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三种典型污泥处理工艺环境影响分析

日期:2019-03-09 22:53

  北极星水处理网讯:现行污泥处理工艺主要包括好氧发酵技术、厌氧发酵技术、焚烧技术等。通过列举北京、天津、河北典型污泥处理厂的案例,从采用工艺、可处理最佳污泥种类、处理规模、投资及产生的主要污染物等方面,比较了3种污泥处理技术的环境影响和投资费用等指标。

  污泥是指在污水处理过程中产生的半固体或固态物质,不包括栅渣、浮渣和沉砂。污泥性质主要包括物理性质、化学性质和卫生学指标等方面,污泥性质是选择污泥处理处置工艺的重要依据。污泥的物理性质主要有含水率、比阻等指标;化学性质包括挥发分、植物营养成分、热值、重金属含量等;卫生学指标主要包括细菌总数、粪大肠菌群数、寄生虫卵含量等。

  城镇污水处理厂污泥是污水处理的产物,主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。每1.0×104m3污水经处理后污泥产生量 (按含水率

  80%计) 一般为5~10t,具体产生量取决于排水体制、进水水质、污水及污泥处理工艺等因素。

  我国现阶段污泥处理的主要方法中,污泥农用约占44.83%,土地填埋约占 31.03%,焚烧处理占3.45%,其他处理约占6.90%,未经处理约占13.79%。由于大部分污水污泥处理不到位,直接农用会导致土壤或水体污染。另外随着城市化进程的不断加快和环保要求的逐渐严格,适宜填埋污泥的场地越来越少。

  好氧发酵通常是指高温好氧发酵,是通过好氧微生物的生物代谢作用,使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。代谢过程中产生能量,可使堆料层温度升高至55℃以上,可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽,并使水分蒸发,实现污泥稳定化、无害化、减量化。基本反应如下:

  北京某污泥厂采用“快速好氧堆肥 + 深度脱水”的工艺路线,并对脱水后的污泥进行烘干造粒,制成产品,出泥含水率为20%~45%,可用作农用肥田和园林绿化等。随着国家产业政策的倾斜,好氧发酵技术将成为解决城市污泥处理的主流工艺。

  1) 中温厌氧消化:温度维持在35±2℃,固体停留时间应大于20d,有机物容积负荷一般为2.0~4.0kg/(m3·d),有机物分解率可达到35%~45%,产气率一般为0.75~1.10m3/kg。

  2) 高温厌氧消化:温度控制在 (55±2) ℃,适合嗜热产甲烷菌生产。有机物分解速度快,可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。一般情况下,

  有机物分解率可达到35%~45%,停留时间可缩短至10~15d。缺点是能量消耗较大,运行费用较高,系统操作要求高。实际应用案例:天津某污泥处理厂,其工艺流程如图2所示。

  天津某污泥处理厂采用“中温厌氧消化 + 板框脱水 + 热干化”的处理工艺,污泥厌氧消化产生的沼气生产热水和蒸汽作为该项目污泥干化的热源,实现了资源的有效利用。

  污泥焚烧是一种高温热处理技术,它以过量的空气与被处理的污泥在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,使污泥中的全部有机质、病原体在800~1200 ℃的高温下发生氧化、热解而被破坏。同时,污泥焚烧还能最大限度地减少污泥的体积,焚烧残渣仅为原有体积的10%左右。污泥焚烧的同时产生了大量的二次污染物,如灰渣中重金属的富集、二恶英以及酸性气体等。

  干化至含水率为38%的污泥与辅助燃煤混配后通过给料装置送入流化床焚烧炉内。污泥焚烧炉炉膛内的整体温度保持在1100 ℃以上,停留时间2S以上。焚烧后污泥和煤释放出来的热能被锅炉吸收,转化为蒸汽的热能,送到汽轮机内推动汽轮发电机组做功发电,部分蒸汽供给厂区冬季用热。

  本研究涉及的污泥处理工艺有好氧发酵技术、厌氧消化技术、焚烧技术,其环境影响分析比较见表1。

  ①相比于厌氧消化技术和焚烧技术,好氧发酵技术吨泥投资最低,为30.0万元/t;

  ②好氧发酵技术和厌氧消化技术出泥含水率为20%~60%,其产品均可以进行土地综合利用;

  ③虽然污泥焚烧能最大限度地减少污泥的体积,但在焚烧过程中需要添加 10.5%煤,同时产生二恶英、重金属及酸性气体等二次污染物,而且需要

  配套“低氮燃烧技术+SNCR脱硝+半干法脱硫酸+活性炭吸附+布袋除尘器”等烟气净化系统,环保投资大。

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