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国内外常规污泥处置的目标和方式

   时间:2015-07-31 11:06:00     浏览:252691    评论:0    
核心提示:针对中国城市污水厂污泥处置现状问题,概述了国内外常规污泥处置目标和常规污泥处置方式,主要包括填埋处理的方式、污泥焚烧的方法、污泥土地利用的措施,并对目前在中国的适用情况进行了探讨。目前常用的几种常规污泥处置方法各有利弊,也在不断的发展,对于中国各城市来说不可能仅局限于一种处置方法,应结合每个城市的具

针对中国城市污水厂污泥处置现状问题,概述了国内外常规污泥处置目标和常规污泥处置方式,主要包括填埋处理的方式、污泥焚烧的方法、污泥土地利用的措施,并对目前在中国的适用情况进行了探讨。目前常用的几种常规污泥处置方法各有利弊,也在不断的发展,对于中国各城市来说不可能仅局限于一种处置方法,应结合每个城市的具体情况且还需与城市整体发展趋势相适应。只有这样才能处理好中国城市污水厂污泥处置。

随着中国各地污水处理厂的建设,水污染治理的能力不断加大,污泥产量也越来越多,污泥的处理处置已成为环境综合治理工作中的新难点、新挑战。中国的污泥产量在未来的几年中还将大量增长,但是目前中国污泥处理处置水平较低,污泥经过常规的浓缩脱水后,主要是弃置,没有达到污泥“减量化、稳定化、无害化、资源化”的要求,造成环境的二次污染,同时,污泥得不到妥善处置也严重影响了污水处理厂的正常运行。污泥处理处置已成为政府、行业专家、公众共同关注的焦点。因此污泥处理处置,特别是减量化、稳定化、无害化的处理处置已经成为污水处理的新课题。笔者对国内外常规污泥处置方法及目前在中国的适用情况进行了探讨。

一、污泥处置目标

污泥是城市污水处理后的必然副产物,是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体,除含有大量水分外,还含有有机物、重金属、盐类及少量的病原体微生物和寄生虫卵等,若不进行科学地污泥处理处置将对环境造成新的二次污染。污泥处理处置的要求是: 稳定化、无害化、减量化、资源化。

在污泥处理处置工艺路线的选择中应避免片面强调资源化的倾向。目前污泥处理处置技术的发展程度,尚不能高效地实现能量回收和物质回用,以实现经济效益和节约能源的效果。污泥的资源化必须总体考虑,不能分割整个处理处置过程而强调某一局部单元工艺的效果,从而得出污泥资源化的概念。“资源化”并不是目的,而是一个重要的原则,要尽可能利用污泥处理处置过程中的能量和物质,以实现其资源价值。

二、常规污泥处置方式

污泥处置:处理后的污泥,弃置于自然环境中( 地面、地下、水中)或再利用,能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。

根据上述定义,主要的污泥处置方式有填埋、投海、土地利用和制作建材。中国于1994 年接受3 项国际协议,承诺于1994 年2 月20 日起不再海上处置工业废物和污水污泥。由于焚烧是减量化最彻底的处理方式,可使污泥重量降低至原重的1 /10,焚烧后的灰烬易于填埋或综合利用,一般情况下也将焚烧作为一种处置方式。因此目前可行的污泥处置方式有: 卫生填埋、土地利用、园林绿化、制作建材、焚烧。

在污泥处置方面,世界各国根据具体情况不同,选择的方法各有侧重。不同国家和地区因地制宜地采取了适合各自国情的污泥处理处置技术路线,主要考虑因素为产业结构、土地资源、城市化程度等。针对中国的具体情况,卫生填埋、园林绿化、焚烧以及制作建材都是可行的处置方式。

1、填埋处理

污泥填埋有直接填埋和卫生填埋两种处置方式。直接填埋是将简单灭菌处理后的污泥直接倾倒到低地或谷地,而卫生填埋是将污泥运至垃圾填埋场与垃圾混合进行无害化填埋。其缺点是:

(1)占地面积大。

(2)有机物含量较高的污泥填埋后会产生大量渗滤液和填埋气。

(3)脱水污泥不符合垃圾填埋场的剪切强度要求,勉强填埋会影响填埋场的透水透气性能及覆土,缩短填埋场使用寿命。

(4)污泥具有一定的肥效和热值,填埋将使得污泥中的资源化价值未得到任何利用,导致资源的浪费。

因为选址的难度较大,中国专门建设污泥填埋场几乎不可能,而中国目前垃圾填埋场的容量是非常宝贵的。因此,污泥卫生填埋不能成为中国污泥处理处置的发展方向,但根据目前国内外污泥处理处置现状,卫生填埋应该是一种长期的过渡措施,在其他处置方法不能实现时,卫生填埋也不失为一种较妥善可靠的消纳手段。为了节约宝贵的土地资源,降低污泥对填埋场的不利影响,同时降低污泥运输费用,在污泥进入填埋场之前,有必要对其进行稳定化、无害化处理,并且采用较经济的处理手段尽可能减少污泥的容积,改善物理性能便于填埋。

污泥焚烧的方法污泥焚烧既是一种处理技术也是一种处置方法。目前在国内外使用较多的污泥焚烧方式主要有直接混合焚烧和干化后焚烧两种。

2、直接混合焚烧

指将污水处理厂脱水后含水率80%左右的湿污泥用高压泵送的方式直接投加到现有热电厂、垃圾焚烧厂等锅炉炉膛内焚烧,燃料中污泥比例一般不能大于20%。这种方式目前在国内有应用,如宁波明耀环保热电厂、南京协鑫热电厂等。经对应用这种方法焚烧污泥的企业实地考察论证,直接混合焚烧存在着以下明显的缺点:

(1) 锅炉效率明显下降,煤耗量大大增加。

(2) 直接混合焚烧污泥而导致锅炉系统所排放的烟气中水蒸气含量急剧增加,加速了对锅炉及后续烟气处理设备的腐蚀。

(3) 排出的烟气含大量高温蒸汽,增加了烟气后处理的负荷,影响除尘设备的运行效果。

3、干化后焚烧

污泥所含水分性质复杂,有自由水分、间隙水分、表面水分、结合水分等存在形式。污泥干化常用的方法是将浓缩脱水后的污泥送至专门的热力干燥设备直接或间接干燥,使污泥的含水率降到30%以下。因此大量的水份在低温时被蒸发,不进入燃烧炉,既减少了能源的消耗,又避免了大量的水进入锅炉后对设备产生影响。含水率为30% 左右的污泥热值为2000 ~ 2500 kcal /kg,能够形成自燃,保持燃烧,减少燃烧炉耗煤量,节约能源。这种焚烧方式又可分为两类: 一是污泥干化后单独焚烧,二是污泥干化后进入现有的煤锅炉或垃圾焚烧炉掺烧。

根据环保部门要求,污泥直接混合焚烧或者干化后焚烧与相关环保政策相违背。但若城区外围拥有热电厂等城市供电、供热设施,利用这些电厂的废热或者热能进行污泥干化并利用干化后污泥的热值与煤或垃圾掺烧,在电厂实现能源利用应该是国家鼓励的污泥处理处置技术路线。这种处置方式成立的前提是电厂愿意接受掺烧污泥,并且掺烧比控制在不影响现有系统正常运行和达标排放的范围内,同时污泥干化成本控制在可接受程度。

4、土地利用

污泥土地利用的优点是不需要填埋容积。污泥中的资源化物质能得到有效利用,缺点是存在一定的环境风险,污泥中的有害物质可能会对地下水、周边水体以及作物有不利影响。

中国是一个农业大国,由于化肥的广泛应用,使得土壤中有机质含量逐年下降,需要施用市政污泥这样的有机肥料。但是,污泥中的重金属和其它有毒物质是污泥土地利用的最大障碍,一旦不慎造成污染,后果严重且难以挽回,因此,污泥农用应该慎之又慎。

在美国,30年前的预处理计划保证了城镇污水污泥中的重金属含量达标,为污泥土地利用铺平了道路;10 年前的503 污泥规则进一步保证了污泥土地利用的安全性,免除了后顾之忧。

借鉴国外污泥土地利用的成功经验,首先必须对工业废水进行严格的预处理,使污泥利用必须符合相关国家标准的要求,坚决杜绝重金属和其它有毒物质进入污水污泥。同时,必须对施用污泥的土壤中积累的重金属和其它有毒物质含量进行监控,严格保证污泥土地利用的安全性。

根据中国的实际情况,污泥的土地利用主要有以下几种方式:

1)污泥制肥

制肥是将污泥中的有机物进行生物化学降解作用,使之转化为稳定的腐殖质,从而可作为有机肥使用,对应的处理工艺就是污泥堆肥。进行污泥制肥最大的问题是产品消纳体系的建立,如果堆肥产品得不到稳定持续的消纳,污泥项目的可持续性就得不到保障。

2)土壤改良剂

在环保局允许的范围内,可将经过稳定、杀菌、一定程度干化处理后的污泥作为土壤改良剂施用,参考相关国外施用标准,这种污泥消纳方式的容量是很可观的。但这种处置方法的前提是取得林业局和林业开发公司的支持,并且对施用地域、方式、数量进行整体规划布局,并针对存在的环境风险制定预案。

3)场平填方用地

在城市市政建设过程中,需要大量的场平填方用土,由于武汉周边土源较匮乏,很多工程取土点越来越远,不仅影响了土源地的植被、破坏了土源地和运输线路周边的环境,还导致土方工程费用越来越高。污泥经过干化或者石灰( 水泥) 稳定后,不仅含水率大大降低、病菌杀灭,物理性能也得到较大改善,可作为部分建设场区的填方土源。这种污泥消纳方式的容量也是很可观的,但保障性较差,受气候、工程工期影响较大,且消纳区域要取得环保部门的认可。

三、结 论

污泥的处理处置已成为环境综合治理工作中的难点,确定合适的处置方法对于污泥项目的实施有着重要意义。通过上述对处置方法的分析可以看出,国外污泥的最终处置主要采用土地利用、卫生填埋以及焚烧,而且发展趋势是卫生填埋逐渐减少,土地利用和焚烧逐渐呈上升趋势。对于中国而言,污泥处置方法的发展趋势也与国内外基本一致。污泥的处置方法各有利弊,也在不断的发展,对于中国各城市来说不可能仅局限于一种处置方法,应根据当地污泥的性质与数量; 投资情况与运行管理费用; 环境保护要求及有关法律与法规; 城市发展动态及污泥资源化利用,综合考虑后选定,且还需与城市整体发展趋势相适应。

 
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