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城市污泥处理处置技术及资源化利用
摘要:现阶段城市化发展进程不断加快,污泥处理难度进一步提升。为有效开展环境工程中的污泥处理工作,降低污泥处理环节对环境的影响,应当加强污泥处理全过程管控力度,结合不同污泥种类选择适宜的处理技术手段,确保污泥处理工作能够高质高效开展。
关键词:城市污泥;处理处置技术;资源化利用
1、城市污泥处理处置技术与资源化利用重要意义
现阶段城市污泥处理处置工作开展期间,相关部门需要结合不同污泥种类选择适宜污泥处理处置技术手段。为从根本上提升污泥处理期间的生态效益,实现资源化利用目标,有效节约污泥处理成本,还需要积极引进先进的污泥处理理念及污泥处理处置技术手段,建立健全污泥处理管理制度,确保污泥处理水平能够在推动地区可持续发展,保障大众生产生活水平中发挥出重要作用。
随着我国城市化发展进程不断加快,大众对生产生活环境的绿色性及环保性提出了更高要求。污泥是导致环境污染的重要因素,应当选择适宜的污泥处理处置技术手段,将污泥转化为可循环利用的有利物质。优化污泥处理流程,确保污泥处理工作高效实施。城市污泥处理处置与资源化利用工作的重要意义主要体现在以下几方面:
第一,减轻环境污染。污泥处理处置技术是当前环保工作重要手段,能够有效控制污泥排放期间的运营成本与资金支出[1]。经过实际调查研究发现,污泥内不仅含有有机污染物,还包括无机盐、金属离子。高盐或者高有机物污泥在没有经过充分处理的情况下排放,会严重影响到水体内生物生存环境,对人体健康造成严重威胁,因此需要选择适宜的污泥处理处置技术,控制水环境污染。
第二,增强生产经济效益。污泥处理以及循环利用工作也具有较强的经济效益,通过开展积极可靠的污泥处理工作能够很大程度节约排污费用,保护生态环境,使企业能够高质量产水。现阶段大众环保意识逐渐增强,污泥排放与处理更为严苛,通过加大污泥处理管控力度,也可为促进循环经济发展奠定坚实技术基础。
第三,提升资源利用水平。污泥处理处置技术能够对污泥进行回收利用,降低新鲜用水量,对水进行进一步处理,满足污泥排放要求,控制物化处理规模,利于企业节约耗水量。
2、城市污泥处理处置内容
在城市污水处理过程中极易产出污泥,基于生物固体角度分析,城市污泥可分为初沉污泥、活性污泥、消化污泥、化学污泥四种类型。其中,初沉污泥就是在污水一级处理环节产生出的沉淀物[2];活性污泥主要来源于二次沉淀池,初级污泥去除回流到曝气池的部分;消化污泥就是在污水经过厌氧消化处理后产生的污泥;化学污泥就是污水经过化学一级或三级处理后产生的污泥。
城市污泥中含有的有机物质多,性能会受各类因素影响。有害污染物含量高、含水量高,内部包括较多的植物营养素,可循环利用效果好。
污水处理标准内部包括有毒有害物质含量、酸碱度、污泥无害化及减量化处理水平、处理污泥时的土地利用面积等。
2.1污泥浓缩
沉淀池中排出的污泥含水量较高,需要进行浓缩出水处理,控制污泥含水量,减少构筑物及处理单元运行压力。污泥处理时应当去除内部自然水与间隙水。在污泥浓缩环节使用适宜处理方式,确保污泥性质以及污泥中的含水量符合处理目标。污泥浓缩方式具体包括重力浓缩、气浮浓缩与离心浓缩。
重力浓缩处理污泥应基于固体表面荷载开展,在处理过程中可以将初沉池与二沉池混合,切实提升浓缩池的浓缩效率。重力浓缩污泥过程中的浓缩效果也会受到污泥掺和比例影响,在浓缩环节中,重力浓缩还可分为间歇式浓缩与连续浓缩。间隙式浓缩主要被应用在小型污水处理厂中,连续性浓缩主要被应用在大中型污水处理厂。
气浮浓缩就是在悬浮的污泥颗粒上附着大量微小气泡,使淤泥颗粒上浮,保障淤泥浮力与水分离效果。气浮浓缩方式主要被应用在疏水性污泥与悬浮物质难以沉降的污泥聚合物内,在水处理环节可以在代替二次沉降池适用于污泥,适用于污泥膨胀生化处理环节。
2.2污泥消化
污泥消化工作开展目的就是改善污泥内部环境条件,增强污泥脱水效果。污泥消化工作需要在人工控制条件下开展,借助微生物代谢方式,确保污泥中的固体有机物质始终处于稳定状态。生物固体消化包括厌氧消化、耗氧消化两种类型。生物固体消化多数为厌氧消化形式,能够切实满足好氧污泥与厌氧污泥的稳定性指标。在污泥内部固体含量越高的情况下,污泥持续降解能力越大;在固体含量指标越低的情况下,污泥持续降解能力就越小,稳定性就越强。在对污泥进行延时曝气处理时,产生出的污泥挥发性固体含量下降至50%,与厌氧消化稳定结果一致。
有机污泥经过消化处理后,污泥内的污染物能够得到充分降解、合理化应用,控制污泥含量。污泥在经过生化处理后还需要开展高温耗能消化工作,有效改善污泥中的生物稳定性与脱水性,对污泥进行有效处理。
污泥消化处理工作废水处理工作重要环节之一,当下也可采用标准消化处理、快速厌氧消化处理与两级厌氧消化处理等工作。污泥消化技术是当下应用最为广泛的污泥稳定化工艺,对提升污泥资源利用率意义重大。
2.3污泥预处理
污泥预处理需要进一步提高污泥的浓缩量、增强污泥脱水效率。污泥预处理效果会受到颗粒规格、表面电荷以及颗粒相互作用影响。在污泥颗粒越小的情况下,颗粒的表面积就越大。
为从根本上提升污泥预处理效果,污泥预处理环节还可加入混凝剂,改变颗粒表面性质,增强污泥的稳定性及凝聚力。注重改善污泥颗粒结构,做好污泥过滤工作,防止污泥对过滤设施造成堵塞。污泥预处理也可以使用加药调理、淘洗、加热与冷冻等手段。
2.4污泥脱水
污泥脱水处理工作也是污泥处理处置的重要环节。污泥经过浓缩后的含水量依然会达到90%左右,呈现出流动状态,后续处理难度较大。借助脱水方式控制污泥体积,增强污泥循环利用率[3]。污泥中的自由水基能够在浓缩后被去除,控制污泥表面颗粒量的毛细水以及表面吸水量。
现阶段污泥脱水可使用机械脱水与自然干化脱水两种手段,污泥干化脱水就是将污泥摊铺在干化场地,配合使用蒸发、渗率以及溢流等方式满足脱水要求。在干嘛化厂还需要铺设集水管道,强污泥脱水效果。此种脱水方式的时间长、维护管理难度大,多数应用在小规模污水处理厂中。机械脱水可分为过滤脱水、压滤脱水与离心脱水等方式。使用板框压滤机、带式压滤机与离心机,增强脱水效果。机械脱水的原理基本一致,主要就是利用过滤介质的两侧压力差作为推动力,使水分能够借助过滤介质被截流,实现脱水目标。在真空过滤过程中,压差值需要通过过滤介质的一侧负差产生;离心法主要就是将离心力作为推动力。
3、城市污泥处理处置技术要点
3.1喷雾干化技术
污泥常见脱水技术为干化脱水及机械脱水。为最大限度控制干化处理期间的能耗量,现阶段喷雾干化处理技术使用到了真空管槽式太阳能集热器,集热效率可达到35%~50%。污泥经过雾化后的逆境可达到50~200微米,进一步扩大了污泥颗粒的面积,利于污泥热干化,热能利用率也较高。干燥塔内,经过雾化后的污泥能够在1.5小时达到150摄氏度,并在此温度下可运行5小时左右。
在使用喷雾干化技术过程中,污泥的含水量与喷入量密切相关。喷雾量减少的情况下,污泥的含水量也会减少。在喷入量为每小时12升的情况下,干化后的淤泥含水量下降至25.9%。
干化后的污泥熔出磷酸盐、氨氮会随喷入量的减少明显升高。在喷入量小于每小时25升的情况下,磷酸盐的浓度为59.4~61.7毫克,满足农用标准。
干化后污泥溶出的阴阳离子变化趋势相同,在含水量升高的情况下,阴阳离子含量有明显增大的趋势。钠离子及氯离子在喷入量为每小时36升的情况下突变程度最大,后续冷凝水内的阴阳离子含量会先上升随后下降。
3.2回转窑焚烧技术
污泥干化焚烧作业能够有效分解并破坏污泥中的有机物质,最大限度控制污泥体。如污泥中的有害物质含量较高、无法简单处理的情况下,可以使用回转窑焚烧技术。
常见的污泥焚烧设备主要包括回转窑焚烧炉、机械炉排式焚烧炉、流化床式焚烧炉等。其中,流化床式焚烧炉主要被应用在恶劣材料的焚烧中,预备传热速度快、处理面积大、与空气接触率高、燃烧彻底等优势。但流化床式焚烧炉对焚烧物的体积要求较高,需要配备辅助设备,进一步提高了投入成本,电力资源的损耗量较大[4]。回转窑焚烧炉广泛应用在各领域中,可通过不断反转、持续搅拌扩大污泥受热面积,提升污泥的热利用率。由于炉体的占地面积相对较大,热利用率高,对窑尾及窑头的连接密封组件精度要求较高,需要较大的占地空间。
4、城市污泥资源化利用
4.1污泥的最终处理
污泥最终处理方式多种多样,现阶段主要包括填埋、燃烧、投海等。污泥卫生填埋于20世纪60年代出现,可单独填埋或和其他生活垃圾及工业废弃物填埋,具有投资少、容量大、见效快的优势。但污泥填埋出现较多的渗出液及气体,生态环境会造成严重污染。
污泥焚烧能够快速并大面积的实现污泥减量化目标,在污泥焚烧过程中产生的热量也可满足循环利用要求,应用前景更为广阔。污泥在焚烧前必须经过脱水处理,尽量使用机械脱水方式,保障脱水效率。借助污泥热处理技术手段,能够使污泥在热环境下分解,获得可燃气体与可燃油。
借助水体消纳污泥时,需要进行严格的无毒无害化处理。在部分靠海国家,大型污水处理厂将液体污泥或脱水污泥直接排放到海洋中,导致海洋环境受到严重污染,现已被逐步淘汰。
4.2污泥综合利用
当下污泥综合利用技术种类较多,受各地区科技及经济水平因素影响,需要在制定污泥综合利用方案过程中着重考量环境污染、卫生安全及经济有效性。污泥内部还含有丰富的氮、磷、钾营养物质,满足植物生长需求。污泥内的钙、镁、铜等微量元素也可以优化土壤结构,增强土壤肥力,保障农作物生长效果。
为保障污泥利用体检的安全性,在实际应用前还需要进行稳定化、无害化处理。注重控制污泥处理及利用期间的资源消耗量,现在污泥循环利用目标。
4.3污泥资源化利用技术
第一,将污泥作为粘合剂。污泥内部有机物质、蛋白质、脂肪及多糖具有一定热度及一定粘性。活性污泥在用作粘性剂时,能够满足无烟粉煤加工成型煤要求。在高温气化炉中被处理,能够防止污染环境。
第二,生产PHA。PHA材料可被完全生物降解,加工性能良好,应用前景极为广阔。活性污泥是生产PHA的重要材料,能够切实提升生物可降解塑料含量。
第三,减量技术。因污泥内部具有大量的病原体,含水量高,容易造成二次污染。仅使用外运填埋方式已然无法满足生态环境保护要求,需要采用适宜的减量化处理技术,做好减量化技术路线选型工作。现阶段污泥减量化技术主要包括加解耦合剂污泥减量化技术、碱-热和污泥减量化技术、臭氧化结合污泥、氯化结合污泥减量技术等。
5、污泥处理处置与资源化利用要点
5.1污泥处理工艺的评价
为从根本上提高污泥处理工艺应用效果,需要做好污泥处理完整的评价工作。要求污泥处理厂应当接受专业监管部门及群众的监管,针对污泥处理工作存在的各类问题,不断优化污泥处理流程,
影响污泥处理效果的因素主要包括污泥处理质量、污泥处理处置技术、污泥处理成本、污泥处理效率等,需要在评价过程中结合各类因素制定出切实可行的污泥处理方案。
5.2完善污泥处理设施
着重完善当下城市污泥处理设施,确保污泥处理水平能够切实满足当下日渐加快的城市建设进程,构建起更为系统全面的污泥处理体系。在完善污泥处理设施时,相关部门需要修复及完善当下污泥处理设施,为从根本上提升污泥处理效果,相关工作人员需要对污泥处理设施进行不断优化及完善,结合污泥处理设施运行要求开展专业化污泥处理工作。对于功能较为落后,且已经存在老化或故障问题的处理设施,还开展改造与修复工作,增强污泥处理效果。结合先进的处理技术对现有污泥处理设施进行调整与改造。
总结:总而言之,在现阶段污泥处理工作开展环节,相关部门需要不断优化处理技术方案,做好处理管控工作,从根本上提升污泥资源利用率,有效解决污泥排放量大问题,避免污泥处理对地下水环境造成严重不理影响。相较于发达国家而言,我国污泥处理水平依然处于有待提升阶段,需要在此过程中积极学习先进处理技术,提高人员环保意识,加强污泥处理的监督管理工作,为推动城市可持续发展进程奠定坚实基础。
参考文献:
[1].三部门联合印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》明确2025年城市污泥无害化处置率达到90%以上[J].建筑技术,2022,53(10):1428.
[2]黄申斌.城市污水处理厂剩余污泥处置的资源化利用效果研究[J].环境科学与管理,2019,44(10):87-91.
[3]章婷婷,刘霞,何群彪.城市污水污泥处置技术及资源化利用研究进展[J].轻工科技,2019,35(06):94-95+106.
[4]李剑光.城市污泥处理处置的问题及其建材资源化利用[J].天津建设科技,2018,28(05):65-67.
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