中小城市汙泥處理的現狀與展望
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汙泥是由水和汙水處理過程中所產生的固體沉澱物質。汙泥作為汙水處理的剩餘產物,含水率高達70-80%,易腐爛,有惡臭,並含有大量病原微生物、寄生蟲卵或重金屬等有害物質,如不加妥善處理和處置,直接排放會給環境帶來嚴重的二次汙染。由此可見,汙泥處理已成為汙水處理廠麵臨的又一難題。目前,我國中小城市汙水處理廠每年產生的剩餘幹汙泥約180萬t(含水80%的汙泥900萬t),預計未來5年內,年幹汙泥產量將達到540萬t(含水80%的汙泥2700萬t)。汙泥的處理、處置在汙水處理中是不可或缺的。自20世紀80年代起,我國開始大規模的建設現代汙水處理廠,但一直忽視了汙泥處理、處置的重要性,據資料統計顯示,歐美等發達國家在汙水處理廠的建設中,汙泥處理、處置的投資占總投資的50-70%,而我國目前隻有20-50%。


目前,中小城市汙水廠由於規模小,比較分散的特點,汙泥日產量幾個立方或十幾個立方,汙泥不便於集中處理。處理與處置方式主要有:汙泥填埋、農用、建築材料利用、、汙泥焚燒等。


汙泥消化後經脫水再進行填埋是目前國內許多汙水處理廠中常采取的方式,經過消化後的汙泥有機物含量減少,性能穩定,總體積減少,脫水後作填埋處置是一種比較經濟的處理方式。汙泥填埋處理成本低、不需高度脫水或自然幹化、既處理了汙泥又增加了城市的建設用地。


中小城市汙泥填埋主要是外運到城市垃圾填埋場。垃圾填埋的滲濾液屬高濃度有機汙水,必須集中加以處理;填坑需鋪設防滲透性能好的材料,衛生填埋場應配設高滲濾液收集裝置及淨化設施,防止汙泥中的各種有毒、有害物質,經雨水的浸蝕和滲漏汙染地下水及土壤。填埋場四周應設圍欄,並采取相應的防蚊蠅、防鼠措施,未經幹燥焚燒處理的汙泥,宜小規模分層填埋,生汙泥泥層厚度應<0.5m,消化汙泥泥層厚度應不大於3m,泥層上麵鋪砂土層為0.5m,彼此交替進行填埋,選礦設備並設置通氣裝置,汙泥焚燒灰渣填埋時,可不分層填埋。填埋不僅要占用大量土地,而且由於汙泥中含有一定的有毒物質,填埋不當或者由於填埋地質條件等因素,將造成滲濾液的滲出而汙染地下水層,影響給水水質。因此,采用填埋需要考慮多方麵因素,合理規劃


汙泥的肥料化利用是一種積極、有效且安全的汙泥處理方式。幾十年來各國普遍采用,特別是美國近年來在汙泥與工業廢料生物堆肥技術上取得了進展。我國各地區的汙水處理廠和科研部門也在汙泥的處理、處置和利用方麵進行了大量的研究工作,並取得了可喜的成果,汙泥的土地利用已得到普遍的認同。


在應用實踐中,因汙泥中含有病菌、寄生蟲、病原體及重金屬等對農作物不利的因素,因此汙泥用做農肥要注意汙泥中重金屬會造成土壤汙染,其次汙泥中的病原體會對環境造成影響,再次防止汙泥中的高濃度N、P對地下水造成汙染


近年來,伴隨我國經濟高速增長帶來的建築、房地產業的快速發展,麵臨著國家保護耕地,限製開采黏土與使用大量建材的矛盾之間,利用汙泥生產建材料,不僅可以減少汙泥填埋所占用的土地,減少自然資源消耗,而且可以使資源得到循環利用。既解決了汙泥的出路,又解決建材麵臨的需求,有利於國家的可持續發展。


汙泥可用於製磚、製纖維板材、製熔融材料、製陶粒等。


汙泥製磚的方法有兩種。一種是用汙泥烘幹機烘幹後直接製磚,另一種是用汙泥灰渣製磚。用幹化汙泥直接製磚時,應對汙泥的成分作適當調整,使其成分與製磚粘土的化學成分相當。當汙泥與粘土按重量比1:10配料時,汙泥磚可達普通紅磚的強度。利用汙泥焚燒灰渣製磚時,灰渣的化學成分與製磚粘土的化學成分是比較接近的,製坯時隻需添加適量粘土與矽砂。比較適宜的配料重量比為灰渣:粘土:矽砂=100:50:(15-20)。這種輕型磚與傳統的粘土實心磚相比,具有輕質、高強度、保溫隔熱、抗震等功能。在該產品材料中,活性汙泥占30-40%,用這種陶粒空心磚代替普通粘土燒結的實心磚,既可節約土地,又節約能源及鋼材,降低汙染,提高綜合效益。


汙泥製生化纖維板,主要是利用活性汙泥中所含粗蛋白(有機物)與球蛋白(酶)能溶解於水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液這一性質,在堿性條件下加熱、幹燥、加壓後,發生蛋白質的變性作用,從而製成活性汙泥樹脂(又稱蛋白膠),使之與漂白、脫脂處理的廢纖維壓製成板材,其品質優於國家三級硬質纖維板的標準。


汙泥熔融製得的熔融材料可以做路基、路麵、混凝土骨料及地下管道的襯墊材料。利用有害的城市垃圾焚灰和汙泥製成有用的建築材料——生態水泥,不僅有效地利用了再生資源,而且對環境保護來說無疑是一大貢獻。生態水泥混凝土的流動性好、凝結時間短、析水率小,這些性能均有利於混凝土的施工作業。


我國經過多年引進、消化和自主研發,已具備了成熟的陶粒生產技術和設備製造能力。汙泥製成的陶粒具有輕質、高強、隔熱、保溫、耐久等特性,節能效果顯著,用途廣泛。陶粒可直接使用或用於製作陶粒製品;但在回轉窯焙燒過程中產生的氯化二苯並二噁英(PCDD)和氯化二苯並呋喃(PCDF),這些物質毒性極大,可致癌,控製PCDD、PCDF的排放的較經濟、有效的方法還正在研究中.


城市汙泥中含有大量的有機物,約占70%~80%,脫水汙泥發熱量也很高,在研究中應充分利用這一點。目前汙泥燃料化的方法有:汙泥能量回收係統和汙泥燃料。汙泥能量回收係統是將剩餘活性汙泥和初沉池汙泥分別進行厭氧消化、混合消化,使汙泥含水率至80%,加入輕溶劑油,變成流動性漿液,送入四效蒸發器蒸發,後脫輕油成含水率2.6%、含油率0.15%的汙泥燃料。汙泥燃料是將未消化的混合汙泥經機械脫水後,加入重油成流動性漿液送至四效蒸發器蒸發、脫油,製成含水率5%、含油率10%以下的汙泥燃料


汙泥低溫熱解製油是把含水率為65%的幹泥在隔絕空氣下,加熱升溫到450℃左右,在催化劑作用下把汙泥中有機物轉化為碳氫化合物,最大轉化率取決於幹汙泥的組成和催化劑的種類,其性質與柴油相似


汙泥的處理處置已成為環境綜合治理工作中的新難點、新挑戰。汙泥產量在未來的幾年中還將會大量增長,但是目前國內汙泥處理處置水平很低,汙泥經過常規的濃縮脫水後,主要是棄置,難以達到汙泥的減量化、穩定化、無害化、資源化的要求,並帶來環境的二次汙染和汙水處理無法正常運行的困難。汙泥的資源化是解決城市汙水廠汙泥較佳的出路,能夠達到汙泥的減量化、穩定化、無害化資源化的有效處置,兼顧到環境生態效益、社會效益和經濟效益的均衡,適應市場需求,發展前景廣闊,是我們今後研究的主要方向。

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