污泥資源化技術簡介

1、污泥資源化技術簡介 摘要污泥處理技術大致可歸結為兩大類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不利用；二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟，近年來得到廣泛關注。 關鍵詞污泥資源化技術 污泥處理技術大致可歸結為兩大類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不利用；二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟，近年來得到廣泛關注。一、污泥堆肥污泥中含有大量的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等植物需要的養(yǎng)分，其含量高于常用牛羊豬糞等農(nóng)家肥，可以與菜籽餅、棉籽餅等優(yōu)質(zhì)的有機農(nóng)肥相媲美。但是污泥中往往也含有

2、有害成分，因此在土地利用之前，必須對污泥進行穩(wěn)定化、無害化處理，如好氧與厭氧消化、堆肥化等，其中堆肥化處理是較多采用的一種方法。堆肥化是利用微生物的作用，將不穩(wěn)定的有機質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的有機質(zhì)，并使揮發(fā)性有機質(zhì)含量降低，減少臭氣；物理性狀明顯改善（如水含量降低，呈疏松、分散、粒狀），便于貯存、運輸和使用；高溫堆肥還可以殺滅堆料中的病原菌、蟲卵和草籽，使堆肥產(chǎn)品更適合作為土壤改良劑和植物營養(yǎng)源。我國農(nóng)村利用雜草、秸稈等和禽獸糞便混合，制成有機肥料的做法已有很長的歷史，但這種堆肥過程主要靠自然通風或表面擴散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作為大規(guī)模處理處理、生產(chǎn)高質(zhì)量堆肥產(chǎn)品的手段?，F(xiàn)代堆肥化制

3、好氧快速堆肥過程，污泥堆肥過程的主要技術措施比較復雜，主要包括：調(diào)整堆料的含水率和適當?shù)腃/N比；選擇填充料改變污泥的物理性狀；建立合適的通風系統(tǒng)；控制適宜的溫度和pH值等。二、污泥消化制沼氣污泥厭氧消化不僅是現(xiàn)在，而且也是未來應用最為廣泛的污泥穩(wěn)定化工藝。厭氧消化較其他穩(wěn)定化工藝獲得廣泛應用的原因是它具有如下優(yōu)點1 產(chǎn)生能量（甲烷），有時超過廢水處理過程所需的能量；2 使最終需要處置的污泥體積減少30%50%；3 消化完全時，可消除惡臭；4 殺死病原微生物，特別是高溫消化時5 消化污泥容易脫水，含有有機肥效成分，適用于改良土壤。但當處理廠規(guī)模較小，污泥數(shù)量少，綜合利用價值不大時，也可采用污泥

4、好氧消化。它的主要優(yōu)點是：運行操作比較方便和穩(wěn)定、處理過程需排出的污泥量少。但運行費用大、能耗多。在具體工程實踐中，污泥處理采用哪種工藝，厭氧消化還是好氧消化，應視具體情況而定，如污泥的數(shù)量、有無利用價值、運轉(zhuǎn)管理水平的要求、運行管理與能耗、處理場地大小等。有機污泥經(jīng)消化后，不僅有機污染物得到進一步的降解、穩(wěn)定和利用，而且污泥數(shù)量減少（在厭氧消化中，按體積計約減少1/2左右），污泥的生物穩(wěn)定性和脫水性能大為改善。這樣，有利于污泥再作進一步的處置。三、污泥燃料化技術隨著污泥量的不斷增加及污泥成分的變化，現(xiàn)有的污泥處理技術逐漸不能滿足要求，例如燃燒含水率80%的污泥，每噸污泥（干基）的輔助燃料需消

5、耗304565L重油，能耗大；污泥填埋必須預先脫水到含水率至少小于70%，而達到這樣的含水率目前的污泥脫水技術需要消耗大量的藥劑，既增加了成本，也增加了污泥量；土地還原是目前污泥消納量最大的處理方法，但很多工業(yè)廢水中含有重金屬和有毒有害的有機物，不能作肥料或土壤改良劑。因此尋找一種適合處理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實現(xiàn)減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化的污泥處理技術，是當前污泥處理技術研究開發(fā)的方向。污泥燃料化被認為是有望取代現(xiàn)有的污泥處理技術最有前途的方法之一。污泥燃料化方法目前有兩種，一種是污泥能量回收系統(tǒng)，簡稱HERS法（Hyperion Energy System），第二種是污泥燃

6、料化法，簡稱SF法（Sludge Fuel）。（一）、HERS法HERS法工藝流程如圖1所示。它是將剩余活性污泥和初沉池污泥分別進行厭氧消化，產(chǎn)生的消化氣經(jīng)過脫硫后，用作發(fā)電的燃料?；旌舷勰嗔?、離心脫水至含水率80%，加入輕溶劑油，使其變成流動行漿液，送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā)，然后經(jīng)過脫輕油，變成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。輕油再返回到前端做脫水污泥的流動媒體，污泥燃料燃燒產(chǎn)生的蒸汽一部分用來蒸發(fā)干燥污泥，多余用來蒸汽發(fā)電。HERS法所用的物料是經(jīng)過機械脫水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸發(fā)法一般是用蒸發(fā)干燥法，不能獲得能量收益，而采用CG法可以有能量收益；污泥能量回收兩種方式，

7、即厭氧產(chǎn)生消化氣和污泥燃燒產(chǎn)生熱能，然后以電力形式回收利用。圖1 HERS法工藝流程（二）、SF法SF法工藝流程如圖2所示。它將未消化的混合污泥經(jīng)過機械脫水后，加入重油，調(diào)制成流動漿液送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā)，然后經(jīng)過脫油，變成含水率約5%、含油率10%以下，熱值為23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流動介質(zhì)重復利用，污泥燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽，作為污泥干燥的熱源和發(fā)電，回收能量。圖2 SF法工藝流程圖HERS法與SF法不同，一是前者污泥先經(jīng)過消化，消化氣和蒸汽發(fā)電相結合回收能量。后者不經(jīng)過污泥熱值降低的消化過程，直接將生成污泥蒸發(fā)干燥制成燃料；二是HERS法使用的污泥流動媒體是輕質(zhì)溶劑油，黏度低，與

8、含水率80%左右的污泥很難均勻混合，蒸發(fā)效率低，而SF法采用的是重油，與脫水污泥混合均勻。三是HERS法輕溶劑油回收率接近100%，而SF法重油回收率較低，流動介質(zhì)要不斷補充。四、污泥的建材利用污泥中除了有機物外往往還含有2030%的無機物，主要是硅、鐵、鋁和鈣等。因此即使污泥焚燒去除了有機物，無機物仍以焚燒灰的形式存在，需要做填埋處置。如何充分利用污泥中的有機物和無機物污泥的建材利用是一種經(jīng)濟有效的資源化方法。污泥的建材利用大致可歸結為以下方法：制輕質(zhì)陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃，生產(chǎn)水泥等，制磚已經(jīng)很少應用。過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產(chǎn)各種建材，近年來，為了減少投資（建設焚燒爐），充

9、分利用污泥自身的熱值，節(jié)省能耗，直接利用污泥作原料生產(chǎn)各種建材的技術已開發(fā)成功。污泥制輕質(zhì)陶粒的方法按原料不同可分為兩種，一是用生污泥或厭氧發(fā)酵污泥的焚燒灰造粒后燒結。這種方法20世紀80年代已趨向成熟，并投入應用。利用焚燒灰制輕質(zhì)陶粒需要單獨建設焚燒爐，污泥中的有機成分沒有得到有效利用。近年來開發(fā)了直接從脫水污泥制陶粒的新技術。污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面，混凝土骨料及地下管道的襯墊材料。但是以往的技術均以污泥焚燒灰做原料，投資大，污泥自身的熱值得不到充分利用，成本高，阻礙了進一步推廣應用。近年來開發(fā)了直接用污泥植被熔融材料的技術，大大降低了投資和運行成本，提高了產(chǎn)品附加值。我國

10、是世界水泥第一生產(chǎn)大國，對照國外經(jīng)驗，利用生產(chǎn)水泥消納廢物的潛力很大。目前我國水泥工業(yè)利用廢物例還不到10%。水泥生產(chǎn)中利用廢物主要是高爐水渣、粉煤灰，副產(chǎn)品石膏、爐渣煙塵、舊橡膠輪胎等。近年來，日本利用城市垃圾（污泥）焚燒灰和下水道污泥為原料生產(chǎn)水泥獲得成功，用這種原料生產(chǎn)的水泥叫生態(tài)水泥，2001年已建成第一座生態(tài)水泥廠，年生產(chǎn)能力為11萬噸。一般認為污泥作為生產(chǎn)水泥原料時，其含量不得超過5%，按此估算，日本東京都污水處理廠的污泥可年產(chǎn)200萬噸生態(tài)水泥。由此可知，污泥生產(chǎn)水泥既是污泥資源化利用的重要途徑，也是行之有效的方法，已引起國內(nèi)外的高度重視。 五、活性污泥做黏結劑據(jù)不完全統(tǒng)計，我國

11、現(xiàn)有城市污水處理廠日處理能力約為600萬噸，每年產(chǎn)生的污泥量約為100多萬噸。再加上大型企業(yè)和石化廠的污水處理裝置，全國每年產(chǎn)生的污泥量十分可觀。而與此同時我國有數(shù)千家小型合成氨廠，其中絕大多數(shù)采用黏結性較強的白泥或石灰做氣化型煤黏結劑。通常將這類黏結劑制成的型煤成為白泥型煤或石灰炭化型煤。石灰炭化型煤氣化反應性好，但成型工藝復雜，石灰添加量較多、成本也高，影響工廠經(jīng)濟效益。白泥型煤生產(chǎn)工藝較簡單，制成的型煤強度高，但型煤氣化反應性差，灰渣殘?zhí)扛撸羝牧看?，是困擾生產(chǎn)廠家的一大難題。為此尋找一種黏結性高、成本低、型煤氣化反應好的黏結劑一直是化肥廠的一個重要課題。污泥本身含有有機物，如蛋白質(zhì)、

12、脂肪和多糖，具有一定的熱值，又有一定的黏結性能?；钚晕勰嘧鲳そY劑將無煙粉煤加工成型煤，而污泥在高溫氣化爐內(nèi)被處理，防止了污染；污泥作為型煤黏結劑，替代白泥可改善在高溫下型煤的內(nèi)部孔結構，提高了型煤的氣化反應性，降低了灰渣中的殘?zhí)?，提高炭轉(zhuǎn)化率，污泥既可以作為一種黏結劑，同時也是一種疏松劑，污泥的熱值也得到了利用，且污泥處理量大。六、剩余污泥制可降解塑料聚羥基烷酸（PHA）是許多原核生物在不平衡生長條件合成的胞內(nèi)能量和碳源貯藏性物質(zhì)，是一類可完全生物降解、具有良好加工性能和廣闊應用前景的新型熱塑材料。在化學合成塑料所造成的“白色污染”日益嚴重的今天，PHA作為合成塑料的理想替代品，已成為微生物工程學研究的熱點。目前利用純鐘發(fā)酵生產(chǎn)是獲得PHA的主要途徑，但由于生產(chǎn)成本過高制約了其大規(guī)模的商業(yè)化應用。因此，降低PHA的生產(chǎn)成本是大規(guī)模商業(yè)化應用PHA所需解決的首要問題?；钚晕勰嗍菑U水處理系統(tǒng)中自然形成的微生物和有機物的聚集體，1974年有人從活性污泥中提取到PHA，為利用活性污泥生產(chǎn)PHA奠定了基礎。七、污泥低溫熱解制燃料油生物法污水處理過程中，不可避免的有一定量的污泥產(chǎn)生，污泥處理已經(jīng)成為污水處理系統(tǒng)的重要組成部分。目前最常見的污泥處理方法是農(nóng)用、填埋和焚燒。由于前兩種方法均需要一定的土地，而占總處理成本25%50%的燃料費用又使焚燒成為相當昂貴的污泥處理方法。因此，通