概 述
水是人類生存的基本條件,是影響和制約社會發(fā)展的最關(guān)鍵因素。一方面,世界上的大部分地區(qū)水資源都嚴重短缺;另一方面,人口的急劇增長、工業(yè)的不斷發(fā)展,人類又在不斷制造大量的污染物,污染著本已稀缺的水資源。水資源短缺與水 污染是當前社會和人類共同面臨的兩大難題。
上個世紀以來,隨著人與自然關(guān)系的不斷激化,人們逐漸認識到只有污水處理和污水回用才是解決水資源短缺與 水污染的最有效方法。
眾所周知,目前的污水處理廠是先對污水進行各種物理、化學或生物的方法把污染物從水中分離出來,分離水變成“清潔水”排入水體;再集中處理濃縮了污染“精華”的分離“固體”――-污泥。顯然,不徹底解決污泥的處理問題,污泥中的污染物就會再通過各種途徑回到大自然,則再好的水處理效果對環(huán)保而言都只是掩耳盜鈴。
將污染物從污泥中徹底去除是解決水污染問題的關(guān)鍵步驟。
1 污泥處理的任務(wù)與方法
1.1污泥在實際中的表現(xiàn)
干凈的水經(jīng)使用后因其中含有有機物、重金屬、病毒、細菌等對人類和自然界會造成危害而稱為污水。污水的凈化處理一定意義上講是部分地把這些污染物分離轉(zhuǎn)移至污泥中。
相對于污水,污泥的污染成分近似而濃度則要高得多,在實際中表現(xiàn)為:
?。?)臭味大:眾多易腐化的有機物在污泥的處理、運輸、儲存中發(fā)出各種惡臭 的氣味影響環(huán)境;
?。?)危險性高:污泥中含有大量的病毒、細菌、原生動物及高濃度的鋅、銅、鉻、鉛、鎘等重金屬、有毒的有機合成物等,對水資源和人體健康都是 一種潛在的危險;
1.2 污泥處理的幾大任務(wù)
污泥處理就是要對污泥進行深度無害化處理,徹底解決污泥對環(huán)境的污染及對人類的危害,通常有以下幾大任務(wù):
?。?)減少污泥體積:① 在水處理工藝中采用生物或化學的方法直接減少污泥的產(chǎn)生,避免和減少污泥的產(chǎn)生;② 在污泥處理系統(tǒng)中提高污泥的含固率;
?。?)污泥性質(zhì)穩(wěn)定:去除污泥中易腐化變質(zhì)的有機物;
?。?)污泥無害化:去除污泥中對人體或自然界有危害的病毒、細菌、原生 動物 和重金屬等;
?。?)污泥的資源化利用:① 利用污泥中富含的N、P、K等回收有機肥料,改善土壤條件,促進作物的生長;② 利用污泥中大量有機物儲藏的熱量進行焚燒,回收熱能。
目前,為達到污泥的最終無害化處理,完整的工藝如下圖所示:
由上圖可知:污泥處理包括污泥濃縮、機械脫水、干化或焚燒及最終廢棄物處置四個主要階段,其中前三個階段為污泥處理階段主要特性如下:
處理方式 | 作用 | 處理后污泥的含固率 | 處理后污泥的主要成分 |
濃縮 | 減小污泥體積 | 3~8% | 與原污泥同 |
機械脫水 | 減小污泥體積 | 15%~35% | 與原污泥同 |
干燥 | 減小污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì)、無害化 | 40~93% | 少量有機物和無機灰 |
焚燒 | 減小污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì) 、無害化及熱能回用 | >99% | 無機灰 |
1.3 污泥處理最終廢棄物的處置及要求
?。?)農(nóng)業(yè)利用:① 去除病原體,重金屬等避免長期使用對人體及土地的副作用;② 具有施用期短,儲存期長的特點,應(yīng)使肥料易于運輸、儲存、操作,提高衛(wèi)生條件;③ 制定全面的施用標準,減少對環(huán)境的不良影響,消除用戶的不信任;
(2)填埋:① 盡可能小的體積;② 防止二次污染;
?。?)建筑材料:材料性質(zhì)穩(wěn)定,無毒害;
?。?)投海:已禁止使用。
1.4 污泥深度處理的必要性
污泥處理工藝的選擇與污泥性質(zhì)、最終污泥處置方式、地方行政法規(guī)的限制、經(jīng)濟性、處理規(guī)模、處理技術(shù)、現(xiàn)場條件等息息相關(guān)。
從以上所述可知,目前只做的濃縮、機械脫水并不能減少污染,也不能滿足衛(wèi)生需要,因此不能滿足污泥處置的要求,進行污泥干燥或焚燒的深度處理是污泥處理發(fā)展的必然選擇。
?。?)污染去除的要求:濃縮、脫水不能去除污染物,干燥或焚燒是徹底去除污染負荷的有效途徑;
(2)地方法規(guī)的要求:歐洲有些國家禁止沒有深度處理的污泥進行處置;
?。?)最終污泥處置的要求:污泥農(nóng)業(yè)回用、污泥填埋、建筑材料的使用都要求污泥無毒、滿足衛(wèi)生要求;
(4)經(jīng)濟性的要求:深度處理后的污泥,其體積僅為脫水污泥的一半至五分之一,減少運輸、儲存費用,同時減少填埋的費用(歐洲國家填埋的費用以體積計,且價格非常貴200~300歐元/立方米)。
(5)工藝發(fā)展的保證:污泥干燥和焚燒技術(shù)的發(fā)展成熟減少了投資和運行費用,提高了處理效率。
2 污泥的干燥處理工藝
干燥是利用熱源加熱脫水后的污泥,進一步去除污泥中的毛細水,使污泥固體含量達到70%~90%的過程,目前,昂帝歐得利滿公司已開發(fā)使用了多種干燥工藝,如利用太陽能加熱的HELIANTS?工藝,利用高溫氧化有機物的MINERALIS?工藝及各種形式的加熱干燥工藝。
2.1 HELIANTS?太陽能干燥工藝
將脫水后的污泥放置于溫室中,利用太陽能蒸發(fā)污泥中的水份即可獲得百分之60~80的干化污泥,運行中可利用攪拌輪將污泥翻轉(zhuǎn)平鋪在地板上或增加強制通風以提高蒸發(fā)效率。這種工藝設(shè)計簡單,投資運行費用低,但需要很大的占地面積,適合于產(chǎn)泥量較低,污泥用作農(nóng)業(yè)應(yīng)用,并需長期儲存的場合。
2.2 MINERALIS?高溫濕氧化工藝
將污泥和純氧同時導(dǎo)入溫度為2900C壓力為80~100巴的反應(yīng)容器中,純氧在高溫、高壓情況下不需使用催化劑即可將絕大部分有機物氧化成CO2和水,剩余污泥通過機械脫水干度即可達50~60%以上。濕氧化的工藝適用于污泥非農(nóng)業(yè)利用的場合,脫水泥餅可以填埋或作為建筑原材料。