据，截至到至2019年底，全国污水处理厂已经建成投产的新建项目数量约已为约4129个座，累计建成总需处理入城污水量也仅为年约为656.5亿立方米，年污泥处置的污泥产量也达为3923万吨或以上(含水率80%)，所以对我国目前城镇处理生活的污水量日益地增长，污水处理系统设备运行的各项设计工艺指标要求和设计年能力处理量会逐渐的增高，污泥的处置能力的规模产量需求也将自然也是要求的越来越的越来越大，污泥水的科学处理设计和安全处置设计将也越发地变得越来越迫在眉睫复杂和严格。污泥处理是城市污水作为国内传统生活污水处理利用方法后的一类重要工艺副产物，富集并处理掉了其它各类工业污水类含有的多种易污染性物质(重金属、难降解有机物、持久性有机物等)和各种重要营养物质(C、N、P等),源头上具有资源和污染的双重属性。污泥中的所需含有的氧气资源的来源十分丰富有种类很多几只可以通过直接利用通过厌氧发酵和微生物消化等