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        污水處理廠污泥處置及利用研究

        2018-02-03 01:51:42
        中國資源綜合利用 2018年12期
        關(guān)鍵詞:污染利用

        張 娟

        (河北建投水務(wù)投資有限公司,石家莊 050000)

        在城市化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景下,我國累積了許多亟待解決的環(huán)境問題,其中污水處理就是當(dāng)下國家和社會(huì)關(guān)注的一個(gè)重要環(huán)境治理問題。然而,污泥作為污水處理的“副產(chǎn)品”,常常容易被忽視,一旦沒有得到妥善處理處置,就會(huì)誘發(fā)環(huán)境二次污染,造成資源浪費(fèi)[1]。因此,如何有效地處理、處置和利用污泥是當(dāng)前污水處理廠亟待解決的問題。

        1 污水處理廠污泥處置及利用的必要性

        在污水處理廠處理污水期間,污泥是最為主要的一種副產(chǎn)物,具有非常復(fù)雜的成分,產(chǎn)量和處置難度比較大。污泥含有比較多的重金屬等有害或有毒物質(zhì),容易因腐化產(chǎn)生較嚴(yán)重的臭味。如果沒有妥善處理污泥,任其隨意在外部堆放,那么勢必會(huì)給人類或自然環(huán)境造成巨大危害,具體表現(xiàn)如下。

        一是對水體造成污染。污泥中包含大量重金屬等有害物質(zhì),其在外部隨意擱置,可能會(huì)隨著地表徑流或降雨而滲透到地下,污染水體。二是對土壤造成污染。污泥中包含砷、鉻、酚、氰以及各種鹽類,其在土壤中的含量如果超過土壤本身凈化有害物質(zhì)的能力,就會(huì)對土壤環(huán)境造成污染,造成土壤板結(jié)等問題。三是對大氣環(huán)境造成污染。污泥容易因?yàn)楦瘑栴}而散發(fā)出嚴(yán)重的臭味,這主要是污泥產(chǎn)生了許多氨或硫化物等物質(zhì),進(jìn)而污染大氣環(huán)境,降低空氣質(zhì)量,甚至可能會(huì)腐蝕污水處理廠的各種設(shè)備。無論是哪種污染,最終的危害均會(huì)轉(zhuǎn)移到人類身上,影響人類健康。因此,為了減少污泥的上述危害,提升污泥資源的利用率,人們就必須科學(xué)地處理處置污泥。

        2 污水處理廠污泥處置的基本原則

        2.1 “四化”原則

        在對污泥處理和處置的過程中,“四化”原則是需要滿足的一項(xiàng)最基本原則,也是污泥污染治理以及再利用的重要基礎(chǔ),具體來說就是要做到資源化、穩(wěn)定化、減量化和無害化。其中,資源化是指要將污泥處理成可以繼續(xù)使用的資源;穩(wěn)定化是將污泥處理成不會(huì)繼續(xù)發(fā)生性質(zhì)變化的資源;減量化則是要通過污泥處理處置手段的運(yùn)用,減小污泥的整體體積;無害化是將污泥處理成不會(huì)對人體或環(huán)境造成危害的資源。

        2.2 經(jīng)濟(jì)性原則

        在污水處理廠處理和處置污泥的過程中,需要根據(jù)污泥的性質(zhì)以及總量等實(shí)際情況,選擇針對性的污泥處理方法和手段,但是不同的污泥處置方法所需要的設(shè)備或材料等有所不同,這決定了它們完成污泥處理所耗費(fèi)的成本會(huì)有所不同。針對這種情況,在選擇污泥處置手段時(shí),人們需要遵從經(jīng)濟(jì)性原則,力求在滿足污泥處理需求的基礎(chǔ)上,盡可能地降低污泥處置的整體成本,增加污泥處置的經(jīng)濟(jì)效益。

        2.3 因地制宜原則

        污泥處置技術(shù)種類繁多,不同的污泥處置技術(shù)適用于不同的環(huán)境條件或區(qū)域條件。所以,在選擇污泥處置手段時(shí),必須綜合考慮污水處理所在地的土地資源和氣候環(huán)境等因素,結(jié)合當(dāng)?shù)仃P(guān)于環(huán)境保護(hù)等方面的法律法規(guī)等,力求做到因地制宜,選擇最適宜污水處理地區(qū)的污水處置技術(shù)和手段。

        2.4 處置區(qū)域定處理原則

        根據(jù)污水處置區(qū)域的差異性,可以將污泥處置手段和方法劃分成兩種類型,即污水廠內(nèi)處置和污泥集中處置。這兩種污泥處置技術(shù)涉及不同的責(zé)任主體,其中污泥集中處置以政府相關(guān)部門為主體,由其依照城市發(fā)展規(guī)劃和要求來制定科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃或決策,之后綜合考慮其環(huán)境影響價(jià)值和經(jīng)濟(jì)性能等因素。而污水處理廠內(nèi)處置的主體是其自身,主要在場內(nèi)直接處理污泥,具體需要在對污水處理廠布局情況進(jìn)行考慮的同時(shí),考慮經(jīng)濟(jì)性等因素來制定污泥處理方案,這種污泥處置類型比集中處置更容易制定決策方案。

        3 污水處理廠污泥處理的常用技術(shù)

        3.1 污泥濃縮技術(shù)

        污泥濃縮是指借助重力法或氣浮法等方法,降低污泥中的含水率,使其黏稠化。在污水處理廠處理污泥時(shí),污泥具有較高的含水率,最高可達(dá)99%,但是經(jīng)過濃縮處理,其含水率可以降低到95%左右,同時(shí)其體積縮小4倍左右。經(jīng)過濃縮處理后,其中依舊有較多的有機(jī)物或病原體等物質(zhì),這時(shí)不可以直接排放處理后的污水,應(yīng)回流到污水處理環(huán)節(jié),同原污水進(jìn)行協(xié)同處理。濃縮處理污泥環(huán)節(jié)常用的技術(shù)主要包括離心法、重量法(沉降法)和氣浮法等,其中重力法最為常用。在選擇污泥處理法期間,要結(jié)合污泥的性質(zhì)和來源,科學(xué)制定污泥濃縮處理方案。比如,對于剩余污泥,一般適宜應(yīng)用氣浮法來進(jìn)行濃縮處理;對于初沉污泥或剩余污泥的混合污泥處理,適宜采用重力法。此外,在污泥濃縮處理中,如果需要處理大量污泥,適宜采取連續(xù)式操作方式,反之則適宜應(yīng)用間歇式操作方式。

        3.2 污泥消化技術(shù)

        污泥消化主要是在厭氧環(huán)境或好氧環(huán)境下,利用微生物來降解污泥中的各種有機(jī)物,使其轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定物質(zhì),從而更好地開展污泥處理運(yùn)輸工作或保存工作等,具體可以劃分成厭氧消化和好氧消化兩種類型。厭氧消化主要是在厭氧環(huán)境條件下,腐生細(xì)菌可以將污泥中的各種有機(jī)物分解成有機(jī)酸,之后由甲烷細(xì)菌等將有機(jī)酸進(jìn)一步分解成二氧化碳和甲烷。所以甲烷細(xì)菌和腐生細(xì)菌等的活躍情況會(huì)對這種污泥消化處理的效率和效果產(chǎn)生直接影響?;诖?,在采用污泥厭氧消化處理方式后,一般需要借助合理選擇攪拌方式或酸堿度控制來使相應(yīng)的細(xì)菌保持良好的活性,這樣可以更好地促進(jìn)厭氧消化處理。而好氧消化本質(zhì)就是利用污泥中好氧生物的新陳代謝,降低污泥中的有機(jī)質(zhì),降解率比較高,實(shí)際降解不會(huì)產(chǎn)生臭氣,但是該種處理方式有較高的運(yùn)營成本,同時(shí)會(huì)受到溫度等環(huán)境條件影響,所以該種消化處理技術(shù)不適宜那些規(guī)模比較大的污泥處理中[2]。

        3.3 污泥脫水技術(shù)

        污泥脫水處理是指對于消化處理或濃縮處理后的流態(tài)污泥,采取恰當(dāng)?shù)拿撍侄魏头椒ǎ柚鶳AM等調(diào)質(zhì)劑,使其轉(zhuǎn)化為固態(tài)或半固態(tài)泥餅狀物質(zhì)。由于受到污泥性質(zhì)和脫水設(shè)施等因素的影響,污泥含水率在脫水處理后可以降低到55%。然后進(jìn)行再脫水處理,污泥含水率可以降低到10%左右,這就是污泥干化處理。污泥常用脫水技術(shù)包括自然干化法、機(jī)械脫水法和造粒法等,前兩種主要適用于常規(guī)污泥處理,對于應(yīng)用混凝沉淀法處理后的污泥進(jìn)行脫水處理,造粒法效果更加顯著。以機(jī)械脫水法為例,其主要包括離心法和過濾法等。其中,過濾法是通過網(wǎng)濾布或金屬絲構(gòu)成的過濾層來過濾流態(tài)污泥中的水分;離心法則是借助離心機(jī)所產(chǎn)生的離心力,排出污泥中的水分。

        3.4 污泥高干脫水技術(shù)

        在常規(guī)脫水后,污泥的含水率一般會(huì)控制在80%左右,這時(shí)選擇復(fù)配藥劑構(gòu)成污泥調(diào)質(zhì)劑,借助板框脫水機(jī)進(jìn)行污泥高干脫水處理,可以將其含水率控制在50%左右,這樣可以對污泥性狀進(jìn)行改善,減少后續(xù)污泥處置的設(shè)備投資等總處理成本。當(dāng)下,國內(nèi)有關(guān)污泥高干脫水技術(shù)的研究和應(yīng)用還有待深入,如對其他主流的污泥處理方式進(jìn)行繼續(xù)改進(jìn)和完善等、降低污泥采用熱干化處理時(shí)的能耗等。

        4 污水處理廠污泥處置及利用的常用技術(shù)

        4.1 棄置技術(shù)

        4.1.1 衛(wèi)生填埋技術(shù)

        該種污泥處置及利用技術(shù)在我國應(yīng)用較多,具有見效快和成本低等優(yōu)勢,但是占地面積較大,同時(shí)場地周邊會(huì)散發(fā)惡臭味,滲濾液也會(huì)污染地下水源。隨著我國污水處理廠污水處理量的增加,污泥處理量也不斷增加,這使得那些適用于污泥填埋的場地越發(fā)有限,限制了該種污泥處置技術(shù)的應(yīng)用。另外,填埋場會(huì)釋放甲烷這種易爆炸氣體,所以要做好安全防護(hù),避免因?yàn)榉雷o(hù)不到位而誘發(fā)火災(zāi)或爆炸。針對這種污泥處置技術(shù),人們需要結(jié)合周邊的實(shí)際情況,科學(xué)制定污泥處置方案,確保污泥處置的可行性,同時(shí)要積極采取其他污泥處置技術(shù)來降低該技術(shù)的使用率[3]。

        4.1.2 焚燒技術(shù)

        污泥中包含大量有機(jī)質(zhì),所以可以采取焚燒方式來進(jìn)行處理。人們一般可以應(yīng)用單一焚燒方式,即要在專門的焚燒爐中投入待處置的污泥,或者可以將污泥和污泥衍生燃料以及其他可燃物進(jìn)行混合焚燒,達(dá)到降解污泥中有機(jī)質(zhì)、去除污泥中水分、殺滅各種病原體和降低污泥體積的目的。污泥焚燒技術(shù)的優(yōu)勢主要是可以快速、大量地實(shí)現(xiàn)污泥減量化,有效降低其內(nèi)部重金屬等有害物質(zhì)的含量,使其在進(jìn)行填埋處理或其他利用時(shí)不會(huì)引發(fā)二次污染,它是一種污泥處理處置最徹底的技術(shù),主要適用于開闊地區(qū)的污泥處理。但是,應(yīng)用期間也會(huì)生成大量有毒氣體或煙灰爐渣等,會(huì)在一定程度上造成環(huán)境污染,且污泥焚燒設(shè)備購置和運(yùn)行等耗費(fèi)較多,所以經(jīng)濟(jì)成本較高。

        4.2 回收利用技術(shù)

        4.2.1 土地利用技術(shù)

        土地利用技術(shù)主要是將污泥用作改良土壤,增加土壤肥力的重要材料[4]。比如,將污泥應(yīng)用于綠化園藝、森林或農(nóng)業(yè)種植等中,直接當(dāng)作一種改善土壤肥力的肥料來使用,這主要是由于經(jīng)過科學(xué)處理和處置的污泥富含氮、磷、鉀等關(guān)鍵營養(yǎng)元素、微量元素以及有機(jī)物等,其對于消除土壤板結(jié)、增加作物產(chǎn)量等具有重要意義。需要注意的是,對于土地利用中所用的污泥,必須經(jīng)過高溫堆肥等無毒化處理,確保有效消除其中存在的重金屬、寄生蟲、病原菌等有毒有害物質(zhì),否則可能會(huì)因?yàn)樘幚聿划?dāng)而造成土壤板結(jié)。

        4.2.2 工業(yè)利用技術(shù)

        在工業(yè)利用污泥中,建材利用是最為常見的一種利用方式,具體就是將污泥的燃燒灰應(yīng)用于水泥混凝土、磚頭、瀝青以及陶粒等建筑材料的生產(chǎn)中或者用于活性炭制作等[5]。污泥磷含量較高,所以污泥適宜制作水泥或磚塊等熔點(diǎn)低的建筑材料,但是考慮到其使用性能,其不適宜應(yīng)用于對材料質(zhì)量要求較高的高層建筑中,尤其不可應(yīng)用于飲水工程中,否則容易危害人體健康。此外,在工業(yè)應(yīng)用污泥時(shí),發(fā)電廠可以將其作為燃料的重要摻合料。例如,污泥經(jīng)過干餾化處理后,人們通過提取可以得到燃?xì)?、燃料油、焦炭和焦油等,這對于提升污泥的利用率,減少其填埋或直接放置造成的土地占用等具有重要意義,真正實(shí)現(xiàn)了變廢為寶、循環(huán)利用,非常符合當(dāng)下我國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),所以具有很強(qiáng)的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

        5 結(jié)論

        在處理污水處理廠污泥時(shí),人們需要本著“四化”原則等處理原則,結(jié)合污泥性質(zhì)和用途等,靈活選擇恰當(dāng)?shù)奈勰嗵幚?、處置及利用技術(shù),同時(shí)需要強(qiáng)化各種污泥處置及利用方法應(yīng)用中的精細(xì)化管理,確保可以不斷提升污泥處置及利用的有效性,減少其對環(huán)境的污染,提升資源利用率。

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