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对城市污水厂污泥的处理处置及综合利用分析

  【摘要】随着社会主义建设不断发展,城市化进程不断推进。而在城市发展的过程中,相应增加了城市污水的排放量,而污水在净化过程中又产生一定数量的污泥,而污泥没有得到有效的处理话,则将会严重危害到城镇环境。因此,城市污水厂污泥处理成为当前城市发展中重点内容,但在实际中很多污泥都仅仅是经过简单的填埋或干化后临时堆存,不仅没有有效地处理好污泥问题,还占用大量的土地资源和破坏生态平衡,同时污泥一旦污染到地下水,则将会形成永久性危害。为此,本文针对城市污水厂污泥的处理处置及综合利用展开探究。
  【关键词】城市污水厂;污泥;处理处置;综合利用
  一、前言
  随着城市化进程不断推进,社会经济不断发展,人们的生活水平不断提高,因而对环境质量的要求也逐渐提高。城市污水的处理程度逐渐得到提升,进而也大大提高了污泥的产量。城市污水厂的污泥是指在处理污水的过程中产生的液态、半固态、固态的废弃物,同时也是一种由无机颗粒、有机残片、胶体、细菌体等组成的结构复杂的非均质体[1]。若不及时处理掉产生的污泥将会严重危害到城市环境,造成城市环境污染,进而威胁到城市居民的身心健康。
  二、城市污水厂污泥的处理处置及综合利用
  (一)土地利用。污泥的土地利用包括污泥用于废弃矿场、园艺和森林等场地的改良和污泥农用。污泥中含有大量的寄生虫、病原菌、重金属及放射性核素等降解性较难的有害有毒物质,因此,污泥进行土地处置时必须要经过无害化无毒处理,以避免污泥中存在的有害有毒物质二次污染土壤或水体。而污泥中同时也富含营养元素、有机物及植物生长需要的各种微量元素,如N、Ca、Fe、K等,将污泥施用在农田中可以有效地改善土壤的结构,并使土壤肥力进一步增加,更好地促进农作物生长。因而,进行污泥土地利用属于安全的污泥处置方式。
  (二)焚烧处理。由于城市污水污泥中含有大量的纤维素、有机物、木质素等,因此具有较高的发热量,在污泥中掺入适当的催化剂或引燃剂可以便于焚烧,而当前污泥焚烧处理中有干化焚烧和直接焚烧两种技术。干化焚烧是通过干化处理脱水污泥并在污泥含水率约为5%时进行焚烧的一种技术,而干化过程中又可以分为直接干化和间接干化。直接干化是通过将高温烟气直接引入干燥器,使得气体和污泥在干燥器内充分接触和对流,进而进行换热以使含水率降低,具有高热量利用率,通常可以使污泥含水率降低至5%至15%左右。进行干化过程中为避免污泥内的有害有毒物质进入大气导致污染,故在干化气体处理后进行排放,并于干化过程中分离干污泥与介质。间接干化是利用热交换器将热量传递到空气或导热油等介质的一种技术,而介质因在封闭空间内循环,故有效避免直接接触污泥。目前,通常采用的干燥设备有空心浆叶式干化机、圆盘式热干燥器、薄膜热干燥器等,由于间接干化中的污泥与蒸汽无法直接接触因而产生少量不溶性气体,通过炉焚烧大大降低二次污染的发生,在进行干化前应将其破碎并搅动成均匀颗粒状,这样利于后期焚烧处理。另一种技术是直接焚烧,通过掺入油、煤等辅助燃料直接燃烧,主要适用于含水率约为75%至80%的污泥。
  (三)卫生填埋。卫生填埋是在传统的垃圾填埋基础上演变而来的,卫生填埋是指将简单消毒或消化脱水后的污泥混合到垃圾中进行处理,并将污泥倒入垃圾填埋场并覆土压实填埋的技术。卫生填埋过程中可以产生沼气,但由于污泥自身带有毒害物质,这些物质通过渗漏和雨水侵蚀作用会污染到地下水,并导致饮用水污染,故在填埋前应使用完善的抗渗性能的材料和滤液收集装置予以处理。但采用卫生填埋技术处理的填埋场内环境为生活垃圾场,故其环境较为恶劣,容易给周围环境和大气带来污染。同时加上随着城市化不断推进,污泥量逐渐增加,有些填埋场的使用容量在未达到设计寿命前已经超标,而新的填埋场选址较为困难,因此,卫生填埋技术适合应用在土地资源较为足够的地区。由于卫生填埋技术无法有效地处理自身有毒有害物质,也无法降低含水率,故只能暂时存储和延缓污泥,不能作为污泥处理处置的最终技术。
  (四)堆肥处理。堆肥处理属于稳定化、减容化及无害化的综合处理技术,主要是通过混合微生物群落在潮湿的环境中进行分解有机物的污泥处理处置。堆肥过程中产生的高温不仅可以将各种寄生虫卵和病原微生物杀灭,还可以结合生物发酵技术将有机废物转化为高稳定性的腐殖质,达到资源化和无害化的目的,同时高温状态下可以提高分解速度,提高杀菌灭虫的有效性。在堆肥过程中掺入可以改善污泥胶体团粒结构的膨胀剂、调理剂,同时还可以降低污泥的含水率。通过堆肥处理可以进一步使污泥腐殖化,进而提高植物养分和肥料利用价值。
  (五)建筑材料制作。可以通过污泥制作建筑材料,不仅可以减少污泥填埋所用的土地空间,还可以减少自然资源的消耗并实现资源循环利用价值。主要制作材料如下:(1)混凝土制作。据相关文献资料表明[2],污泥灰可以替代混凝土的细填料,高达30%,具有一定的经济价值。因此,可以利用污泥灰作为混凝土的细填料;(2)生化纤维板制作。通过利用活性污泥中含有的球蛋白酶和蛋白有机物可以溶于烯酸、稀碱、中性盐和水等水溶液性质,基于碱性条件进行加热干燥、加压使其蛋白质发生变性作用,进而制作成活性污泥树脂,并将其与经过漂白、脱脂处理的废纤维进行压制,最终制作成质量较好的板材;(3)砖制作。使用污泥制作砖一般有污泥灰渣制砖和干化污泥直接制砖两种方法。使用干化污泥直接制砖时应注意适当调整污泥成分,使其与制砖粘土的化学成分相一致;(4)沥青制作。据相关试验研究表明[3],沥青混合物中含有污泥灰时,其各个方面的性质和性能与一般出材料制作混合物相似。因此,在沥青制作过程中加入一定的细集料,可以提高沥青混合物的稳定性、耐久性及载度。
  (六)能源利用。污泥的能源利用主要表现为污泥燃料化利用、污泥沼气利用和污泥低温制油技术,具体内容如下:(1)污泥燃料化利用。当前,污泥燃料化主要有污泥燃料和污泥能量回收系统。污泥燃料可以应用在厂区水泥生产和发电等,污泥燃料可以替代煤炭资源,减少煤炭资源的使用。通过污泥燃料的应用,可以降低生产过程中的能耗,提高污泥燃料热值的使用率。污泥能量回收系统是通过混合消化、厌氧消化初沉池污泥和剩余活性污泥,降低污泥含水率,同时添加适量的轻溶剂油使其变成流动性浆液,然后置入四效蒸发器脱除轻油,在含油污泥脱水后添加重油成流动性浆液,同样将其置入四效蒸发器进行蒸发和脱油,最终制成质量较佳的污泥燃料;(2)污泥沼气利用。污泥经过厌氧消化后可以产生沼气。现代工艺中是根据处理物的实际需求通过电脑调节反应容器内的厌氧环境,这样可以将微生物充分与有机物逐渐发酵和降解,进而甲烷化。沼气中的主要成分是二氧化碳和甲烷,因此可以将其作为清洁燃料。利用厌氧发酵制作沼气不仅可以形成高热值的沼气,还能生产有机肥,并且大气污染较轻;(3)污泥低温制油技术。在常压或高压缺氧,温度为300℃至500℃的条件下,利用污泥中含有的硅酸铝和重金属的催化作用使污泥中的脂类和蛋白质转化成碳氢化合物,其最终的产物有非冷凝气体、碳、反应水、油等,因此,污泥低温制油技术属于能源回收型化学处理技术。
  三、小结
  总而言之,进行城市污水厂污泥处理处置及综合利用时应从本地实际情况出发,以经济效益、生态效益及社会效益为原则选择正确的处理处置方案,实现资源化、生态化。
  参考文献
  [1]陈科.我国城市污水厂污泥处理处置技术浅谈[J].科技创新导报,2012,(08):141-143.
  [2]刘�,任焕丽.城市污水厂污泥处理与资源化[J].泰山学院学报,2012,34(06):94-98.
  [3]金波,李宝新.城市污水处理厂污泥的综合利用探讨[J].环境科学与管理,2010,35(05):106-109.

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