關(guān)于城市污水污泥處理與處置的技術(shù)研究與探索
1 概況
天津市是我國四大直轄市之一,是北方重要的工商業(yè)城市和內(nèi)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中心。改革開放以來,我市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,城市基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善。市政府十分重視城市環(huán)境建設(shè)和保護(hù),尤其是對水環(huán)境的治理與改善,近十多年來先后建成兩座大型城市污水處理廠(紀(jì)莊子、東郊),日處理規(guī)模達(dá)66萬m3污水,幾乎將市區(qū)1/2城市污水凈化處理,使天津市的城市污水處理,無論是處理率還是技術(shù)水平均列全國之首。從1984年至今兩座污水廠為天津市提供了19億m3的二級凈化水,取得了可觀的社會(huì)和環(huán)境效益,對減輕渤海灣的污染作出了重要的貢獻(xiàn)。
但是,在城市污水處理過程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的污水污泥,它容量大,不穩(wěn)定,易腐敗,有惡臭,如不加以妥善處理和處置,將造成堆放和排放區(qū)周圍環(huán)境嚴(yán)重的二次污染,更有甚者,將污水污泥任意施于農(nóng)業(yè),導(dǎo)致農(nóng)作物污染,土壤受到不可逆轉(zhuǎn)的中毒受害。
城市污水污泥既會(huì)造成污染,又可進(jìn)行綜合利用。污泥中所含的有機(jī)物是有效的生物能源,污泥中的有機(jī)物分解產(chǎn)生的腐殖質(zhì)可以改良土壤,避免板結(jié),而污泥中豐富的氮、磷、鉀等則是植物和農(nóng)作物生長不可缺少的營養(yǎng)物。干燥的污泥可產(chǎn)生16.65~20.93兆焦/t的熱能,是一種低熱值的燃料.當(dāng)今世界上,越來越多的人對“地球上的一切資源都是有限的”這一客觀存在的事實(shí)有了越來越深刻的認(rèn)識(shí),因此,污水污泥的處理處置與污泥資源化的相結(jié)合,必將成為城市污水污泥唯一的最終出路。一個(gè)城市污水處理廠、污泥處理處置不當(dāng)就不能夠充分發(fā)揮它消除污染保護(hù)環(huán)境的作用,也就明顯地削弱了污水處理廠的凈化功能。
2 污泥處置國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)
污泥處理與處置的目的主要有以下四個(gè)方面:
(1)減少污泥最終處置前的體積,以降低污泥處理及最終處置的費(fèi)用;
(2)通過處理使污泥穩(wěn)定化,最終處置后不再產(chǎn)生污泥的進(jìn)一步降解,從而避免產(chǎn)生二次污染;
(3)達(dá)到污泥的無害化與衛(wèi)生化;
(4)在處理污泥的同時(shí)達(dá)到變害為利、綜合利用、保護(hù)環(huán)境的目的,如產(chǎn)生沼氣等。
污泥穩(wěn)定化處置以厭氧消化為主,發(fā)達(dá)國家廣泛采用,歐美、日本、獨(dú)聯(lián)體等國家,用厭氧消化處理污泥占污泥量的一半以上。表1示出歐洲各個(gè)國家污泥處理方式所占比例,厭氧平均占58%,發(fā)達(dá)國家六十年代,對污水處理廠污泥處理處置系統(tǒng)的裝備已達(dá)到先進(jìn)的成套產(chǎn)業(yè)化水平,如污泥消化系統(tǒng)設(shè)備、污泥濃縮脫水設(shè)備、污泥干燥焚化設(shè)備、沼氣綜合利用設(shè)備、污泥高溫堆肥系統(tǒng)裝備以及污泥固化工業(yè)利用技術(shù)與設(shè)備,八十年代末又應(yīng)用濕式氧化技術(shù)處置污泥。我國城市污水處理廠污泥處理起步較晚,八十年代中期建設(shè)城市大型污水廠,污泥處理也采用中溫厭氧消化,引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也引進(jìn)了設(shè)備,尤其是借助國外貸款建設(shè)項(xiàng)目中,污泥處理系統(tǒng)裝備幾乎全部需要進(jìn)口。近十多年來,我國城市污水廠污泥處理技術(shù)和某些單項(xiàng)專用設(shè)備有較大發(fā)展,積累了中溫厭氧消化技術(shù)的豐富經(jīng)驗(yàn),而在污泥處置和最終出路方面尚屬試驗(yàn)研究階段。
污泥無害化主要包括殺死蟲卵,減少病菌和消除重金屬的污染,后者只能從上游污染源的嚴(yán)格控制來解決,污泥處置和綜合利用方法有填埋、焚燒、排海、制造建筑材料等途徑。表2列出歐洲各國污泥產(chǎn)量及處置方式所占比例。
據(jù)美國環(huán)保署估計(jì),美國15300個(gè)城市污水處理廠中,年產(chǎn)干固體污泥769萬噸,45%的污泥用于農(nóng)林業(yè),21%進(jìn)行填埋,30%用于投棄海洋。焚燒法由于能耗高,所以只占3%。原西德年產(chǎn)干污泥約200萬噸,農(nóng)田利用占32%,填埋占59%,焚燒占8%。日本55%的污泥進(jìn)行焚燒,35%的污泥進(jìn)行填埋,約9%的污泥進(jìn)行農(nóng)田利用。污泥排海處置,由于對海洋越來越高的要求,許多國家已停止使用。污泥焚燒以日本、德國、奧地利等國占比例高,一般大型污水廠污泥通過焚燒無害化,產(chǎn)生的熱能可回收利用,污泥減容減量化程度很高,但焚燒投資巨大,操作管理復(fù)雜,能耗和運(yùn)行費(fèi)均很高,近期內(nèi)我國還不能全面推廣采用。據(jù)報(bào)導(dǎo),日本擬研究污泥焚燒后殘?jiān)阼T成塊石堆砌的處置方法。總之,在大多數(shù)國家中,特別是發(fā)展中國家土地利用和填埋仍是污泥處置的主要途徑,而隨著可填埋范圍的日益減少,土地利用將是一個(gè)主要的發(fā)展方向。我國是一個(gè)發(fā)展中的國家,又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,城市污水污泥的土地利用應(yīng)是一項(xiàng)重要的途徑。
污泥的最終處置途徑:
污泥的土地利用已有多年歷史,主要包括污泥農(nóng)用,污泥用于森林與園藝、廢棄礦場等場地的改良等。污泥中含有豐富的有機(jī)物和N、P、K等營養(yǎng)元素以及植物生長必需的各種微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等,施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長。污泥的土地利用是一種安全積極的污泥處置方式。
盡管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn),但是,污泥中也含大量病原菌、寄生蟲(卵),以及銅、鋁、鋅、鉻、汞等重金屬和多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性元素等難降解的有毒有害物。一般來說,污泥要作土地處置必須經(jīng)無毒無害化處理后(污水處理過程的凈化和污泥高溫堆肥),才能作土地利用,否則,污泥中的有毒有害物會(huì)導(dǎo)致土壤或水體污染。
為此,歐美國家根據(jù)各自具體情況制定城市污泥土地利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。英國的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要有污泥中各項(xiàng)有毒有害物、pH指標(biāo)的測定,污泥無害化、衛(wèi)生化、穩(wěn)定化處理后各項(xiàng)指標(biāo)值,土地類型及其性質(zhì)的測定,處理后的污泥土地適用范圍。美國聯(lián)邦政府對城市污泥的土地利用有嚴(yán)格的規(guī)定,在《有機(jī)固體廢棄物(污泥部分)處置規(guī)定》中,將污泥分為A和B兩大類:經(jīng)脫水、高溫堆肥無菌化處理后,各項(xiàng)有毒有害物指標(biāo)達(dá)到環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)的為A類,可作肥料、園林植土、生活垃圾填埋坑覆蓋土等所有土地類型;經(jīng)脫水或部分脫水簡單處理的為B類污泥,只能林業(yè)用土,不能直接用于改良糧食作物耕地。
污泥農(nóng)用從我國具體情況來說是最為可行、最為現(xiàn)實(shí)的處置方式。其特點(diǎn)為:
(1)可大量處置污泥,原則上只要污泥達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就可用于農(nóng)田;
(2)污泥參與農(nóng)田的物質(zhì)循環(huán)過程,污泥中的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)及微量元素是良好的農(nóng)用肥料,對農(nóng)作物有增產(chǎn)作用;
(3)污泥中有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)可改善土壤結(jié)構(gòu),是良好的土壤改良劑;
(4)污泥農(nóng)業(yè)利用使生產(chǎn)費(fèi)用降低,適合我國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。
污泥農(nóng)用必須注意:
(1)嚴(yán)格控制污水廠污泥的有毒、有害物質(zhì)及病原微生物達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn);
(2)應(yīng)該特別注意污泥中重金屬的含量,根據(jù)其土壤背景值等情況,嚴(yán)格按照計(jì)算得到的污泥施用量進(jìn)行施用;
(3)一般來說某塊農(nóng)田使用污泥數(shù)量有一定限度,當(dāng)達(dá)到這一限度時(shí),污泥的農(nóng)用就應(yīng)停止一段時(shí)間后再繼續(xù)進(jìn)行;
(4)農(nóng)業(yè)利用應(yīng)在安全施用量之下控制使用,同時(shí)整個(gè)利用區(qū)應(yīng)該建立嚴(yán)密的使用、管理、監(jiān)測和監(jiān)控體系。關(guān)注區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、作物等等相關(guān)因子的狀態(tài)和變化,并根據(jù)發(fā)生的變化作出相應(yīng)的調(diào)整,使得污泥的農(nóng)用更加安全有效,促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
泥高溫堆肥技術(shù),其特點(diǎn)為:
(1)自身產(chǎn)生一定的熱量,并且高溫持續(xù)時(shí)間長,不需外加熱源,即可達(dá)到無害化;
污 (2)使纖維素這種難于降解的物質(zhì)分解,使堆肥物料有了較高程度的腐殖化,提高有效養(yǎng)分;
(3)基建費(fèi)用低、容易管理、設(shè)備簡單;
(4)產(chǎn)品無味無臭、質(zhì)地疏松、含水率低、容重小、便于運(yùn)輸施用和后續(xù)加工復(fù)混肥(商品肥)。
目前世界各國采用的方法有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)堆肥兩種,如自然堆肥法,圓柱形分格封閉堆肥法,滾筒堆肥法,豎立式多層反應(yīng)堆肥法以及條形靜態(tài)通風(fēng)等堆肥工藝,這些方法都在不斷發(fā)展和完善。美國八十年代初開發(fā)了比較完善的貝爾茨維爾好氧堆肥法,主要采用堆底穿孔管道通入空氣的方法,防止臭氣擴(kuò)散,比較安全衛(wèi)生。美國、德國、荷蘭等發(fā)達(dá)國家大多由污水廠出資,國家政府資助交專業(yè)公司承包產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營,堆肥產(chǎn)品作為商品出售。
污泥連續(xù)發(fā)酵工藝?yán)每焖侔l(fā)酵回轉(zhuǎn)倉完成中溫、高溫發(fā)酵工藝是目前國際上較為先進(jìn)也是較為普遍使用的處理方法。它具有高效、防臭、成品質(zhì)量高的特點(diǎn)。在美國、日本、歐洲廣為采用。例如:日本在1954年建成第一座污泥堆肥中心,到90年代末已建了35座。目前日本最大的堆肥廠在北海道的札幌市,發(fā)酵倉和生產(chǎn)線及袋裝產(chǎn)品很具規(guī)模,而且機(jī)械化、自動(dòng)化程度很高。丹諾(DANO)發(fā)酵器,是一種古老而現(xiàn)代的好氧發(fā)酵設(shè)備,開始用于城市垃圾的處理,后來這種方法被引用到污泥處理施用農(nóng)田。丹麥DANO公司的發(fā)酵器轉(zhuǎn)筒直徑3.5m,長度36m,德國Reinstal公司的發(fā)酵器,直徑3.75m,長度40m,還有直長達(dá)4~5m,長度60m以上的,如KM-102A型、KM-101型等。丹諾發(fā)酵倉污泥腐熟周期能達(dá)到3個(gè)晝夜以內(nèi),污泥的干燥技術(shù)常用于污泥焚燒的預(yù)處理,這在發(fā)達(dá)國家已較普遍。英國萬歷普廠引用了DANO公司的機(jī)械堆肥技術(shù)年產(chǎn)粉狀4萬噸。美國洛杉磯、佛羅里達(dá)、賓夕伐尼亞等地都建有同類的工廠。
我國近幾年在北京、天津、唐山、太原、深圳、大連、石家莊、淄博、秦皇島及俆州等城市,進(jìn)行污泥高溫堆肥、干燥制肥等方面的研究,取得了工藝技術(shù)方面的初步成果。天津市污水處理研究所在紀(jì)莊子污水處理廠污泥高溫堆肥的試驗(yàn)和研究在我國也是進(jìn)行的大量的工作,探索出一套少加甚至不加調(diào)節(jié)劑、工藝簡單、便于操作管理的污泥堆肥工藝,同時(shí)提出了工藝流程和技術(shù)參數(shù),為生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供技術(shù)依據(jù)。
將消化污泥或生污泥均勻混合,調(diào)至試驗(yàn)所要求的含水率,裝入堆肥試驗(yàn)反應(yīng)器。在反應(yīng)器內(nèi)的中間位置設(shè)置濕度計(jì)或熱電偶溫度巡檢儀,適當(dāng)位置設(shè)置取氣測氧裝置,以便隨時(shí)測定堆肥物料中濕度變化及O2、CO2含量變化。由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制通風(fēng)量,使用氣體分析儀測定堆肥層中瞬時(shí)氧含量。每天測定溫度3-5次,測定O2、CO2含量2-3次。定時(shí)取堆肥物料混合泥樣測定污泥含水率和有機(jī)分,待堆肥過程結(jié)束時(shí)進(jìn)行堆肥產(chǎn)品全分析,并測定大腸菌值和蛔蟲卵等衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)。試驗(yàn)中主要控制參數(shù)和測定項(xiàng)目如下:進(jìn)泥含水率的控制。調(diào)節(jié)進(jìn)泥含水率為50%-65%左右,研究不同的污泥干燥方式對堆肥工藝的影響。經(jīng)風(fēng)干含水率為20%-30%的污泥和脫水泥餅混合堆肥;經(jīng)風(fēng)干含水率為50%-60%的污泥直接堆肥;經(jīng)堆肥熟化后的產(chǎn)品與脫水污泥混合堆肥。污泥堆肥供氣量的控制??疾旃饬吭?0-50m3氣/(t·h)范圍內(nèi)對污泥堆肥工藝的影響,研究堆肥工藝的最佳供氣量,根據(jù)堆層溫度確定倒垛頻率和倒垛周期。
在發(fā)酵的過程中,適當(dāng)?shù)苟饪梢允苟逊饰锪匣旌系酶鼮榫鶆?,堆層表面和死區(qū)中未得到充分分解的有機(jī)物得到充分降解,同時(shí)倒垛還可以提高堆肥物料的孔隙率,有利于通風(fēng)供氧。
堆肥的周期即堆肥物料在發(fā)酵裝置內(nèi)的停留時(shí)間取決于堆肥產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定化無害化要求所需要的時(shí)間,可以用腐熟度的指標(biāo)確定堆肥周期。通過試驗(yàn)研究,堆層中的溫度經(jīng)50℃以上高溫持續(xù)5-7d以后,逐步下降40℃以下,堆層中的O2濃度可恢復(fù)到20%以上,CO2濃度在1.0%-2.0%以下,耗氧速率顯著降低,達(dá)到以上指標(biāo)后可以認(rèn)為污泥中可降解的有機(jī)物質(zhì)基本分解完全。
生污泥經(jīng)高溫堆肥處理,各種微生物的數(shù)量都有下降,其中以細(xì)菌、放線菌尤為顯著。由此可以認(rèn)為,隨著毒性有機(jī)物濃度的降低,微生物的數(shù)量也隨之下降,即微生物類群的數(shù)量變化與毒性有機(jī)物的含量呈正相關(guān)關(guān)系。消化污泥高溫堆肥整個(gè)過程中,發(fā)酵池內(nèi)微生物的數(shù)量變化均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,即前期(5-15d)較少,中期(0-5d)波動(dòng),后期(15-20d)增多;發(fā)酵條件下,細(xì)菌、放線菌和霉菌不僅都能生長,而且其數(shù)量變化的規(guī)律也同前述比較趨于一致。因此可以證明,毒性有機(jī)物的降解效果是以細(xì)菌、放線菌為主的微生物綜合作用結(jié)果。另外,還對高溫堆肥處理前后污泥中有機(jī)物的毒性進(jìn)行了研究。
以堆肥處理前、后消化污泥的提取液為試驗(yàn)液,以草履蟲為試驗(yàn)對象,進(jìn)行了綜合毒性研究。結(jié)果表明,兩者的半致死濃度相差近10倍,說明對毒性有機(jī)物的降解效果是顯著的。
北京密云污水處理廠,采用動(dòng)態(tài)污泥高溫發(fā)酵倉,已取得生產(chǎn)性試驗(yàn)初步成果。與化肥復(fù)混的商品有機(jī)肥已作為商品出售。深圳市沃綠肥料公司利用深圳浜河污水處理廠脫水泥餅,并輔以其他添加劑,生產(chǎn)出有機(jī)復(fù)合肥、菌肥,以散裝的顆粒肥投放市場,產(chǎn)品質(zhì)量符合國家和廣東省有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另售價(jià)600~800元/t;唐山市西郊污水廠靜態(tài)高溫堆肥已進(jìn)行了5~6年在生產(chǎn)設(shè)備方面近幾年有很大提高,并申報(bào)專利產(chǎn)品;大連市開發(fā)區(qū)第一污水處理廠富磷污泥脫水后經(jīng)干燥處理,大大減少了污泥容積(干燥設(shè)備采用DKRC型干燥機(jī)),便于堆放、填埋、貯存和進(jìn)一步利用,每噸干燥污泥生產(chǎn)成本約380元,其他城市如石家莊、太原、西安市等均作過污泥有機(jī)肥的試生產(chǎn)試驗(yàn)正在進(jìn)一步研究開拓市場,降低成本。達(dá)到規(guī)模、經(jīng)濟(jì),以取得合理的經(jīng)濟(jì)效益。
污泥填埋處置的基本方式是城市污泥經(jīng)過簡單的滅菌處理,直接傾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好處一是污泥無毒無害化處理成本低,不需要高度脫水(自然干化),二是既解決了污泥出路問題,又可以增加城市建設(shè)用地。
污泥的衛(wèi)生填埋始于60年代,是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā),經(jīng)過科學(xué)選址和必要的場地防護(hù)處理,具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法。到目前為止,已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是投資少、容量大、見效快。
然而,城市污泥衛(wèi)生填埋也存在許多問題,如填坑中含有各種有毒有害物經(jīng)雨水的浸蝕和滲漏作用污染地下水環(huán)境,這對以下下水為生活水源的地區(qū)來說是不安全衛(wèi)生問題。此外,適宜污泥填埋的場所因城市污泥大量的產(chǎn)出而顯得越來越有限。據(jù)一份關(guān)于污水污泥情況調(diào)查報(bào)告預(yù)測,到2005年,歐盟國家的污泥衛(wèi)生填埋場所僅能容納污泥總產(chǎn)量的17%。
所以說,污泥作衛(wèi)生填埋處理時(shí),除了要考慮城市周圍是否有適合填埋的低地或谷地之外,理應(yīng)考慮到環(huán)境衛(wèi)生問題。建設(shè)污泥衛(wèi)生填埋場如同生活垃圾衛(wèi)生填埋場一樣,地址須選擇在底基滲透系數(shù)低且地下水位不高的區(qū)域,填坑鋪設(shè)防滲性能好的材料,衛(wèi)生填埋場還應(yīng)配設(shè)滲濾液收集裝置及凈化設(shè)施。目前我國修建的衛(wèi)生填埋場中,都用高密度聚乙烯為防滲層,避免了對地下水源及土壤的二次污染。
1992年歐盟大約40%的污泥采用了填埋處置,由于污泥填埋對污泥的土力學(xué)性質(zhì)要求較高,需要大面積的場地和大量的運(yùn)輸費(fèi)用,地基需作防滲處理以免污染地下水等,近年來污泥填埋處置所占比例越來越小。美國環(huán)保局估計(jì),今后幾十年內(nèi)美國6500個(gè)填埋場將有5000個(gè)被關(guān)閉。與1984年相比,歐盟國家污泥填埋量增加了4%,但同期污泥總量卻增加了16%]。這意味著填埋并最終不能避免環(huán)境污染,而只是延緩了產(chǎn)生時(shí)間。
在污泥不能被農(nóng)用的情況下,污泥必須被填埋或焚燒。污泥填埋是歐洲,特別是希臘、德國、法國在前幾年中應(yīng)用得最廣的處置工藝。在將來的發(fā)展中填埋仍然是垃圾和污泥處置中不可避免的方法。對于不能資源化而須從使用循環(huán)中排出的廢物,填埋是目前唯一的最終處置途徑。污泥可與城市垃圾一起填埋或單一填埋。在現(xiàn)有的填埋場中填埋大量污泥在目前美國及德國中受到愈來愈大的阻力,這便增大了填理這一方法的可能性。因?yàn)閷τ谖勰嗟奶盥裨诓糠职l(fā)達(dá)國家的城鎮(zhèn)垃圾技術(shù)規(guī)范中有相應(yīng)的規(guī)定值。其中對污泥填埋能力規(guī)定了兩類重要參數(shù):
強(qiáng)度參數(shù):橫向剪切強(qiáng)度>25kN/m2
單軸壓強(qiáng)>50kN/m2
干固體中的有機(jī)物比例:
灼燒減量<3%Ⅰ類填埋場(惰性廢物填埋場)
灼燒減量<5%Ⅱ類填埋場(生活垃圾填埋場)
上述以灼燒減量規(guī)定的有機(jī)物的百分比含量意味著,污泥不經(jīng)過熱處理(焚燒)是不滿足填埋要求。
污泥焚燒處置的優(yōu)勢在于可以迅速和較大程度地使污泥達(dá)到減量化,近年來焚燒法由于采用了合適的,預(yù)處理工藝和焚燒手段,達(dá)到了污泥熱能的自持,并能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。由于其在惡劣的天氣條件下不需存儲(chǔ)設(shè)備。對于大城市因遠(yuǎn)離填埋場造成運(yùn)輸費(fèi)用高的場合,使用焚燒法處置可能是經(jīng)濟(jì)有效的。
城市污泥中含有大量的有機(jī)物和一定量的纖維素木質(zhì)素。脫水后的污泥發(fā)熱量約836KJ/kg,摻入適量的引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物配制成"合成燃料",可作工作爐窯或生活鍋爐的輔助燃料。這種處置方法有利也有弊,既解決了污泥的出路問題又充分地利用污泥中的能源,而且污泥不需要作滅病原菌的處理。但是,污泥中的重金屬卻隨著煙塵的擴(kuò)散而污染空氣。另一方面,污泥必須保證在比較低的含水率才能制作\"合成燃料\",因此污泥需要脫水。從目前的技術(shù)水平看,機(jī)械脫水成本比較高,自然脫水雖然成本低,但時(shí)間長占地大,而且涼曬期間,污泥中的腐臭氣污染空氣。
在歐盟,1992年污泥焚燒的比例為11%,美國為15%。1962年,德國建議并開始運(yùn)行了歐洲第一座污泥焚燒廠。過去20年中焚燒的污泥量大幅增加。需要焚燒的污泥中65%以上的污泥在流化床的焚燒爐中焚燒。
在所有的污泥處理中,焚燒方法產(chǎn)生的剩余物最少,焚燒的另一個(gè)優(yōu)越性在于無異味。其缺點(diǎn)是高成本和可能產(chǎn)生的污染(廢氣、噪聲、震動(dòng)、熱和輻射)。焚燒的成本是其他工藝的2-4倍。
因此焚燒主要在如下兩種情況中應(yīng)用:由于污泥的性質(zhì)或量大不能農(nóng)用;現(xiàn)有的填埋體積不足。
單一污泥焚燒時(shí),待處理的新鮮和消化的污泥在流化床焚燒爐、多層焚燒爐和多層流化床焚燒爐中焚燒,其中用得最多的是流化床焚燒爐。多年的經(jīng)驗(yàn)表明,與多層焚燒爐和多層流化床焚燒爐相比,流化床焚燒爐有突出的優(yōu)點(diǎn)。最大的優(yōu)越性在于:流化床焚燒的過程中無活動(dòng)部件,持續(xù)和間歇運(yùn)行中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,爐中的加熱和冷卻時(shí)間比多層流化床焚燒爐中短得多。此外流化床焚燒爐的耐火墻也簡單得多,無需金屬部件(例如多層床焚燒爐和多層流化床焚燒爐的中心軸)的冷卻。
污泥和垃圾混合焚燒是一種合理的處置途徑。在垃圾焚燒廠待焚燒的污泥應(yīng)預(yù)先脫水或先干燥?;旌戏贌闹饕獌?yōu)點(diǎn)在于:
(1)用費(fèi)用合理的工藝如離心機(jī)適度地預(yù)脫水即可;
(2)垃圾中蘊(yùn)藏的多余熱量可用于蒸發(fā)污泥水分,由此節(jié)約原能的消耗,在較大量的污泥處理中也是如此;
(3)蒸汽鍋爐、燃燒室及廢氣凈化設(shè)備同時(shí)使用于垃圾和污泥焚燒,可降低投資和運(yùn)行成本。
由于污泥含有不同性質(zhì)的物質(zhì),必須使污泥在垃圾中盡可能均勻分配。如果在焚燒前將污泥和垃圾在一個(gè)大滾筒中幾小時(shí)均相比,就可達(dá)到這個(gè)要求。脫水的污泥也可在振蕩干燥器中用垃圾燃燒的高溫?zé)煔飧稍铮缓笾苯庸倪M(jìn)燃燒室焚燒。燃燒溫度為800℃-1000℃。
由于焚燒工藝能較大幅度地減少重要的有害物質(zhì)和縮小廢物體積,將會(huì)具有愈來愈重要的意義。但其價(jià)格昂貴,也嚴(yán)重影響了在我國的處置使用。
污泥工業(yè)化利用有以下幾件:
(1)干污泥顆粒:發(fā)電廠燃料摻合料,污泥干餾提取焦油焦炭、燃料油和燃?xì)獾?/p>
(2)污泥燃燒灰:水泥添加劑,污泥磚、污泥陶粒等建筑材料。
(3)污泥細(xì)菌蛋白:制造蛋白塑料,膠合生化纖維板等。
(4)污泥氣:燃料,動(dòng)力燃料,制造四氯化碳、氫氰酴、有機(jī)玻璃樹脂、甲醛等化工產(chǎn)品。
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