研究城市污水处理厂污泥的综合利用

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

邹振轩

长沙市城区排水事务中心 湖南 长沙 410000

摘要

为解决城市污水处理厂污泥处理能力低、技术水平低、安全风险高等问题,本文结合城市污水处理厂污泥处理现状,详细分析卫生填埋、热干化等污泥处理技术的应用,并总结燃料化利用、土壤修复利用以及农业生产利用等综合利用措施,以期为提高城市污水处理厂污泥综合利用率提供参考。


关键词

城市污水;处理厂;污泥利用

正文

    近年来,城镇化进程推进速度不断加快,城市内部生活生产中排放出来的污水越来越多,逐渐形成大量的污泥。污泥的集中化处理是目前现代化城市在规划和建设时非常重要的基础组成部分,也是城市建设的必然发展趋势。为保证水污染防治以及水环境整治效果得到强化,新建或者改扩建的污水处理厂数量越来越多。根据不完全数据统计结果,截止到2020年年底,全国范围内已经建设完成2618座污水处理厂,现阶段的污水处理厂日处理可以达到19267万m3,干污泥产量也可以达到1162.77万t。由此可以看出,污水污泥的处理量非常大,如果无法及时对其进行处理,对生态环境以及人类健康等都会带来影响,甚至会造成严重的威胁。目前我国在污泥处理上相关工作起步比较晚,整体成效并不是很理想,尤其是在污泥处理效果上不佳。在目前国家大力提倡资源回收利用的形势下,针对污泥内的各种物质成分等进行分析和处理,避免出现严重的资源消耗等问题,对污泥处理技术等进行完善和优化,实现资源化利用的目标。

1城市污水处理厂污泥处理现状

城市污水处理厂污泥处理中仍然存在很多问题,尤其是在处理基础设施的投入上严重不足,部分污水处理厂在日常运营和发展中没有设置污泥干化设施,也没有设置专业的污泥处理设备,年处理能力无法满足实际要求。每年都会产生出大量的污泥,这些污泥通常都是在经过简单的浓缩、脱水处理之后,其整个含水率普遍比较高,污泥在没有经过无害化处理之后,对环境会产生的影响较大[1]。特别是在面临临时堆场来说,由于周边并没有展开专业的防渗漏装置,所以臭味以及渗滤液等对周边大气以及土壤环境等都会带来不良影响。在污水处理厂运行和管理中,其运行费用无法保证,费用支出主要是为了满足污泥外运以及处理时的基本要求,但是费用缺失导致污泥的处理受到限制影响,无法实现资源化的再利用。

某城市目前的产业结构正在持续性的调整和优化,城区范围内的工业废水排放量一直在不断减少,城镇居民的人员数量也越来越多,城市污水排放量占比一直在不断增加。无论是从城区或者是从城郊等角度来看,污水处理厂的重金属含量已经持续降低,满足目前现有标准要求,某污水处理厂污泥理化情况分析表,如表1所示。

1  某污水处理厂污泥理化情况分析表

项目

pH

含水率(%)

有机质

总氮

总磷

热值

范围

6.3-7.5

63.4-76.8

230-466

12.7-36.5

10.6±17.3

5257-8463

均值

6.8±0. 3

70.4±6.2

345.5±46.8

18.3±9.2

18.4±9.4

6517±1254

    结合上述情况来进行分析,该污水处理厂的污泥热值比价高,养分也相对比较丰富,在重金属离子以及各种不同类型有毒有害有机物方面的含量普比较低。污泥在后期处理时可以选择和利用的途径比较多,包括热值可以作为焚烧发电来实现合理利用,有机养分也可以作为土地资源化种植时的关键点,为污水处理厂的污泥处理效果提供基本保证。

2城市污水处理厂污泥处理问题

2.1处理能力低

要想保证污泥处理工作的全面有序开展,就必须要提高污泥的处理能力,其在整个污水处理厂运营中具有非常重要的作用。结合目前国内诸多地区的污泥处理现状,部分建设项目仍然存在较大的改进和完善空间,特别是在工艺技术应用等方面也是如此[2]。比如在污水处理能力上比较低,很容易导致实际滋生出来污泥实际处理量低于其自身的产量,对污泥处理工作的开展也会带来不良影响,资源的再利用率也很难得到提升。

2.2技术水平低

目前国内只有一线城市的部分污水处理厂在日常运行和发展中引进和利用了高新技术手段以及相关仪器设备,其他处理厂全部都是利用传统的技术来进行操作,技术能力过于落后,导致污泥处理效果很难达到标准要求。长此以往,势必会导致污泥的处理经济性、实用性等很难得到提升。与其他发达国家相比,国内在污泥处理技术的研究上仍然处于落后阶段,目前正处于重要的摸索和发展时期,很多新型技术的应用实践性严重不足,无法保证污泥处理效果,也很难实现全面化的应用。

2.3安全风险高

如果无法合理的处理污泥,那么很容易就会导致污泥内的部分物质全部都直接进入到土壤或者空气当中,甚至会进入到部分工作人员的身体当中[3]。在随着时间的不断推移和影响下,各种不同类型的物质会越来越多,进而产生出严重的生化反应,甚至很有可能会滋生出全新的污染源,很有可能会在受水流的持续性影响下不断聚集,对本地的土壤以及空气等都会带来严重威胁。

3城市污水处理厂污泥处理技术应用

3.1卫生填埋污泥处理技术

卫生填埋处理技术在应用时是目前污水处理厂中比较常见的技术手段之一,其整个操作相对比较简单,具有较强的经济性特征,但是在污泥内的各种病原体以及重金属等,很容易直接被整合在土壤环境或者是地下水当中,进而引起严重的污染问题。如果没有对其进行无害化的处理,那么污泥自身的粘稠度比较高,甚至会引起腐烂发臭等问题,导致填埋场的使用年限也会出现各种问题。结合目前的诸多问题,在现实处理中可以选择利用卫生填埋处理技术,避免污泥直接被填埋在地下环境当中,相关部门还要提前对填埋区域范围内的环境等进行仔细检查,加强渗漏以及防渗漏等各项预防性工作的重视[4]。与此同时,还要尽量选择远离水源的位置,对于地下水存量比较少的城市,可以利用高密度聚乙烯防渗成作为填埋坑底层,对各种不同类型的渗透液收集设备等进行收集和利用。对于污水处理厂来说,要提前对污泥进行预处理,通过对脱水烘干处理污泥等方式,直接将处理后的污泥运送到填埋坑进行统一填埋处理,这样可以从中获取相对良好的处理效果,更重要的是还可以体现出卫生填埋的优势特点。卫生填埋污泥处理技术,如图1所示。

图片1.png 

1  卫生填埋污泥处理技术

3.2热干化污泥处理技术

热干化处理技术在应用时最为明显的优势特点就是可以通过热能的合理利用,直接针对脱水污泥进行加温干化的处理,通过该方法的合理利用,促使其可以直接转变成为干化产品,在实际操作中还可以按照污泥干化流程以及基本要求,对各干化工艺之间的差异性进行分析,以间接、直接干化法来进行处理。

间接干化工艺在应用时主要是利用换热器,针对电厂高温的烟气以及水泥窑等产生出来的余热以及热工介质等进行热交换处理,对于热工介质来说,其在吸热之后,通常是利用封闭管道回路作为重要的载体,其与污泥之间的交互热量等都是其中的重点内容,可以实现持续性的热干化污泥处理目标,需要注意的是在整个换热中不会直接与污泥接触。与直接干化法展开对比分析时,间接干化中虽然会导致部分热量损失,但是后期并不需要处理大量的废气,这种形势下可以减少后续成本投入。

直接干化工艺手段在投入正式使用时其最为明显的优势特点就是可以直接将电厂等窑炉产生出来的高温烟气以及热风等全部都整合在现有的感化装置范围内,与装置内直接接触到湿润湿污泥吸热处理之后,其内在的水分也会逐渐蒸发掉,高温烟气或者是热风等会逐渐驱散掉部分蒸发处理时的水分。通过这种方式在实践中的合理利用,可以妥善处理好热效率等诸多问题,但是烟气或者是热风当中会掺杂部分污染性的气体,导致后续废气处理成本费用也会有所提升[5]。目前在实践中对现有的污泥干化处理技术进行不断完善和优化,促使污泥处理效果得到提升。

4城市污水处理厂污泥处理综合利用措施

污泥综合利用,是污泥经过处理,以达到减量化、稳定化和无害化,然后加以利用。污泥的综合利用对合理利用资源,减少环境污染具有重要意义。

4.1燃料化利用

污泥焚烧处理之后剩下的灰分比与煤炭基本一致,大概在20.0%左右,也就是在污泥焚烧时,会有一定的比例被挥发掉,燃烧的残渣量也会越来越少,污泥自身的发热量处于相对比较高的水平,其相关的蛋白质以及多碳有机物含量等也会比较高。污泥自身的挥发成分占比比较大,这也是导致其发热量过高的主要原因之一,所以比较适合使用燃料化的处理方式。污水处理厂与供热发电单位之间应当建立良好的合作关系,将脱水处理后得到的污泥作为其中的重要燃料,逐渐替代部分燃煤方式,以便取得良好的效果。焚烧工艺在推进和实施中可以实现对污泥的无公害处理,将焚烧时的热能直接提供给发电厂,这样可以促使发电厂的制热成本得到合理控制,保证污水处理厂以及供热发电厂之间可以实现互利共赢的目标。在上述燃料化进程推进时,在垃圾衍生燃料法的应用背景下,可以直接将污泥制作成衍生燃料,促使其合理利用。

4.2土壤修复利用

在污水处理厂污泥处理时,还可以将无化学毒性的污染成分、有机质含量比较高的污泥应用在土壤修复当中,这种类型的污泥自身具有良好的使用效果,可以直接将其作为肥料以及改良剂来使用。更重要的是还可以将其作为添加剂使用,直接添加到修复土壤的环节当中,对土壤的结构也可以起到良好的改善效果,促使土壤的肥力得到强化。污泥堆肥主要是指在好氧条件下进行操作,在嗜热菌等影响和作用下对有机物进行分解处理,促使污泥与脱水剂全部都融合在一起,促使空隙结构的使用率得到提升,尽量减少混合体的水量,对碳氮比等进行完善和优化。在多种微生物的影响和作用下,污泥的高温有机物生产量较高,可以将其追的虫卵或者是有害生物等全部都去除掉,促使污泥的无害化以及资源化处理水平得到提升,更重要的是对土壤的综合性能也可以起到良好的改善效果,保证农作物的产量得到提升。

4.3农业生产方面的利用

污泥农业应用的研究不断深入,通过对污泥的合理利用可以促使农作物的产量得到提升,对农作物的品质也可以起到良好的改善效果,对多种不同类型的农作物都可以起到良好的管控效果,特别是对于叶菜类的农作物更是如此,可以保证作物产量得到提审,促使蔬菜内的微量元素含量有所增加,保证蔬菜的口感也可以得到改善和优化。

4.4污泥堆肥

污泥堆肥主要是指对好氧条件进行合理的利用,将好氧的嗜温菌嗜热菌作用充分发挥出来,促使污泥当中的有机物得到快速的分解处理,更重要的是可以将传染性的病菌、寄生虫卵等快速的处理,促使污泥的肥分得到提升,属于一种无害化的处理技术。在堆肥初期发热过程中,需要控制在强风的条件下,对于堆肥当中的有机物来说可以实现快速的分解处理,嗜温菌可以迅速的成长,堆肥的温度也会有所上升,一直上升到大概45-55℃为止。在有机物分解时其势必会产生出很多的能量,部分能量会合成新的细胞,还有一部分的堆肥温度会持续性的上升,一直到55-70℃,此时的嗜温菌会受到抑制控制,其中的病毒等全部都被灭杀。此时多数的有机物已经被氧化分解掉,其自身的需氧量也在快速减少,温度逐渐开始回落,温度在下降到40℃的时候,堆肥基本完成。

5结语

    污泥是污水处理厂日常运作和发展中非常重要的一部分,必须要加强对污泥处理的重视,积极采取有针对性的对策,保证污水处理的效率得到提升,实现节能环保的目标。相关部门以及人员要综合合理的部署,加强保障力度,保证污泥资源的综合利用率得到提升。

参考文献:

[1]谭杞安,王奎.污水处理厂污泥处理与处置探究[J].资源节约与环保,2022(12):107-110.

[2]朱启凤,吴雪,张英,何佳,贾付权.昆明市污泥处理处置现状及对策研究[J].给水排水,2021,57(12):20-25.

[3]杨素娜.污水处理厂污泥重金属含量及其浸出毒性分析——以上海某污水处理厂为例[J].河北工业科技,2021,38(06):500-506.

[4]周继.城市污水处理厂污泥资源化利用途径分析[J].中国资源综合利用,2021,39(06):80-82.

[5]花琦. Q市污水处理厂污泥处置项目风险管理[D].山东科技大学,2020.

 

 


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