污泥資源化技術(shù)簡介
作者:管理員發(fā)布于:2017-03-31 瀏覽次數(shù):
污泥資源化技術(shù)簡介
摘要:污泥處理技術(shù)大致可歸結(jié)為兩大類:一是拋棄型技術(shù),污泥作為廢物不利用;二是資源化技術(shù),充分利用污泥中的有用成分,實現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針,有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟,近年來得到廣泛關(guān)注。
污泥處理技術(shù)大致可歸結(jié)為兩大類:一是拋棄型技術(shù),污泥作為廢物不利用;二是資源化技術(shù),充分利用污泥中的有用成分,實現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針,有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟,近年來得到廣泛關(guān)注。
一、污泥堆肥
污泥中含有大量的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等植物需要的養(yǎng)分,其含量高于常用牛羊豬糞等農(nóng)家肥,可以與菜籽餅、棉籽餅等優(yōu)質(zhì)的有機農(nóng)肥相媲美。但是污泥中往往也含有有害成分,因此在土地利用之前,必須對污泥進行穩(wěn)定化、無害化處理,如好氧與厭氧消化、堆肥化等,其中堆肥化處理是較多采用的一種方法。
堆肥化是利用微生物的作用,將不穩(wěn)定的有機質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的有機質(zhì),并使揮發(fā)性有機質(zhì)含量降低,減少臭氣;物理性狀明顯改善(如水含量降低,呈疏松、分散、粒狀),便于貯存、運輸和使用;高溫堆肥還可以殺滅堆料中的病原菌、蟲卵和草籽,使堆肥產(chǎn)品更適合作為土壤改良劑和植物營養(yǎng)源。
我國農(nóng)村利用雜草、秸稈等和禽獸糞便混合,制成有機肥料的做法已有很長的歷史,但這種堆肥過程主要靠自然通風(fēng)或表面擴散向堆料供氧,由于供氧不充分,不能作為大規(guī)模處理處理、生產(chǎn)高質(zhì)量堆肥產(chǎn)品的手段?,F(xiàn)代堆肥化制好氧快速堆肥過程,污泥堆肥過程的主要技術(shù)措施比較復(fù)雜,主要包括:調(diào)整堆料的含水率和適當?shù)腃/N比;選擇填充料改變污泥的物理性狀;建立合適的通風(fēng)系統(tǒng);控制適宜的溫度和pH值等。
二、污泥消化制沼氣
污泥厭氧消化不僅是現(xiàn)在,而且也是未來應(yīng)用最為廣泛的污泥穩(wěn)定化工藝。厭氧消化較其他穩(wěn)定化工藝獲得廣泛應(yīng)用的原因是它具有如下優(yōu)點:
1 產(chǎn)生能量(甲烷),有時超過廢水處理過程所需的能量;
2 使最終需要處置的污泥體積減少30%~50%;
3 消化完全時,可消除惡臭;
4 殺死病原微生物,特別是高溫消化時
5 消化污泥容易脫水,含有有機肥效成分,適用于改良土壤。
但當處理廠規(guī)模較小,污泥數(shù)量少,綜合利用價值不大時,也可采用污泥好氧消化。它的主要優(yōu)點是:運行操作比較方便和穩(wěn)定、處理過程需排出的污泥量少。但運行費用大、能耗多。在具體工程實踐中,污泥處理采用哪種工藝,厭氧消化還是好氧消化,應(yīng)視具體情況而定,如污泥的數(shù)量、有無利用價值、運轉(zhuǎn)管理水平的要求、運行管理與能耗、處理場地大小等。有機污泥經(jīng)消化后,不僅有機污染物得到進一步的降解、穩(wěn)定和利用,而且污泥數(shù)量減少(在厭氧消化中,按體積計約減少1/2左右),污泥的生物穩(wěn)定性和脫水性能大為改善。這樣,有利于污泥再作進一步的處置。
三、污泥燃料化技術(shù)
隨著污泥量的不斷增加及污泥成分的變化,現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)逐漸不能滿足要求,例如燃燒含水率80%的污泥,每噸污泥(干基)的輔助燃料需消耗304~565L重油,能耗大;污泥填埋必須預(yù)先脫水到含水率至少小于70%,而達到這樣的含水率目前的污泥脫水技術(shù)需要消耗大量的藥劑,既增加了成本,也增加了污泥量;土地還原是目前污泥消納量最大的處理方法,但很多工業(yè)廢水中含有重金屬和有毒有害的有機物,不能作肥料或土壤改良劑。因此尋找一種適合處理所有污泥,又能利用污泥中有效成分,實現(xiàn)減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化的污泥處理技術(shù),是當前污泥處理技術(shù)研究開發(fā)的方向。污泥燃料化被認為是有望取代現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)最有前途的方法之一。
污泥燃料化方法目前有兩種,一種是污泥能量回收系統(tǒng),簡稱HERS法(Hyperion Energy System),第二種是污泥燃料化法,簡稱SF法(Sludge Fuel)。
(一)、HERS法
HERS法工藝流程如圖1所示。它是將剩余活性污泥和初沉池污泥分別進行厭氧消化,產(chǎn)生的消化氣經(jīng)過脫硫后,用作發(fā)電的燃料?;旌舷勰嗔帧㈦x心脫水至含水率80%,加入輕溶劑油,使其變成流動行漿液,送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā),然后經(jīng)過脫輕油,變成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。輕油再返回到前端做脫水污泥的流動媒體,污泥燃料燃燒產(chǎn)生的蒸汽一部分用來蒸發(fā)干燥污泥,多余用來蒸汽發(fā)電。
HERS法所用的物料是經(jīng)過機械脫水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸發(fā)法一般是用蒸發(fā)干燥法,不能獲得能量收益,而采用CG法可以有能量收益;污泥能量回收兩種方式,即厭氧產(chǎn)生消化氣和污泥燃燒產(chǎn)生熱能,然后以電力形式回收利用。
圖1 HERS法工藝流程
(二)、SF法
SF法工藝流程如圖2所示。它將未消化的混合污泥經(jīng)過機械脫水后,加入重油,調(diào)制成流動漿液送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā),然后經(jīng)過脫油,變成含水率約5%、含油率10%以下,熱值為23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流動介質(zhì)重復(fù)利用,污泥燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽,作為污泥干燥的熱源和發(fā)電,回收能量。
圖2 SF法工藝流程圖
HERS法與SF法不同,一是前者污泥先經(jīng)過消化,消化氣和蒸汽發(fā)電相結(jié)合回收能量。后者不經(jīng)過污泥熱值降低的消化過程,直接將生成污泥蒸發(fā)干燥制成燃料;二是HERS法使用的污泥流動媒體是輕質(zhì)溶劑油,黏度低,與含水率80%左右的污泥很難均勻混合,蒸發(fā)效率低,而SF法采用的是重油,與脫水污泥混合均勻。三是HERS法輕溶劑油回收率接近100%,而SF法重油回收率較低,流動介質(zhì)要不斷補充。
四、污泥的建材利用
污泥中除了有機物外往往還含有20~30%的無機物,主要是硅、鐵、鋁和鈣等。因此即使污泥焚燒去除了有機物,無機物仍以焚燒灰的形式存在,需要做填埋處置。如何充分利用污泥中的有機物和無機物污泥的建材利用是一種經(jīng)濟有效的資源化方法。
污泥的建材利用大致可歸結(jié)為以下方法:制輕質(zhì)陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃,生產(chǎn)水泥等,制磚已經(jīng)很少應(yīng)用。過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產(chǎn)各種建材,近年來,為了減少投資(建設(shè)焚燒爐),充分利用污泥自身的熱值,節(jié)省能耗,直接利用污泥作原料生產(chǎn)各種建材的技術(shù)已開發(fā)成功。
污泥制輕質(zhì)陶粒的方法按原料不同可分為兩種,一是用生污泥或厭氧發(fā)酵污泥的焚燒灰造粒后燒結(jié)。這種方法20世紀80年代已趨向成熟,并投入應(yīng)用。利用焚燒灰制輕質(zhì)陶粒需要單獨建設(shè)焚燒爐,污泥中的有機成分沒有得到有效利用。近年來開發(fā)了直接從脫水污泥制陶粒的新技術(shù)。
污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面,混凝土骨料及地下管道的襯墊材料。但是以往的技術(shù)均以污泥焚燒灰做原料,投資大,污泥自身的熱值得不到充分利用,成本高,阻礙了進一步推廣應(yīng)用。近年來開發(fā)了直接用污泥植被熔融材料的技術(shù),大大降低了投資和運行成本,提高了產(chǎn)品附加值。
我國是世界水泥第一生產(chǎn)大國,對照國外經(jīng)驗,利用生產(chǎn)水泥消納廢物的潛力很大。目前我國水泥工業(yè)利用廢物例還不到10%。水泥生產(chǎn)中利用廢物主要是高爐水渣、粉煤灰,副產(chǎn)品石膏、爐渣煙塵、舊橡膠輪胎等。近年來,日本利用城市垃圾(污泥)焚燒灰和下水道污泥為原料生產(chǎn)水泥獲得成功,用這種原料生產(chǎn)的水泥叫生態(tài)水泥,2001年已建成第一座生態(tài)水泥廠,年生產(chǎn)能力為11萬噸。一般認為污泥作為生產(chǎn)水泥原料時,其含量不得超過5%,按此估算,日本東京都污水處理廠的污泥可年產(chǎn)200萬噸生態(tài)水泥。由此可知,污泥生產(chǎn)水泥既是污泥資源化利用的重要途徑,也是行之有效的方法,已引起國內(nèi)外的高度重視。