污泥資源化技術簡介

作者：管理員發布于：2017-03-31  瀏覽次數：

污泥資源化技術簡介

摘要：污(wu)泥處理技術大(da)致可(ke)(ke)歸結為(wei)兩大(da)類(lei)：一是拋(pao)棄型(xing)技術，污(wu)泥作為(wei)廢物不利(li)用(yong)；二(er)是資源化技術，充分(fen)利(li)用(yong)污(wu)泥中的有用(yong)成分(fen)，實現變(bian)廢為(wei)寶(bao)。后(hou)者(zhe)符合(he)可(ke)(ke)持續發(fa)展的戰(zhan)略方(fang)針，有利(li)于建(jian)立循環型(xing)經濟，近年來得(de)到(dao)廣泛(fan)關注。 

 

    污(wu)(wu)泥(ni)處理技術大(da)致可(ke)歸結為(wei)兩(liang)大(da)類：一是拋棄型技術，污(wu)(wu)泥(ni)作為(wei)廢(fei)物不(bu)利(li)用；二(er)是資源化(hua)技術，充分利(li)用污(wu)(wu)泥(ni)中的有(you)用成分，實(shi)現變廢(fei)為(wei)寶。后(hou)者符合可(ke)持續發(fa)展的戰略方針，有(you)利(li)于建立循環型經(jing)濟，近(jin)年來得到(dao)廣泛關注。

一、污泥堆肥

    污泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)大量的有(you)機(ji)質(zhi)、氮(dan)、磷(lin)、鉀等(deng)植物需要的養分(fen)(fen)，其含量高于常(chang)用牛(niu)羊豬糞等(deng)農家肥(fei)，可(ke)以與菜籽(zi)餅、棉(mian)籽(zi)餅等(deng)優質(zhi)的有(you)機(ji)農肥(fei)相媲美(mei)。但是(shi)污泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)往往也(ye)含有(you)有(you)害(hai)成分(fen)(fen)，因此在土地利(li)用之前，必(bi)須(xu)對污泥(ni)進行穩定化(hua)(hua)(hua)(hua)、無害(hai)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理(li)，如好氧與厭氧消化(hua)(hua)(hua)(hua)、堆(dui)(dui)肥(fei)化(hua)(hua)(hua)(hua)等(deng)，其中(zhong)(zhong)(zhong)堆(dui)(dui)肥(fei)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理(li)是(shi)較(jiao)多采用的一種方法。

堆(dui)肥化是利用微(wei)生物的作(zuo)用，將不穩定(ding)的有機質(zhi)降解和(he)轉化成穩定(ding)的有機質(zhi)，并使揮(hui)發性有機質(zhi)含(han)量降低，減少(shao)臭氣；物理性狀明顯改善(shan)（如水(shui)含(han)量降低，呈疏松、分散、粒狀），便于貯存、運輸和(he)使用；高溫堆(dui)肥還可(ke)以殺滅(mie)堆(dui)料(liao)中(zhong)的病原菌、蟲卵和(he)草籽，使堆(dui)肥產品更適(shi)合作(zuo)為土壤改良劑和(he)植物營養源(yuan)。

我國農村(cun)利用雜草、秸(jie)稈等和禽獸糞便混合，制成(cheng)有(you)機肥(fei)(fei)料的(de)做(zuo)法已有(you)很長的(de)歷史(shi)，但這種堆(dui)(dui)肥(fei)(fei)過(guo)程(cheng)(cheng)主要(yao)靠自然通風或表面擴散向堆(dui)(dui)料供(gong)氧，由于供(gong)氧不(bu)充(chong)分(fen)，不(bu)能作為大規模(mo)處理處理、生產高質量堆(dui)(dui)肥(fei)(fei)產品的(de)手(shou)段(duan)。現代(dai)堆(dui)(dui)肥(fei)(fei)化制好氧快速堆(dui)(dui)肥(fei)(fei)過(guo)程(cheng)(cheng)，污泥堆(dui)(dui)肥(fei)(fei)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)主要(yao)技術(shu)措施比較復雜，主要(yao)包括(kuo)：調整堆(dui)(dui)料的(de)含水率(lv)和適(shi)當的(de)C/N比；選擇填充(chong)料改(gai)變污泥的(de)物理性狀；建(jian)立合適(shi)的(de)通風系統(tong)；控(kong)制適(shi)宜的(de)溫(wen)度和pH值(zhi)等。

二、污泥(ni)消(xiao)化制沼氣

    污泥厭氧消(xiao)化不僅(jin)是現在(zai)，而且(qie)也是未來應用最(zui)為(wei)廣泛(fan)的(de)污泥穩(wen)定化工藝。厭氧消(xiao)化較其他(ta)穩(wen)定化工藝獲得(de)廣泛(fan)應用的(de)原因(yin)是它具有如(ru)下優點：

1 產生能量（甲烷(wan)），有時(shi)超(chao)過(guo)廢水(shui)處理過(guo)程(cheng)所需的(de)能量；

2 使最終需(xu)要處置的污泥體積減(jian)少30%~50%；

3 消化完全時，可消除惡(e)臭；

4 殺死病原微生物，特別(bie)是(shi)高(gao)溫消化時(shi)

5 消化污泥容易脫水，含有(you)有(you)機肥(fei)效(xiao)成分，適(shi)用于改良土壤(rang)。

    但當處理廠規模較小，污泥數量少，綜合利用價值不大時，也可采用污泥好氧消化。它的主要優點是：運行操作比較方便和穩定、處理過程需排出的污泥量少。但運行費用大、能耗多。在具體工(gong)程(cheng)實踐中(zhong)，污泥處(chu)理(li)采(cai)用哪(na)種工(gong)藝，厭氧(yang)消(xiao)化(hua)還是好氧(yang)消(xiao)化(hua)，應視(shi)具體情況而定(ding)，如污泥的數量、有無(wu)利用價值、運轉管理(li)水平的要求、運行管理(li)與能耗、處(chu)理(li)場地大(da)小等。有機污泥(ni)經消化后，不僅有機污染物得(de)到(dao)進一步的(de)(de)降(jiang)解、穩(wen)定和(he)利用，而且污泥(ni)數(shu)量減(jian)少（在厭氧消化中，按體積計(ji)約減(jian)少1/2左(zuo)右），污泥(ni)的(de)(de)生物穩(wen)定性(xing)和(he)脫(tuo)水性(xing)能大為改善(shan)。這樣(yang)，有利于污泥(ni)再作進一步的(de)(de)處置(zhi)。

三、污泥燃料化技術

    隨(sui)著污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)的(de)(de)(de)不斷增加(jia)及污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)成分(fen)(fen)的(de)(de)(de)變化，現有的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)逐漸不能(neng)滿足要(yao)(yao)求(qiu)，例(li)如(ru)燃燒含(han)(han)水(shui)(shui)率80%的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)，每噸污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)（干基）的(de)(de)(de)輔(fu)助(zhu)燃料需(xu)消耗304~565L重(zhong)油，能(neng)耗大；污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)填埋必須預先脫水(shui)(shui)到含(han)(han)水(shui)(shui)率至少(shao)小(xiao)于70%，而達(da)到這樣(yang)的(de)(de)(de)含(han)(han)水(shui)(shui)率目前(qian)的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)脫水(shui)(shui)技(ji)(ji)術(shu)(shu)需(xu)要(yao)(yao)消耗大量(liang)的(de)(de)(de)藥劑(ji)，既增加(jia)了成本，也增加(jia)了污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)；土地(di)還原是(shi)目前(qian)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)消納量(liang)最大的(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)方法(fa)，但很多工業廢水(shui)(shui)中(zhong)含(han)(han)有重(zhong)金屬和(he)有毒有害的(de)(de)(de)有機物，不能(neng)作肥料或土壤改(gai)良劑(ji)。因此尋找(zhao)一種適合(he)處(chu)(chu)(chu)理(li)所(suo)有污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)，又能(neng)利(li)用污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)有效成分(fen)(fen)，實現減量(liang)化、無害化、穩(wen)定化和(he)資源化的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，是(shi)當前(qian)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)研究開發的(de)(de)(de)方向。污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)燃料化被認為是(shi)有望取代現有的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)最有前(qian)途的(de)(de)(de)方法(fa)之一。

    污(wu)(wu)泥燃料化方法目前有兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)，一種(zhong)(zhong)(zhong)是污(wu)(wu)泥能量回收系統，簡稱(cheng)HERS法（Hyperion Energy System），第二(er)種(zhong)(zhong)(zhong)是污(wu)(wu)泥燃料化法，簡稱(cheng)SF法（Sludge Fuel）。

（一(yi)）、HERS法(fa)

    HERS法工藝流(liu)程如圖(tu)1所示。它是將剩(sheng)余活性(xing)污泥(ni)和初沉池(chi)污泥(ni)分別進(jin)行(xing)厭氧消化，產生的(de)(de)消化氣經過脫(tuo)硫后(hou)，用作發電的(de)(de)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)。混(hun)合消化污泥(ni)林、離心脫(tuo)水(shui)至含(han)水(shui)率80%，加入(ru)輕(qing)溶劑油，使(shi)其變成流(liu)動(dong)行(xing)漿液(ye)，送入(ru)四效(xiao)蒸(zheng)發器蒸(zheng)發，然后(hou)經過脫(tuo)輕(qing)油，變成含(han)水(shui)率2.6%、含(han)油率0.15%的(de)(de)污泥(ni)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)。輕(qing)油再返回到前端做脫(tuo)水(shui)污泥(ni)的(de)(de)流(liu)動(dong)媒體，污泥(ni)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)燃(ran)(ran)燒(shao)產生的(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)一部分用來(lai)蒸(zheng)發干燥污泥(ni)，多(duo)余用來(lai)蒸(zheng)汽(qi)發電。

HERS法所(suo)用的物料是經過(guo)機(ji)械脫水的消化污(wu)泥。污(wu)泥干(gan)燥采(cai)用的多效蒸發法一般是用蒸發干(gan)燥法，不能獲得能量收益(yi)(yi)，而采(cai)用CG法可以有能量收益(yi)(yi)；污(wu)泥能量回(hui)收兩種方式(shi)，即厭(yan)氧產生(sheng)(sheng)消化氣和(he)污(wu)泥燃燒(shao)產生(sheng)(sheng)熱(re)能，然后以電力形式(shi)回(hui)收利用。

圖1   HERS法(fa)工藝流程

（二）、SF法

     SF法工(gong)藝流(liu)程(cheng)如圖2所(suo)示。它將未消化的(de)混(hun)合(he)污泥(ni)經(jing)過機械脫(tuo)(tuo)水(shui)后，加入(ru)(ru)重(zhong)油(you)(you)，調(diao)制成(cheng)流(liu)動(dong)漿液送入(ru)(ru)四(si)效蒸發器蒸發，然后經(jing)過脫(tuo)(tuo)油(you)(you)，變(bian)成(cheng)含水(shui)率(lv)約(yue)5%、含油(you)(you)率(lv)10%以下(xia)，熱(re)(re)值為23027kJ的(de)污泥(ni)燃料。重(zhong)油(you)(you)返回作(zuo)污泥(ni)流(liu)動(dong)介質(zhi)重(zhong)復利用，污泥(ni)燃料燃燒產生蒸汽，作(zuo)為污泥(ni)干燥的(de)熱(re)(re)源(yuan)和(he)發電，回收能量。

圖(tu)2  SF法工(gong)藝流程圖(tu)

    HERS法與SF法不同，一是(shi)前者污(wu)(wu)泥先(xian)經過(guo)(guo)消(xiao)化，消(xiao)化氣和蒸(zheng)汽發電相結合(he)回收能量。后者不經過(guo)(guo)污(wu)(wu)泥熱(re)值降(jiang)低的消(xiao)化過(guo)(guo)程，直接將生成污(wu)(wu)泥蒸(zheng)發干燥制成燃料；二(er)是(shi)HERS法使(shi)用的污(wu)(wu)泥流動(dong)媒體(ti)是(shi)輕質溶劑(ji)油(you)，黏(nian)度(du)低，與含水(shui)率(lv)(lv)80%左(zuo)右的污(wu)(wu)泥很難(nan)均勻混合(he)，蒸(zheng)發效率(lv)(lv)低，而SF法采用的是(shi)重油(you)，與脫(tuo)水(shui)污(wu)(wu)泥混合(he)均勻。三是(shi)HERS法輕溶劑(ji)油(you)回收率(lv)(lv)接近100%，而SF法重油(you)回收率(lv)(lv)較低，流動(dong)介質要不斷補充。

四(si)、污泥的建材利用

    污泥中除(chu)了有(you)(you)機(ji)(ji)物外(wai)往往還含有(you)(you)20~30%的(de)無機(ji)(ji)物，主要是硅、鐵(tie)、鋁和鈣等(deng)。因此即使污泥焚燒(shao)去除(chu)了有(you)(you)機(ji)(ji)物，無機(ji)(ji)物仍以(yi)焚燒(shao)灰的(de)形(xing)式存在，需要做填埋(mai)處置。如何(he)充分利(li)用污泥中的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)物和無機(ji)(ji)物污泥的(de)建材利(li)用是一種經濟有(you)(you)效的(de)資源化(hua)方(fang)法。

    污(wu)泥的建(jian)材利(li)用(yong)大致可歸結為以下(xia)方(fang)法：制輕質陶粒、制熔(rong)融資材和熔(rong)融微晶玻璃(li)，生(sheng)產水泥等，制磚已(yi)經很少應用(yong)。過去大部分以污(wu)泥焚燒灰作原料生(sheng)產各種建(jian)材，近(jin)年(nian)來，為了減少投資（建(jian)設焚燒爐），充分利(li)用(yong)污(wu)泥自身(shen)的熱值，節(jie)省(sheng)能耗，直接利(li)用(yong)污(wu)泥作原料生(sheng)產各種建(jian)材的技術(shu)已(yi)開(kai)發(fa)成功(gong)。

    污泥(ni)制(zhi)輕質陶粒(li)的(de)方法按原料不同可分為兩(liang)種，一是用(yong)生污泥(ni)或厭氧(yang)發酵污泥(ni)的(de)焚燒灰造粒(li)后(hou)燒結。這種方法20世紀80年代(dai)已趨向成(cheng)熟，并投入應用(yong)。利用(yong)焚燒灰制(zhi)輕質陶粒(li)需(xu)要單獨建(jian)設(she)焚燒爐，污泥(ni)中的(de)有(you)機成(cheng)分沒有(you)得到有(you)效(xiao)利用(yong)。近(jin)年來開發了(le)直接從脫(tuo)水污泥(ni)制(zhi)陶粒(li)的(de)新技術(shu)。 

    污(wu)泥熔(rong)融(rong)制得的(de)(de)熔(rong)融(rong)材(cai)料(liao)也可以做路基(ji)、路面(mian)，混凝土(tu)骨料(liao)及地下管道的(de)(de)襯墊材(cai)料(liao)。但是以往的(de)(de)技術均以污(wu)泥焚(fen)燒灰做原料(liao)，投資(zi)大(da)(da)，污(wu)泥自身的(de)(de)熱(re)值(zhi)(zhi)得不到充分利(li)用，成本高(gao)，阻礙(ai)了(le)進一步推廣(guang)應用。近年來開發了(le)直接用污(wu)泥植被熔(rong)融(rong)材(cai)料(liao)的(de)(de)技術，大(da)(da)大(da)(da)降低了(le)投資(zi)和運行成本，提(ti)高(gao)了(le)產品附加(jia)值(zhi)(zhi)。

    我(wo)國(guo)是世界水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)第一生(sheng)產(chan)大國(guo)，對(dui)照國(guo)外經驗，利(li)(li)用(yong)生(sheng)產(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)消(xiao)納(na)廢(fei)物(wu)的潛力很大。目前(qian)我(wo)國(guo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)工(gong)業利(li)(li)用(yong)廢(fei)物(wu)例還不到10%。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)生(sheng)產(chan)中利(li)(li)用(yong)廢(fei)物(wu)主要是高爐水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)渣(zha)、粉煤(mei)灰，副(fu)產(chan)品石(shi)膏、爐渣(zha)煙塵、舊(jiu)橡膠輪胎等。近年(nian)來，日本(ben)利(li)(li)用(yong)城市垃圾（污(wu)(wu)泥(ni)(ni)）焚燒灰和下(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)道污(wu)(wu)泥(ni)(ni)為原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)生(sheng)產(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)獲得(de)成功，用(yong)這(zhe)種原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)生(sheng)產(chan)的水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)叫(jiao)生(sheng)態(tai)(tai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)，2001年(nian)已建(jian)成第一座生(sheng)態(tai)(tai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)廠(chang)，年(nian)生(sheng)產(chan)能力為11萬(wan)噸。一般認為污(wu)(wu)泥(ni)(ni)作為生(sheng)產(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)時，其(qi)含(han)量不得(de)超過(guo)5%，按此(ci)估(gu)算，日本(ben)東京(jing)都(dou)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理廠(chang)的污(wu)(wu)泥(ni)(ni)可年(nian)產(chan)200萬(wan)噸生(sheng)態(tai)(tai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)。由此(ci)可知，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)生(sheng)產(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)(ni)既是污(wu)(wu)泥(ni)(ni)資源(yuan)化(hua)利(li)(li)用(yong)的重要途徑，也是行(xing)之有效的方法(fa)，已引(yin)起國(guo)內外的高度重視。