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城市污泥处置技术及资源化应用进展

时间:2019-03-07 14:06

来源:水工业市场杂志

作者:朱盛胜、陈宁等

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作为城市污水处理厂的副产物,城市污泥产量巨大且成分复杂,如何合理处置城市污泥己越来越受人们关注。城市污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质,经过适当处理可以变废为宝,探究适合我国国情的合理处置和利用污泥技术具有重要现实意义。本文阐述近年来国内外城市污泥的常用处置技术,同时分析不同技术的优缺点,拟为读者提供目前城市污泥处置及资源化的基本思路、发展状况和脉络。

一、国内外城市污泥常用处置技术

目前污泥处置技术主要有3种:卫生填埋、污泥焚烧、土地利用。城市污泥处置技术因各国经济、社会发展水平不同而有所差异:西方发达国家工业化较早,污泥处置技术较为完善,其污泥土地利用占相当大的比例,例如美国污泥土地利用占污泥产出总量的33%,英国占55%,法国占50%,葡萄牙高达80%。根据住建部统计数据,截至2014年底,我国通过建材、焚烧、堆肥化、卫生填埋等无害化处置的污泥约占56%,未能达到国务院《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》中要求的80%的处置目标。

二、城市污泥处置技术综述

1.卫生填埋

污泥卫生填埋技术开始于20世纪60年代,分为混合填埋和单独填埋。混合填埋指污泥与生活垃圾充分混合、平展、压实,最后填埋处置;单独填埋指污泥经过简单灭菌处理,在专门填埋场地进行填埋处置,在其上覆以惰性、黏性土壤,种植绿色植物进行生态修复,分为沟填、掩埋和堤坝式填埋三种类型。卫生填埋技术操作简单、污泥无需高度脱水(自然干化)、无毒无害化成本较低。但同时卫生填埋技术自身也存在许多问题,如处理周期过长(污泥稳定化时间为2-7年),侵占土地严重,填埋坑的渗滤液可能导致土壤和地下ca888亚洲城官网等。

由于土地资源有限、渗滤液对土壤及地下水的潜在污染风险,使填埋技术进一步发展受到限制。近年来发达国家污泥卫生填埋处置所占比例越来越低,英国城市污泥卫生填埋比例由1980年的27%下降到2005年的6%,并征收污泥卫生填埋处置税;法国自2005年起禁止污泥填埋;2009年后美国关闭大多数污泥填埋场。我国在2009年发布的《城镇污泥处理厂污泥处理处置及污染防治技术ca888亚洲城(试行)》明确规定,不具备土地利用和建筑材料综合利用条件的污泥才可以采用卫生填埋处置,同时越来越多的地区开始减少甚至限制填埋场的建设。

2.污泥焚烧

污泥焚烧技术是在有氧条件下对污泥高温热处理的技术,常用于处置毒性强、危害大的有机污泥和剩余污泥。城市污泥中含有大量有机物和纤维木质素,脱水干化后直接焚烧,有机物全部碳化,同时彻底杀死污泥中病原菌与虫卵,最大限度地减少污泥体积,最终成为更加稳定的灰渣。

污泥焚烧技术处理速度快,无害化彻底,无需长时间储存,处置占地面积小,同时余热可用于发电或供热等。污泥焚烧设备主要有立式多段炉、同转窑焚烧炉和流化床焚烧炉。目前污泥焚烧技术在西欧和日本己得到广泛应用,日本的污泥焚烧量己占污泥处理总量的6O%以上,欧盟也在1O%以上。我国第一座大型污泥焚烧处理设施——深圳市市政环卫综合处理厂于1988年11月投产,己运行约2O年,为污泥焚烧发电积累了许多经验;2005年建立的青岛污泥焚烧发电工程,日处理污泥量可达26t,每小时可发电700多度。

污泥焚烧技术也存在一些问题。首先污泥含水率较高(多在60%以上),燃烧要求高,导致处理设施投资大,能耗高,处理及维护费用高;其次,污泥焚烧易产生有毒有害气体例如酸性气体、二噁英等,容易产生二次污染。据日本国土交通省统计,污泥焚烧过程中产生的N2O的量占污水处理行业温室气体排放总量21%;另外,污泥中含有大量有价值的生物资源,焚烧后此类资源未得到充分利用,不符合可持续发展需求,因此这些问题限制了污泥焚烧技术的进一步推广。

3.土地利用

城市污泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾等有益成分,同时具有强黏性与强吸水性,能明显改善土壤的物化性质,有利于形成土壤团粒、提高团粒的水稳定性和保水能力,减少水土流失,显著提高土壤肥力与生物活性,实现农业生态环境的良性循环。因此土地利用也是城市污泥处置的重要潜在途径之一。

虽然污泥可以用于盐碱地、沙地及受损土壤的修复改良,但由于城市污泥中也含有某些有毒有害物质和病原体、寄生虫卵等,若污泥未经预处理直接土地利用,浓度过高的氮、磷物质会导致地下ca888亚洲城官网;重金属(汞、锌、铬、铅、镍等)可能造成土壤的二次污染,并有可能通过食物链进入人体;另外,病原体、寄生虫卵会对环境和公共卫生造成影响。这些都是污泥土地利用在实际应用中亟需解决的问题。

三、城市污泥的资源化利用

从经济发展、资源开发利用、城市生态环境保护等方面来看,城市污泥处置的理想出路是资源化利用。城市污泥资源化利用应遵循“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的基本原则。其中安全环保是必须坚持的基本要求;循环利用是努力实现的重要目标;节能降耗是充分考虑的重要因素;因地制宜是方案比选决策的基本前提;稳妥可靠是贯穿始终的必需条件。目前几种主要的污泥资源化技术如下。

1.城市污泥农用资源化

(1)城市污泥堆肥化

污泥堆肥化技术是从20世纪60年代迅速发展的一项新兴生物处理技术,其属于污泥土地利用的一种资源化技术,被认为是最有发展潜力的一种处置技术。污泥堆肥化的主要机理是:污泥中不稳定的有机质在微生物发酵作用下,降解和转化为腐殖质,病原菌与虫卵被杀死,同时一定程度上消除恶臭。

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污泥堆肥化的工艺流程一般为前处理——次发酵——二次发酵——后处理,其优点是投资少、能耗低、运行费用低,堆肥产品便于储存、运输和使用。日本在20世纪90年代末己建35座污泥堆肥厂;目前英国、法国、瑞士、瑞典和荷兰等国家城市污泥的农用资源化达污泥总量的50%左右,卢森堡达80%以上。

编辑:王媛媛

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