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常见的污泥处理方法、技术和设备

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常见的污泥处理方法、技术和设备

发布日期:2019-03-28 作者:广州市龙粤环保 点击:

 污泥处 理是对污泥进行减量化、稳定化 和无害化处理的过程。污水处理程度越高,就会产 生越多的污泥残余物需要加以处理。除非是 利用土地处理或污水塘处理污水,否则一 般的污水处理厂必须设有污泥处理设施。对现代 化的污水处理厂而言,污泥的 处理与处置已成为污水处理系统运行中最复杂、且花费最高的一部分。

污泥处理

    随着我 国城镇化水平不断提高,污水处 理设施建设得到了高速发展,据《2013-2017年中国 污泥处理处置深度调研与投资战略规划分析报告》统计2010年我国 城镇污水处理厂已经建有2500多座,城市污 水处理能力已达到每天1.22亿吨,为实现 国家的减排目标和水环境改善,做出了巨大贡献。但是污 水厂的建设及运行伴随产生了大量剩余污泥,以含水率80%计,全国年 污泥总产水量将很快突破3000万吨,污泥处 理形势十分严峻。

    由于我 国污水厂在建设过程中,长期以来“重水轻泥”,我国城 镇污水处理厂基本实现了污泥的初步减量化,但未实 现污泥的稳定化处理。据统计,约80%污水厂 建有污泥的浓缩脱水设施,达到了 一定程度的减量化;约有80%的污泥 未经稳定化处理,污泥中含有恶臭物质、病原体、持久性 有机物等污染物从污水转移到陆地,导致污 染物进一步扩散,使得已 经建成投运的大污水处理设施的环境减排效益大打折扣。据统计,目前处置方式中,土地填埋占63.0%、污泥好氧发酵+农用约占13.5%、污泥自 然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占1.8%、污泥露 天堆放和外运各占1.8%和14.4%。事实上,土地填埋、露天堆 放和外运的污泥绝大部分属于随意处置,真正实 现安全处置的比例不超过20%。

    制约污 泥处理处置设施建设的因素有很多,但国家 污泥处理处置总体技术路线不够明确是重要制约因素之一。为缓解 污泥产量和污泥处理能力滞后的矛盾,我国近 年出台了一系列政策、规划。目前,我国污 泥处理的技术路线和产业政策正逐步得以明晰,产业化 和市场化即将启动。与此同时,污泥处 置将越来越受到重视,污泥处置的技术、政策及 运作方式在不久的未来将所有突破。

污泥基本类型

原污泥(rawsludge):未经污 泥处理的初沉淀污泥。二沉剩 余污泥或两者的混合污泥。

初沉污泥(primarysludge):从初沉 淀池排出的沉淀物。

二沉污泥(secondeysludge):从二次沉淀池(或沉淀区)排出的沉淀物。

活性污泥(activatedsludge):曝气池 中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。

消化污泥(digestedsludge):经过好 氧消化或厌氧消化的污泥,所含有 机物质浓度有一定程度的降低,并趋于稳定。

回流污泥(returnedsludge):由二次沉淀(或沉淀区)分离出来,回流到 曝气池的活性污泥。

剩余污泥(excessactivatedsludge):活性污 泥系统中从二次沉淀池(或沉淀区)排出系 统外的活性污泥。

污泥气(sludgegas):在污泥厌氧消化时,有物分 解所产生的气体,主要成 分为甲烷和二氧化碳,并有少量的氢、氮和硫化氢。俗称沼气。


    污泥处理前,首先要 了解污泥的分类,才能确 定污泥处理的方法:

⒈自来水 厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥处理

污泥分类:属中细 粒度有机与无机混合污泥,可压缩 性能和脱水性能一般。

⒉生活污 水厂二沉池排出的剩余活性污泥处理

污泥分类:属亲水性、微细粒度有机污泥,可压缩性能差,脱水性能差。

⒊工业废 水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合污泥处理

污泥分类:属中细粒度混合污泥,含纤维 体的脱水性能较好,其余可压缩 性能和脱水性能一般。

⒋工业废 水处理产生的经浓缩池排出的物理法和化学法产生的物化细粒度污泥处理

污泥分类:属细粒度无机污泥,可压缩 性能和脱水性能一般。

⒌工业废 水处理产生的物化沉淀粗粒度污泥处理。

 

 污泥分类:属粗粒 度疏水性无机污泥,可压缩 性能和脱水性能很好。

⒈污泥处 理利用的一般技术

⑴污泥的 堆肥化处理技术

⑵污泥的建材化技术

⑶污泥的燃料化技术

⑷污泥的厌氧消化(制沼气)技术

⒉太阳能污泥干化技术

⒊污泥的 电离辐射处理技术

⒋微波技 术在污泥处理中的应用

⑴微波辐 照污泥处理技术

⑵微波化学分析技术

⒌超声波处理污泥技术

⒍重金属 的生物有效性及植物脱除技术

⒎污泥的 微生物处理技术

⑴微生物淋滤技术

⑵微生物吸附处理法

⑶微生物脱臭技术

⒏新兴污 泥热化学处理技术

⑴湿式氧化技术

⑵活性污泥作黏结剂

⑶剩余污 泥制可降解塑料

⑷污泥制活性炭

⑸O3/H2O2氧化技术

⑹UV/O3氧化技术

⑺UV/H2O2氧化工艺

⑻其他热 化学处理技术简介

卫生填埋

这种处置方法简单、易行、成本低,污泥又 不需要高度脱水,适应性强。但是污 泥填埋也存在一些问题,尤指填 埋渗滤液和气体的形成。渗滤液 是一种被严重污染的液体,如果填 埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场 产生的气体主要是甲烷,若不采 取适当措施会引起爆炸和燃烧。

土地利用

污泥土 地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部 分可转化成土壤改良剂成分等优点,被认为 是最有发展潜力的一种处置方式,科学合理的土地利用,可减少 污泥带来的负面效应。林地和 市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用 于严重扰动的土地(如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严 重破坏区等需要复垦的土地)的修复与重建,减少了 污泥对人类生活的潜在威胁,既处置 了污泥又恢复了生态环境。

焚烧

湿污泥 干化后再直接焚烧应用得较为普遍,没有经 过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难,而且在 能耗上也是极不经济的。

以焚烧 为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法之一,它能使 有机物全部碳化,杀死病原体,可最大 限度地减少污泥体积;但是其 缺点在于处理设施投资大,处理费用高,设备维护成本高,而且产 生强致癌物质二恶英。

污泥干燥

污泥干 燥是应用人工热源以工业化设备对污泥进行深度脱水的处理方法,尽管污 泥干燥的直接结果是污泥含水率的下降(脱水),但与机械脱水相比,其应用 目的与效果均有很大的不同。

污泥机械脱水(也包括污泥浓缩),其应用 的目的以减少污泥处理的体积为主(污泥浓 缩和机械脱水通常均可使污泥体积减少4倍左右),但脱水 污泥饼除了含水率和相关的物理性质,如流动 性与原状污泥有差异外,其化学、生物等 方面性质并不因脱水而产生变化。

污泥干 燥则由于提高水分蒸发强度的要求,使用人工热源,其操作温度(对污泥颗粒而言)通常大于100℃,干燥对 污泥的处理效应,不仅是深度脱水,还具有热处理的效应;加之,污泥干燥处理的产物,其含水率可控制在20%以下,即达到 抑制污泥中的微生物活动的水平,因此污 泥干燥处理可同时改变污泥的物理、化学和生物特性。

 

污泥处理技术

该技术 创新采用污泥洗涤工艺,首先洗 出污泥中有机物质,分离无机物质污泥土,再将有 机污泥浓缩进行高温厌氧消化处理。沉淀污 泥经过洗涤洗出污泥中一半固体无机污泥土,减少了 一半生物处理量,节省工 程投资和处理费用;单独处理有机污泥,去除了 无机污泥土在反应器中的沉淀,减少了 设备磨损和反应器的维护;沉淀污 泥经过洗涤洗出污泥中大部分容易沉淀的重金属和无机污泥土,提高了有机肥的品质;洗涤出 的污泥土还可生产路面彩砖、透水砖。其他创新工艺:超高温厌氧消化、多级厌氧消化、沼渣漂浮等,污泥生 物处理速度提高了几倍和沼气产量提高20%以上。

沉淀污 泥生物处理系统,工程设 计创新采用地埋式、紧密型、多级消化反应器设计,几个独 立的厌氧消化反应器你中有我我中有你浑然一体,节省建筑材料,采用混 凝土结构造价低廉。前国内 外现有的厌氧消化反应器普遍采用地上式结构,地上式 结构能使配备设备便于维护和有利沼渣排放预防沼渣沉淀。该生物 处理系统工程设计很好地解决了配套设备的维护和沼渣沉淀,系统配备设备少,只需要几台水泵,就是水 泵坏了更换一台用不完20分钟,保证设备检修不停产;沉淀污 泥经过洗涤去除了容易沉淀的无机污泥土,有机污 泥经吹浮系统作用全部漂浮不会沉淀。地埋式 厌氧消化反应器不仅投资少、不占用土地,而且还能防地震、防雷击和使用寿命长、减少消 化系统的热量损失。

污泥发酵有机肥

传统污泥处理方法有3种:焚烧、填埋和资源化利用。国外多采用焚烧工艺,但投资巨大,易造成大气污染;国内多采用填埋,但需要 占用大量的土地,同时会 造成环境的二次污染;国内上 海等大中城市土地再生资源很少,难以长期采用此方式。陈立侨介绍说,用微生 物处理污泥前景广阔。经污水 处理厂现场试验和实际应用,每处理1吨污泥可获得150元左右的经济效益。上海市 每年排放污泥约140万吨,如果有20%的污泥 用微生物好氧发酵处理,直接经济效益约为4200万元。此外,利用微生物好氧发酵,还能消除污泥的恶臭,有效控 制污泥的二次污染,环境效益同样显著。

    将污泥发酵成有机肥,如再加入部分牛粪等,就会发 酵成优质的有机肥,具体操作方法如下:

1、加菌。1公斤金 宝贝肥料发酵剂可发酵4吨左右污泥+牛粪。需按重量比加30-50%左右的牛粪,或秸秆粉、蘑菇渣、花生壳粉、或稻壳、锯末等 有机物料以便调节通气性。其中如 果加入的是稻壳、锯末,因其纤 维素木质素较高,应延长发酵时间。菌种稀释:每公斤发酵剂加5-10公斤米糠(或麸皮、玉米粉等替代物)拌匀稀 释后再均匀撒入物料堆,使用效果会更佳。

2、建堆:备料后边撒菌边建堆,堆高与 体积不能太矮太小,要求:堆高1.5-2米,宽2米,长度2-4米

3、拌匀通气。金宝贝 肥料发酵剂是需要好(耗)氧发酵,故应加大供氧措施,做到拌匀、勤翻、通气为宜。否则会 导致厌氧发酵而产生臭味,影响效果。

4、水分。发酵物 料的水分应控制在60~65%。水分判断:手紧抓一把物料,指缝见水印但不滴水,落地即散为宜。水少发酵慢,水多通气差,还会导致“腐败菌”工作而产生臭味。

5、温度。启动温度应在15℃以上较好(四季可作业,不受季节影响,冬天尽 量在室内或大棚内发酵),发酵升温控制在70-75℃以下为宜。

6、完成。第2-3天温度达65℃以上时应翻倒,一般一 周内可发酵完成,物料呈黑褐色,温度开始降至常温,表明发酵完成。如锯末、木屑、稻壳类辅料过多时,应延长发酵时间,待充分腐熟。

发酵好的有机肥,肥效好,使用安全方便,抗病促长,还可培肥地力等。山东有一家做“智能高 温好氧发酵一体化设备”的企业,我去考察过,应该是 好氧发酵领域做的最好的厂家之一。

石灰投加技术

脱水后 的污泥进入料斗,料斗中 加入石灰和氨基璜酸,石灰投量为湿泥量的10%一15%,氨基璜 酸的投量约为石灰投量的1%。由于氨 基璜酸在反应过程中产生氨气,增强了 整个工艺的杀菌效果,降低了反应温度。污泥、生石灰 和氨基璜酸在料斗中搅拌后,由双螺 旋进料机推入柱塞泵进料口,通过柱 塞泵送入反应器,在70℃下停留30min,输出的 产品可达到美国EPAPART503CLASSA标准。反应后 的污泥泵送至料仓,密封容 器中产生的气体经洗涤塔处理后排放。

该工艺的特点:

pH>12,延续时间长,杀菌彻底;高pH使大部 分金属离子沉淀,降低了 其可溶性和活跃程度;污泥的 含固率可提高至30%;去除了污泥中的臭气,系统全密封,无环境污染;系统全自动,操作维护简单:加入少量氨基璜酸,减少了 石灰用量和反应时间,降低了运行成本。避不开 的硬伤是成本高,并且增加了污泥总量。

污泥碳化技术

所谓污泥碳化,就是通过一定的手段,使污泥 中的水分释放出来,同时又 最大限度地保留污泥中的碳值,使最终 产物中的碳含量大幅提高的过程(SludgeCarbonizationo在世界范围内,污泥碳化主要分为3种。

⑴高温碳化。碳化时不加压,温度为649—982℃。先将污 泥干化至含水率约30%,然后进 入碳化炉高温碳化造粒。碳化颗 粒可以作为低级燃料使用,其热值约为8360—12540kJ/kg(日本或美国)。该技术 可以实现污泥的减量化和资源化,但由于其技术复杂,运行成本高,产品中的热值含量低,当前尚 未有大规模地应用,最大规模的为30删湿污泥。

⑵中温碳化。碳化时不加压,温度为426—537℃。先将污 泥干化至含水率约90%,然后进入碳化炉分解。工艺中产生油、反应水(蒸汽冷凝水)、沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物。另外,该技术 是在干化后对污泥实行碳化,其经济效益不明显,除澳洲一家处理厂外,尚无其他潜在的用户。

⑶低温碳化。碳化前无需干化,碳化时加压至6—8MPa,碳化温度为315℃,碳化后的污泥成液态,脱水后的含水率50%以下,经干化 造粒后可作为低级燃料使用,其热值约为15048~20482kJ/kg(美国)。该技术 通过加温加压使得污泥中的生物质全部裂解,仅通过 机械方法即可将污泥中75%的水分脱除,极大地 节省了运行中的能源消耗。污泥全 部裂解保证了污泥的彻底稳定。污泥碳 化过程中保留了绝大部分污泥中热值,为裂解 后的能源再利用创造了条件14t。

污泥水解热干化技术

污泥水 热干化技术通过将污泥加热,在一定 温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,可以同 时改善脱水性能和厌氧消化性能。随水热 反应温度和压力的增加,颗粒碰撞增大,颗粒间 的碰撞导致了胶体结构的破坏,使束缚水

泥浆分离脱水机

与板框压滤机对比:该机具有处理能力大、分离性能好、适应性强、劳动强度小、性能稳定、安装操作方便、占地面积小、维修费用低等优点,而且可 以实现密闭的连续自动分离。

卧螺离心机

卧式螺 旋卸料沉降离心机(简称卧螺离心机)是利用 离心沉降原理分离悬浮液的设备。对固相颗粒当量直径=3um、重量浓度比:10%或体积浓度比=70%、液固比重差:0.05g/cm3的各种 悬浮液均适合采用该类离心机进行液固分离或颗粒分级。

带式污泥脱水机

带式污 泥脱水机是中国从美国引进的先进技术,经消化吸收,开发成 功的一种高效脱水设备,可以连续压滤,产品采 用高强度材料制作,具有处理能力大,脱水效率高,使用寿 命长等显著特点。产品广 泛应用于环境治理、蔬菜加 工等需压榨脱水的行业。


卧式弹 簧全自动超高压压榨机

金凯地 过滤设备有限公司自主研发的全自动无人值守污泥污水处理设备,具有处理量大、过滤效果好、能耗少、干度高的特点,与其他 种类与其他各类污泥处理设备的不同是:全自动化、滤饼含水率低。

太阳能 热泵技术污泥处理设备

该系统 主要利用太阳能、地热能 等清洁能源作为污泥干化的热源,能将含水量80以上的 泥浆干化成含水量35以下的干料,节电、节煤、环保;整个系 统为自动化远程控制,有效降 低了污泥处理处置成本,为污泥 处理处置提供了一种低碳环保的解决方案。

该系统包括温室部分、输送部分、通风部分、集热部分(包括太 阳能集热系统和热泵系统)、自动化 控制部分以及有害气体收集和除臭等其他附属装置。

利用太 阳能作为主要能源,满足可 持续发展的需求;

耗能小,运行管理费用低,蒸发1t水耗电量仅为60-80kW˙h,而传统 的热干化技术需耗电为800-1060kW˙h;

经干化处理后,污泥体 积可减少到原来的1/3-1/5,实现稳 定化并保留其原有的再利用价值;

系统运行稳定、安全、灰尘产生量小;

自动化程度高、操作维护方便、使用寿命长;

系统透明程度高,环境协调性好。

    其系统组成有:

(1)污泥输送系统

由接料仓、螺旋进料机、插板阀、污泥泵、管道组成。整个系 统液压部分采用意大利泵、阀。螺旋进 料机与料仓之间用插板阀连接,便于检修。推送机采用S摆管的设计。含水85%左右的 泥饼由卡车卸入料仓,经螺旋 进料机喂入液压推送机,推送机 将污泥由管道输送,整个过程无异味,做到不 污染环境的同时可实现长距离、大扬程输送。管道可 根据建筑结构灵活设置,输送量精确,配备通 讯接口实现远程控制。还可选用皮带、斗提等传统输送方式。

(2)温室供热系统

由太阳能集热器、集热水箱、恒温水箱和PLC控制等组成,集热水 箱与自来水补水管相通,自来水 补水管上设有水源电磁阀,集热水 箱内设有水位传感器;PLC根据所 述水位传感器输出的水位信号控制水源电磁阀的开闭,以自动 给集热水箱补水,实现定时、定量上水,集热水 箱内的水量可根据实际情况得到控制。通过安 全排气阀来释放蒸汽,并通过 供热控制阀控制集热器阵列供热的面积,确保了 系统运行的稳定性和安全性。

(3)温室系统

由温室主体、内保温部分、通风部分、供暖部分、气象站等组成。温室主 体为文络式阳光板温室,阳面中空玻璃。选用保温幕布,减少辐射热的流失。通风采用风机,顶部采 用蝶形方式交错开窗,可根据室内外温湿度、光照度实现自动开关。供暖系统根据《地面辐 射供暖技术规程》JGJ142-2004设计。

(4)污泥翻泥布料系统

由污泥摊铺机、螺旋喂料机、皮带式输送机、干料仓、有害气体探测仪、工业监控系统等组成。全自动 翻泥机为变频电机,可自动调节翻泥速度,使污泥得到均匀翻动,实现表 面翻新和蒸发水分。过程中 也起到对污泥供氧的作用,避免污 泥局部厌氧菌繁殖而释放恶臭气体。系统安装了H2S和NH3探测器,可实现实时监控。

(5)控制系统

自动化 控制系统采用组态软件+PLC的基本控制方式,上位机通过与PLC及智能 仪表通讯实现对各个设备的监测与控制,PLC通过内 部程序能够独立运行。上位机 采用台湾研华工业计算机,生产工 艺路线在计算机界面能够模拟显示。工艺参 数点数据可以实现计算机界面显示、调整、设定,并进入程序。工艺运 行参数可随机调取、打印,故障监 控可实现故障点、故障类型、发生时 间的瞬间记录和报警功能。配置了智能电度表,实时记 录干化过程的能耗数据,折算干化成本。

(6)高温好氧发酵工艺

智能高 温好氧发酵设备是专业处理生活污泥、厨余垃圾、畜禽粪 便等有机废弃物的智能一体化成套设备。工艺原 理是将湿污泥与回流料或生物质、高温生物发酵菌混合,利用微生物的活性,对废弃 物中的有机质进行生物分解、腐熟,使有机 废弃物转化成有机肥原料,用于土壤改良、园林绿化,最终实 现有机废物的资源化利用。

智能高 温好氧发酵设备主要由发酵室、主轴传动系统、液压动力系统、上料提升系统、自动出料系统、高压送风系统、除臭系 统和自动控制系统组成。


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