污水处理技术工艺

我国城市剩余污泥的处置途径

近年来,城市污水处理水平明显提高,活性污泥法是一种广泛应用的处理技术,但它可以产生大量剩余污泥,同时也出现了剩余污泥处理不当造成的二次污染问题。调查表明,城市污水处理中剩余污泥大多是填埋污泥,受土地资源和环境的影响。因此,如何实现污泥的无害化、资源化和定量减量化是当前需要研究的热点问题之一。

1.城市剩余污泥的特征

剩余污泥是指污水处理过程中产生的固体、半固态和液态废物。它是污水处理厂的必然产物。它含有大量的有机质、丰富的氮磷等营养物质、重金属以及致病菌和致病菌。它往往伴随着恶臭气体,而且数量巨大,增长迅速,是解决城市垃圾问题的迫切需要。

1.1 污泥中的有机物

城市剩余污泥中有机质含量约为55~60等,其中氮、磷以有机状态存在,可缓慢释放,肥料效应具有长期作用。污泥中易降解的有机物:水溶液、半纤维素、粗蛋白。很难降解有机物:粗脂、纤维素、木质素。

1.2 污泥中的无机物

污泥除含有大量的氮、磷、钾等营养元素外,还富含Ca、Mg、Zn、Fe、B、Mo等多种微量元素。同时,城市污泥中含有Cu、Cd、Ni、Cr、Hg等多种重金属。在污水处理过程中,70%和90%的重金属元素通过吸附沉淀转移到剩余污泥中,这些重金属的毒性限制了污泥的农业利用。

2. 我国污泥处置方法

目前,我国污泥的处置方法主要有填埋场、海洋处理、焚烧等,但这些方法不能满足环境保护和可持续发展的要求。

2.1 填埋处理

污泥填埋场目前是中国应用最广泛的地区。中国污泥处理的大部分垃圾填埋场都是生活垃圾填埋场。污泥本身含水量过高,质地松散,容易造成垃圾渗滤液产生,垃圾填埋场土壤不稳定。埋层破裂的可能性增加。在我国城市污水处理厂产生的污泥机械脱水后,大部分污泥的含水率只能达到80%左右,不能满足污泥填埋标准的要求。随着中国的土地资源日益紧张,很难开辟新的垃圾填埋场。垃圾填埋处理不再是污泥的最佳出路。

2.2 海洋处理

海洋污泥处理是简单可行的,但这种方法并没有对污泥进行预处理,只利用海洋吸收污染物。这种处理方法容易造成海洋污染,威胁海洋生态系统和人类食物链,存在较大的隐患。世界各国正在逐步废除这种处理方法,以避免将来对海洋环境造成更大的危害。

2.3 污泥焚烧

污泥焚烧可以最大限度地实现污泥减量处理。与填埋和海洋处理相比,早期投资较大,后期运行管理要求较高,但焚烧法能最快、最彻底地实现污泥减量化。且处理后残渣较少,便于后续处理。但焚烧的缺点也是显而易见的,可能会有尾气污染,产生有毒气体,不是一种环保的处理方法。

3. 污泥资源化处置

除传统的处理方法外,污泥在其他行业的应用研究也逐渐增多,如制备蛋白质灭火剂、建筑砖等。这些研究为实现污泥资源化和减量化指明了方向。环境保护和可持续发展的理念已经实现。

3.1 制备污泥蛋白

剩余污泥中含有较多的蛋白质,可被酸、碱水解,制备水解蛋白(肽)。水解蛋白具有发泡性能,搅拌后通风可产生大量泡沫(具有灭火特性),如添加稳定剂、防腐剂、防冻剂等,可制成蛋白泡沫灭火剂。与传统的化学泡沫灭火剂、干粉灭火剂和动植物蛋白水解液灭火剂相比,该灭火剂具有制备成本低、无二次污染等优点。因此,发展剩余污泥减量、无害化、资源化技术具有重要的现实意义。

3.2 制备建筑用砖

污泥含有大量的无机物质,也可以作为处理后的建筑材料的原料。污泥砖制造有两种方法,一种是用干污泥直接制砖;另一种是用污泥焚烧灰砖。当直接从干燥污泥制砖时,应适当调整污泥的组成,使组成等于制砖粘土的化学成分。制砖粘土所需的化学成分为SiO2:56.8%~88.7%; Al2O3:4.0%~20.6%; Fe2O3:2.0%~6.6%; CaO:3%~13.1%; MgO:0.1%~0.6%;其他0至6.0%。污泥用于焚烧灰砖,焚烧灰的化学成分与制砖粘土的化学成分相当接近。在坯料中加入适量的粘土和硅砂。最合适的投配比是关于焚烧灰:粘土:硅砂= 100:50:(15-20)。由于污泥焚烧过程增加,成本增加,操作和管理难度增加。因此,通常使用干燥后的污泥。

3.3 制备PHA

聚羟基烷酸(PHA)是由某些细菌在非平衡生长条件下(如氮、磷缺乏)合成的一种细胞内储能储碳材料,可由纯微生物或混合微生物合成。PHA具有完全生物降解性、生物相容性和压电性等优良性能,是传统不降解塑料的理想替代品。剩余活性污泥通过向污泥中注入土源性PHA合成菌的方法产生PHA。采用生物浸出法去除污泥中的重金属,降低了污泥的致病性。污泥适合农田应用,实现剩余活性污泥的充分利用,避免二次污染,具有广阔的发展前景。

3.4 制造活性炭

"万洪云"用活性污泥处理废水过程中产生的好氧污泥和厌氧污泥制成活性碳。选择了最佳工艺条件,并对产品性能进行了进一步测试。实验结果表明,利用残留活性污泥制备活性炭的方法是可行的,在最佳条件下活性炭的吸附性能是令人满意的。

此外,也有关于污泥用于污泥燃烧、发电和水泥生产的文献研究,这些方法对于实现污泥资源化、减量化具有很好的作用。

4. 结语

污泥的处理和处置已成为环境综合处理中的一个新的难点和挑战。污泥产量在未来几年将大幅度提高,但目前我国的污泥处理和处置水平很低。传统的浓缩脱水后,污泥主要被处理,难以实现污泥的减量、稳定和无害化。资源需求,以及二次污染的环境和污水处理的正常运行困难。因此,如何以环保的方式处理污泥,实现污泥资源的回收,减少污泥的资源化,成为一项新的任务,是实现可持续发展的新课题。本文列举了对污泥资源化的一些研究成果,为实现污泥资源化和减少污泥资源化提供了新的方向。

我国城市剩余污泥的处置途径

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