馮國娜1 王長鵬2 呂輝3
(1、2 新鄉(xiāng)市排水工程有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453000;3 廈門水務(wù)集團(新鄉(xiāng))城建投資有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453000)
近年來水污染逐漸加重,已然成為需要迫切解決的市政問題。與此同時剩余污泥的處理也至關(guān)重要,只有通過先進的污泥處理技術(shù)才能對污泥實現(xiàn)有效處理,從而更好的解決水污染問題。
污水處理廠的污泥根據(jù)不同的水處理工藝,可分為初次沉淀污泥(來自初沉池),腐殖污泥(生物膜法沉降排放的污泥),剩余活性污泥(來自二沉池),消化污泥(經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生的污泥)等。對于不同來源的污水,甚至同一種污水采用不同的處理工藝,產(chǎn)生的污泥成分千差萬別。一般來說,生物活性污泥約由百分之六十五的有機物和百分之三十五的無機物組成,經(jīng)過消化作用,有三分之一至二分之一的有機物被分解,故消化污泥約含百分之四十的有機物和百分之六十無機物。
污泥中含有營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬離子、有毒有機物與微生物。我國部分生活污水設(shè)施未接入城市排水管網(wǎng)工程,造成我國城市污水廠污泥的有機物含量僅為37%遠低于發(fā)達國家的污泥有機物含量70%-80%。
目前常用的污泥處理方法有兩種:一是消化、脫水、干化;二是脫水、高溫干化。污泥最終處置方式主要有:污泥填埋、土地利用、焚燒與熱利用等。處置方法不同預(yù)處理要求不同,污泥的最終出路是部分或全部資源化利用或以某種形式回到環(huán)境中去。世界各國已越來越關(guān)注污泥的能源化、農(nóng)用資源化及制肥利用技術(shù),逐步淘汰并禁止污泥的投海處置方式。
各國將污泥處理處置作為污水處理系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)。隨著人口增長和城市化的進程,土地資源越來越匱乏,可供污泥填埋處理的場地非常有限。從長遠看常規(guī)填埋是不可循環(huán)的最終處置方式,其比例也在逐步下降。90 年代后期世界范圍污泥焚燒明顯增加,污泥資源化利用符合可持續(xù)發(fā)展方向。
“重水輕泥”是我國污水處理過程中普遍存在的現(xiàn)象,城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)雖快速發(fā)展,污泥處理處置行業(yè)卻發(fā)展緩慢,與污泥產(chǎn)量連續(xù)遞增的趨勢相背,并且污泥的有效處理處置效率較低,大量污泥沒有得到規(guī)范化的處理,直接造成了“二次污染”。
但污泥濃縮處置后可以作為制磚和水泥的原料,經(jīng)過適當(dāng)處理后可以作為肥料,焚燒后可以當(dāng)做能源發(fā)電。污泥具有環(huán)境危害性和資源性雙重屬性。所以要利用先進技術(shù)來處理污泥,做好污泥的資源化利用,發(fā)揮污泥的經(jīng)濟和社會效益。
全國現(xiàn)有的污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4。污泥的最終處置以簡單填埋和直接農(nóng)用為主,初步估計,污泥處置中,63%為土地填埋,堆肥農(nóng)用占13.5%,自然干化綜合利用為5.4%,焚燒占1.8%,露天堆肥和外運各占1.8%和14.4%。外運污泥不知去向,如果這部分污泥沒有得到妥善處置,對環(huán)境的危害是不言而喻的。因此,合理處置污水廠污泥,解決城鎮(zhèn)污泥的出路已成為非常緊迫的任務(wù)。
(一)就地處理處置。就地污泥處理強調(diào)污泥就近處理處置,在資金、場地等條件允許的前提下,在污水廠內(nèi)單獨建立污泥處理系統(tǒng),對污泥就地處理處置?;谥袊〕擎?zhèn)特點,應(yīng)考慮采用基建投資少、運行管理費用低、技術(shù)簡易高效的處理處置工藝。
(二)聯(lián)合處理處置。通過專門管路將給水污泥輸送到污水廠后,與污水污泥混合脫水一道處理處置。給水污泥脫水性能優(yōu)于污水污泥,可以起到調(diào)節(jié)作用,提高污泥的脫水性。
(三)集約處理處置。一般認為,當(dāng)城市污水處理廠在10 萬m3/d以上時,其污泥處理所需能量才能維持平衡。小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥量通常很少,污泥處理設(shè)施的建設(shè)和運行很難產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng),單獨設(shè)置污泥處理裝置,如硝化、干化、焚燒等方法,在技術(shù)經(jīng)濟上是否合理要充分比較。這種情況,進行集約處理處置是較好的方法。集約處理處置就是將污泥通過管道、船運、車運等方式集中在一起進行處理處置,形成規(guī)模效應(yīng),這樣可以降低單位污泥處理量的占地面積,便于對臭氣、噪聲采取更有效的處理方法,減少對周邊環(huán)境的影響,而且當(dāng)污泥采用硝化、干化、焚燒等工藝時,要求操作控制人員具有較高的素質(zhì),而采用集約化處理,可以減少人員,降低處理成本。
(一)衛(wèi)生填埋
衛(wèi)生填埋是指用過濾器或離心機進行污泥脫水并將脫水后的污泥進行土地填埋。污泥的填埋有兩種方式:1.單獨填埋;2.混合填埋,例如把污泥與城市生活垃圾混合后再進行填埋。衛(wèi)生填埋是大量消納污泥、快速改變城市環(huán)境衛(wèi)生面貌的重要方法。衛(wèi)生填埋區(qū)別于絕大部分污泥處置方法的一點是其日填埋量有很大的伸縮性。污泥被填埋后,在微生物以及其他物理、化學(xué)作用下,污泥逐漸被分解轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生滲濾液,釋放出填埋氣等,并最終達到穩(wěn)定化,對穩(wěn)定的污泥進行開采利用,騰出的空間可繼續(xù)用于填埋新污泥。
污泥填埋也存在許多問題。污泥作衛(wèi)生填埋處理時,要消耗大量的土地資源,還需要注意該處的地質(zhì),水文條件和土壤條件;污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)經(jīng)雨水的侵蝕和滲漏會污染地下水及大氣,由于污泥含水率較高,加劇了垃圾填埋場滲濾液的污染,大部分混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象。
(二)污泥焚燒
污泥焚燒是將污泥置入焚燒爐內(nèi),在過量空氣加入情況下,進行完全焚燒,使有機物全部碳化(重金屬離子不能被有效去除,沉積在焚燒灰中),使污泥迅速和較大程度地達到減量化,并且破壞全部有機質(zhì),殺死一切病原體,且不受天氣和地形等因素影響,對環(huán)境的適應(yīng)性強。污泥焚燒的一次性投資大、設(shè)備投資高、運轉(zhuǎn)費用高、有機物燃燒溫度低于850℃時產(chǎn)生二惡英等劇毒物質(zhì),需要對煙氣進行處理,此外焚燒還要消耗大量的能源,這些都限制了污泥焚燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
(三)土地利用及農(nóng)用
小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中含有豐富的有機物和N,P,K 等營養(yǎng)元素及植物所必需的各種微量元素,且與大城市污水廠相比,其重金屬含量相對較低,經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砗笥糜趶U棄礦場等場地的土壤改良,增加農(nóng)田、森林和園藝植物的營養(yǎng)是小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置的重要方向。目前我國污泥的土地利用比例約為44.8%,是污泥主要的處理、處置方式之一,目前污泥堆肥或制復(fù)混肥的處置方法比較多。堆肥是利用污泥的微生物進行發(fā)酵的過程。通過研究發(fā)現(xiàn)堆肥處理可鈍化污泥中的重金屬,降低其土地利用中重金屬的污染風(fēng)險,同時,開展城市污泥堆肥在園林綠化上的應(yīng)用,不僅拓寬其利用途徑和范圍,而且避免食物鏈污染的風(fēng)險。但是現(xiàn)在采用的堆肥處理系統(tǒng)普遍運行不穩(wěn)定,影響了堆肥質(zhì)量,導(dǎo)致有機肥的銷路不好,缺乏市場競爭力。特別是國內(nèi)的總體技術(shù)水平依然比較落后,過多偏向于引進國外的技術(shù),但國外的技術(shù)存在投資高、設(shè)備昂貴且復(fù)雜、維護困難、運行成本高、能耗偏大等缺點,因此需要加強堆肥成套技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)新和技術(shù)集成,解決產(chǎn)品的出路問題,減少對環(huán)境的污染,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
(四)建材利用
污泥的資源化利用是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的最終趨勢。污泥的建材利用主要包括以下出路:污泥制瀝青;污泥制磚;污泥制陶粒;污泥制生態(tài)水泥;污泥制混凝士;污泥制吸附劑等。但從經(jīng)濟和產(chǎn)品適用角度看,污泥制磚和制水泥是目前比較可行的建材利用方法。
通過上文,我們主要從污泥處理和污泥處置技術(shù)兩個大方面對于城鎮(zhèn)的污泥進行了探討和研究。經(jīng)過具體的了解,我們可以發(fā)現(xiàn)污泥中含有比較多的有機物和營養(yǎng)物質(zhì),城鎮(zhèn)污水處理廠可以通過使用不同的處理工藝和技術(shù),對存在的有機物和營養(yǎng)物質(zhì)進行分離,進而使用到土地上。因此,關(guān)于污泥的處理和處置技術(shù),我們應(yīng)該逐漸進行改善,使得污泥能夠?qū)崿F(xiàn)物盡其用的目的。