城市污泥

城市污泥的处理与资源化利用134城市污泥城市污泥的处置城市污泥的资源化利用2城市污泥的处理一城市污泥定义：城市污泥主要是指在废水处理过程中产生的沉淀物质，包括混入生活污水和工业废水中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、各种胶体、有机质及吸附的金属元素、微生物、病菌、虫卵等物质的综合固体物质。分类：按来源：生活污水污泥、工业废水污泥；按成分和性质：有机污泥、无机污泥、亲水性污泥、疏水性污泥；①水分（可高达99%以上）、有机物、重金属、盐类、病原微生物、寄生虫卵等。②主要重金属：Zn、Cu、Pb、Cd、Cr、Hg、As等；③主要有机污染物质：主要有氯酚(CPs)、氯苯(CBs)、硝基苯(NBs)、多氯联苯(PCBs)、多氯代二苯并二噁英/呋喃(PCDD／Fs)、邻苯二甲酸酯(PEs)、多环芳烃(PAHs)和有机农药等。成分一城市污泥一城市污泥中国城市污泥中重金属含量（1994~2001年）重金属样本数范围（mg/kg）平均值（mg/kg）标准（mg/kg）Hg330~9.32.845Cd540.05~16.802.975As260.29~47.0016.175Ni3510.4~374.077.5100Pb550.6~669.0131300Cr370.4~728.0185600Cu5928.4~3068.0486250Zn5716.8~7384.01450500标准采用《农用污泥中污染物控制标准GB4284-84》一城市污泥中国和英国、美国、瑞典城市污泥中重金属的含量比较重金属(mg/kg)ZnCuNiCdPbCrMnMoCo英国(1994年)284711212011079008873977.716.5美国(1994年)22007005212480380———瑞典(1994年)1570560516.718086384—10.8中国(1994~2001年的平均值)145048677.52.97131185———一城市污泥我国城市污泥中有机污染物的含量(mg·kg-1干重)污泥地点醚类氯苯类硝基苯类胺类卤代烃类邻苯二甲酸酯类多环芳烃类苯并（a）芘广州3.040.511.126ND0.10318.00733.0710.65佛山2.6550.4571.648ND0.63712.85218.361.02珠海1.2910.0510.389ND0.11135.3478.416.578深圳ND0.010.0850.0020.00713.9271.3880.05无锡1.660.774.4890.2270.22223.44815.6980.024北京ND1.1877.6870.1580.359114.23433.6365.047兰州7.7436.91717.220.783.23823.211143.8040.049西安0.2390.1420.5260.0290.1111.7252.2710.063香港大铺2.7891.1051.9910.1060.12929.755.1550.007香港沙田0.9010.3510.8170.0150.50426.17111.8480.033香港元朗1.8750.6710.7210.0930.31122.7589.6760.476二城市污泥的处理截至2011年第三季度底，我国已建污水处理厂3135座，污水处理总能力达1．36亿吨/天。我国目前对污泥的处理处置有两种主导性观点：1、以污泥稳定化为界限，稳定化前为污泥处理，稳定化后为污泥处置；2、以污水处理厂厂界为准，厂内为污泥处理，厂外为污泥处置。二城市污泥的处理初次沉淀污泥二次沉淀污泥（剩余污泥）污泥浓缩（重力浓缩、机械浓缩）污泥稳定（好痒稳定、厌氧稳定）污泥调理（化学调理、物理调理、热工调理）污泥机械脱水污泥热干化（部分干化、完全干化）污泥其他处理农业利用污泥塘储泥池卫生填埋农业利用为再利用临时填埋其他资源化利用污泥处置污泥焚烧污泥焚烧强化自生喜温好氧分解污泥堆肥污泥消毒污泥处理处置工艺流程图二城市污泥的处理重力浓缩是污泥在重力场的作用下自然沉降的分离方式；气浮浓缩是通过某种方法产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的污染物颗粒粘附，形成密度小于水的气浮体，从而进行分离。机械浓缩可以使浓缩的污泥含有更高的固体物含量，并且可以避免污泥在重力浓缩时发生的生物化学反应。我国目前重力浓缩方法占71.5%，主要是在初沉淀污泥时使用的比较多。1、污泥浓缩二城市污泥的处理浓缩方法污泥类型浓缩后含水率%比能耗干固体(kw·h·t-1)脱出水(kw·h·t-1)重力浓缩初沉污泥90～951.750.2重力浓缩剩余活性污泥97～988.810.09气浮浓缩剩余活性污泥95～971312.18框式离心浓缩剩余活性污泥9l～922112.29无孔转鼓离心浓缩剩余活性污泥92～951171.23浓缩方法比较二城市污泥的处理国内现有的污泥脱水措施主要是机械脱水。我国目前采用的污泥脱水技术主要有：压滤脱水、滚压带式脱水、真空吸滤脱水、无污泥脱水、干化场和离心脱水等。使用较广泛的是滚压带式脱水和离心脱水。2、污泥脱水二城市污泥的处理污泥填埋主要是利用固体废弃物中微生物的活动实现有机物降解，使其稳定化的一种处理和处置方式。填埋的优点：一是污泥无毒无害化处理成本低，不需要高度脱水，二是既解决了污泥出路问题，又可以增加城市建设用地。缺点：城市污泥中含有各种有毒有害物质，会通过雨水的侵蚀和渗漏作用污染地下水环境。1、填埋三城市污泥的处置三城市污泥的处置①在土地资源紧张，经济发达地区，没有经过污泥堆肥的污泥和大中型城镇污水处理厂产生的污泥禁止填埋。在土地资源充足，经济欠发达地区的中小型城镇污水处理厂，可采用污泥填埋；②污泥填埋场宜选在地下水贫乏地区，在夏季主导风向的下风向。③禁止在居民密集居住区、直接与航道相通的地区、洪泛区、淤泥区、活动的坍塌地带、断裂待、地下蕴矿带、石灰坑及溶岩洞区建设污泥填埋场。要求：三城市污泥的处置城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维素木质素，焚烧正是利用污泥中有机成分较高，具有一定热值等特点来处置污泥。脱水后的污泥发热量约836KJ/kg，掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和因硫剂等添加物配制成“合成燃料”，可做工业炉窑或生活锅炉的辅助燃料。分为单独焚烧和混合焚烧。优点：可以迅速和较大程度地使污泥达到减量化，且在恶劣的天气条件下不需存储设备，既解决了污泥的出路问题又充分地利用了污泥中的能源，而且污泥不需要作杀灭病原菌的处理。缺点：容易造成二次污染。2、焚烧三城市污泥的处置污泥焚烧利用时的理化指标及限值三城市污泥的处置堆肥就是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程，将污泥按一定比例与各种秸秆、稻草、锯末、树叶等植物残体，或者与草灰、粉煤灰、生活垃圾等混合，借助于混合微生物群落，在潮湿环境中对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为类腐殖质。3、堆肥三城市污泥的处置利用水体消纳城市污泥一般不需进行严格的无毒无害化处理，也不需要脱水就直接排入水体，而且容量大。4、投海（水体消纳）缺点：①导致水生环境恶化；②导致水位升高，对人类生存产生潜在的威胁；③造成海洋污染。美国于1998年已禁止向海洋倾倒污泥；欧盟规定1998年12月31日起不得在水体中处置污泥向海洋倾倒城市污泥。三城市污泥的处置土地利用是把城市污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等，被认为是最有发展潜力的处置方式。5、土地利用5、土地利用三城市污泥的处置四城市污泥的资源化利用污泥建材化是污泥资源化技术的重要发展方向之一。污泥约含有机物70～80%，无机物(Al、Si、Fe、Ca)20%～30%，类似于常用建筑材料的原料成分。制砖制生化纤维板水泥轻质陶粒1、制建筑材料四城市污泥的资源化利用我国部分城市污泥的主要成分/w%四城市污泥的资源化利用①制砖用污泥焚烧灰制砖用干化污泥直接制砖污泥砖在焙烧过程中病原菌可全部被杀灭,重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb等)被固结,可以实现污泥的无害化处理。四城市污泥的资源化利用干化污泥制砖当污泥与黏土按重量比1：10配料时，污泥砖可达普通红砖的强度。当污泥掺量控制在10%左右，烧结温度在870～1000℃时，砖的抗压和抗折强度符合国家《烧结普通砖标准》(GB5101-93)要求；将砖烧结温度控制在870～920℃之间，可减少能源损耗。焚烧灰制砖须加入适量的黏土与硅砂，使其成分达到制砖黏土的成分标准，适宜的质量配比为黏土：焚烧灰：硅砂＝50：100:(15～20)。砖坯的烧结温度以1080～1100℃为宜。四城市污泥的资源化利用活性污泥中的有机成分粗蛋白（约占30%~40%）与酶等属于球蛋白，能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液。在碱性条件下加热、干燥、加压后，会发生一系列的物理、化学性质的改变，利用这些变性作用能制活性污泥树脂（蛋白胶），使纤维胶合起来，压制成板材，就是生化纤维板。②制生化纤维板四城市污泥的资源化利用制作工艺脱水活性污泥树脂调剂填料（纤维）处理搅拌预压成型热压裁边制成的板材可达到国家三级硬质纤维板的标准，其放射性强度也低于水泥。四城市污泥的资源化利用污泥制生态水泥是以城市垃圾焚烧灰或污泥及石灰石为原料，通过煅烧再磨成粉末而获得的水硬性胶凝材料。水泥窑具有燃烧炉温高和处理物料量大等特点，利用城市污泥烧制水泥同时兼具减容和减量作用。③制生态水泥四城市污泥的资源化利用日本将城市垃圾焚烧灰和下水道污泥一起作为原料，生产的水泥成为生态水泥。2001年日本建成世界第一座“生态水泥厂”，设计生产能力为11×104t。主要产品有两种，一种是清除了氯成分的普通型生态水泥，另一种是含氯的快速硬化型生态水泥，均可用作建造房屋、道路、桥梁和改良土壤的材料等。四城市污泥的资源化利用陶粒作为一种人造轻质粗集料，因质轻、高强、保温等特性备受关注，是具有发展潜力的新型建材。轻质陶粒做快速滤池填料时，孔隙率大，不易堵塞，反冲次数少，其相对密度大，反冲洗时流失量少，滤料补充量和更换次数也比普通滤料少。④制轻质陶粒四城市污泥的资源化利用污泥制陶粒分为干化－烧结和湿法造粒－烧结两种工艺。干化－烧结工艺制陶粒时，宜首先将污泥干化至含水率在10％以下，设置专门的破碎装置破碎物料，适宜的物料配比为干污泥50%、粉煤灰30%～40%、粘土10%～20%，混合原料在350℃的温度时预热30min，烧结温度宜为1100～1150℃，烧结时间为15min左右。湿法造粒－烧结工艺制陶粒时，宜首先将污泥干化至含水率在60％以下，并添加一定量的辅料和添加剂，辅料宜选粉煤灰和粘土，两者不宜超过40％，添加剂宜选沸石粉，其不宜超过10％，混合物料含水率应降至30％以下，混合物料在300℃的温度时预热30min，烧结温度宜为1100～1150℃，烧结时间为15min左右。四城市污泥的资源化利用污泥中含有大量有价值的物质。2、污泥制饲料物质粗蛋白灰分前卫苏脂肪酸百分比（%）28.7~40.926.4~4626.6~440~3.7其中70%的粗蛋白以氨基酸的形式存在，包括蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸等。污泥蛋白中含有几乎所有家畜饲料所需的氨基酸，且各种氨基酸之间相对平衡，因此可以作为饲料蛋白加以利用。四城市污泥的资源化利用在符合卫生学要求与重金属的允许限量范围内，污泥可作为肥料及土壤的改良剂灌溉农田，并可利用土壤的自净能力进一步稳定污泥。污泥中含有大量的有机营养成分和微量元素，施用于农田后会提高土地的氮、磷、钾等的浓度，增加土地的肥效，从而促进作物的生长。污泥的肥效可高于一般农家肥，也不像化肥会使土壤板结，因此施用污泥既可肥田，又有利于土壤质量的改良，并减低了农业生产的成本。3、污泥灌溉农田四城市污泥的资源化利用①直接施用：仅适用于消化污泥；②干燥后施用到土壤中：施肥方便，卫生条件好，但成本较高；③制成复合肥施用到土壤中：有利于植物的生长与土壤的改良。污泥作为肥料的使用方法主要有三种方式：污泥中所含的N、P、K相对化学肥料较低，但有机质含量高，肥效持续时间长，可以起到改善