污泥资源化利用技术

目录

引言 ..................................................................................................................................... I

一、污泥处置技术 (1)

二、污泥资源化利用途径 (1)

2.1污泥低温热解制油技术 (1)

2.2污泥合成燃料技术 (2)

2.3 污泥堆肥土地利用技术 (3)

2.4 污泥活化制取吸附剂技术 (4)

2.5污泥制活性炭 (5)

2.6 污泥制生物膜载体填料 (5)

2.7 污泥制微生物灭蚊剂 (6)

2.8污泥厌氧消化制沼气 (6)

2.9污泥燃料燃烧发电 (6)

三、结语 (7)

参考文献 (7)

引言

污水厂污泥是指水处理过程中产生的絮状体,它含有大量水分、丰富的有机物及N、P、K等营养元素,同时还含有重金属及病原菌等有害物质,如果任意排放不加处理,不仅对环境造成污染,同时也是对资源的严重浪费。

据不完全统计,全国污水排放量为4474×107m3/d,不同规模、不同处理程度的污水处理厂有100多座。每天所产生的污泥量约为污水处理量的05%—10% ,如果这些污泥还使用传统的处置方法 (如土地填埋、焚烧和海洋排放等)进行处理,相对于当今更加严格化的环境标准,显然是不合适的;同时,随着资源短缺危机的加剧,人们不得不寻找新的资源,污泥由于其有机物、营养元素含量高而受到越来越多的关注。因此,如何解决污泥对环境的污染问题,使其化废为宝,是摆在环境科学与工程界的一个重要课题。

本文就传统污泥处置方法及目前国内外对于污泥的资源化研究的热点进行了综述。

一、污泥处置技术

污水污泥处置技术不仅包括卫生填埋、焚烧、填海和土地利等传统方法,同时包括湿式氧化(WO法)、厌氧消化法及近年发展起来的新的处置方法,如: 膜生物反应器、污泥酸化等工艺。一般来说,各国或各地区对于污泥处理方式的选择,是根据各自地理环境、经济水平、技术措施和交通运输等因素而确定的,而且会随着公众认识的提高和兴趣的改变而发生变化。这些污泥处置方式在实际应用中发挥了一定的作用,但随着环境标准的更加严格化,其应用中的弊端就明显暴露出来了。因此,污泥资源化利用应该是污泥处置的最终目的。

二、污泥资源化利用途径

随着近年来对环境标准要求的提高和污泥传统处理方法弊端的逐渐显露,以及污泥是非常有用的资源的观点被广泛接受,一些污泥资源化利用途径的探讨也就被提到日程上来。污泥的根本出路是资源化利用。目前,污泥资源化的研究已经取得了很大的进展和显著的成果,污泥资源化利用途径主要有:污泥热解制油技术、污泥制取吸附剂技术、污泥合成燃料技术和污泥堆肥土地利用技术等。

2.1污泥低温热解制油技术

近年来,许多国家都着手研究污泥的资源利用和新的处理方法,美、英、日等国主要研究的是热化学液化法,即在300 ℃、100 个大气压左右将脱水污泥反应成油状物;而德国和加拿大以热分解油化法为主,我们在这里主要介绍热分解油化法。污泥低温热解制油技术是通过无氧加热污泥干燥至一定温度( < 500 ℃) ,由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体(NGG) 和炭等4 种可燃产物。污泥低温热解制油技术的工艺流程如图1所示。

在此工艺中,干污泥在无氧环境下被加热至300 —350 ℃保持约30 min ,然后由冷却器收集油、水混合物,在反应釜内没有压力情况下,继续加热到450 ℃左右,由冷却器收集轻油、焦油和气体。燃料油的产率在16 % —20 %左右,热值3313 MJ / kg ,衍生油的元素和化学组成分别如表1 和表2 所示。

从表中数据可见,产油的热值高,收集起来后可以作为能源储存。油在热解过程中以蒸气相存在,可被明火点燃,性质稳定。同时,热解也产生污泥炭,其性质稳定,可以用于掺煤或直接作为热解补充能源。这种技术正逐步经过实验室走向实际应用阶段。该工艺技术可靠、成本小于直接焚烧的80 % ,同时还可获得油,成本将更低,应该具有很好的发展前景。

2.2污泥合成燃料技术

城市污泥中含有大量的有机物,约占70 % —80 % ,脱水污泥发热量也很高。我国部分城市污泥的热值见表3。坝煤50 %、消化污泥35 %、添加剂(含固硫剂) 15 %配制

的合成燃料,其热效率比坝煤热效率高14171 %,环保测试结果表明,炉渣含碳量、二氧化硫排放量、林格曼黑度等级均比坝煤低。另外,污泥具有黏结性能,活性污泥作为黏结剂将无烟粉煤加工成型煤, 而污泥在高温气化炉内被处理,防止了污染;污泥作为型煤黏结剂,可改善在高温下型煤的内部孔结构,提高型煤的气化反应性,降低灰渣中的残炭。唐黎华的研究表明,污泥添加量为2 %(干基) ,白泥添加量为013 %(干基) 时,所制型煤抗压强度、跌落强度、热稳定性与白泥型煤相当,且污泥型煤无二次污染,其气化成分符合氨原料气的要求。

经该技术合成的燃料燃烧产生的烟气,可以通过常规的气体净化装置去除其中的酸性气体及其他大气污染物,为污泥处理提供了一条新的途径。

2.3 污泥堆肥土地利用技术

污泥堆肥土地利用与传统的污泥直接土地利用明显不同。在我国,污泥堆肥主要有两种方式:一是污泥消化或污泥和垃圾等其他物质混合堆肥后农用;二是污泥经过堆肥发酵制成复合肥农用。污泥直接消化后农用目前比较成熟的方法是中温厌氧消化处理,它具有产气率高、含水率低等优点,但该方法由于一些病菌(如蛔虫卵等)几乎没有减少,因此,其推广应用受到限制。而混合堆肥通过堆肥过程中的生化反应,使污泥稳定化、无害化,这种处理方法我国已有相关的研究,它既杀死了污泥中的有害细菌,又能提高其肥效。只要控制好城市垃圾中的不稳定成分,该方法是很有发展前景的。

另外,还有人研究开发了污泥- 化肥复合肥系列产品进行农用,该方法充分利用了污泥中的营养元素,实现了氮、磷、钾的平衡、有机无机平衡,集用地养地功能与一体,较单纯施用化肥或有机肥都更优具有优越性。其工艺流程为:污泥→风干脱水→高温脱水灭菌→化学脱水→投配无机肥→破碎筛选→造粒→烘干→冷却筛选→成品。采用上述工艺生产的污泥- 化肥复合肥,风干脱水即自然凉晒,可节约能耗;而高温脱水灭菌在烘干机中进行,温度控制400 —420 ℃,既可以保证有机质不会分解,又可以杀灭病菌、病毒和寄生虫卵;化学脱水可以脱除多余的水分,又可以减少一直利用高温脱水所耗费的能量。在经检验重金属等的污染物含量符合国家标准,并通过了有关部门的鉴定。使用后作物产量提高5 %左右,价格大致与无机复合肥持平。