城市污水处理厂污泥处置设计方案

城市污水处理厂污泥处置设计方案1项目介绍1.1项目编制单位简介1.2项目编制原则1.3项目编制范围1.4采用的规范和标准2污泥处理技术的比较与选择2.1污泥的处置方法概述项目2.2、污泥处理处置方法简述2.3、国内、外污泥处理和处置简述1.1项目编制单位简介1.2项目编制原则在污泥处理有关文件的指导下，坚持可持续发展战略原则，并在调研国内外污泥处理技术的基础上，针对污水处理厂的实际情况，选用适宜的处理方案。做到工艺合理、运行可靠、管理方便、环保节能，实现污泥无害化、资源化处理的目标；.严格执行国家和省政府制定的有关法规和相关标准，根据城市污水厂污泥的特点、当地气候条件、地形情况、水文地质特征做好各项环境保护措施，使工程周围的环境卫生受到的污染减少到最低程度；.在确保环保达标的前提下，尽量节约投资及运行费用。1.3项目编制范围本系统处理污水处理厂经过浓缩后的污泥。本方案编制范围从污泥浓缩池开始，到干化成品送出处理区为止，包括处理工艺流程的设计，处理区的设计、建设、处理装置的购置和安装、脱水固剂的选择、以及污泥处理设施的调试运营。1.4采用的规范和标准本报告采用的规范和标准为：1《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJl7—2001）；2《生活垃圾填埋污染控制标准》（GBl6889—2001）；3《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》（建标[2001]101号）；4《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》（CJJ93－2003）；5《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T3037）；6《恶臭污染物排放标准》（GB14554—93）；7《污水综合排放标准》（GB8978—1996）；8《环境空气质量标准》（GB3095—1996）；9《大气污染物综合排放标准》（GBl6297—1996）；10《城市防洪工程设计规范》（CJJ50－1992）；11《建筑设计防火设计设计规范》（GBJ16－1987）；12《堤防工程设计规范》(GB50286—1998)；13《厂矿道路设计规范》(GBJ22)；14《地基基础设计规范》(DBJ08—11—1999)；15《地基处理技术规范》(nBJ0840—1999)；16《室外排水设计规程》(GBJl4－1997)；17《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）；18《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）；19《供配电系统设计规范》(GB50052－1995)；20《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-1998）。2污泥处理技术的比较与选择2.1污泥的处置方法概述项目2.1、污泥处理处置要求城市污水处理厂产生的污泥是一种由有机残片、寄生虫卵、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，除含有大量水分外，还合有有机物、重金属、盐类及少量的病原体微生物和寄生虫卵等，若不科学合理地进行污泥处理处置将对环境造成新的二次污染。污泥处理处置的要求是：(1)稳定化：经机械脱水后的污泥，每公斤干固体中有机物含量为40％-55％，为避免因有机物的腐败变质造成二次污染，应进一步降低挥发性有机物的含量。(2)减量化：进一步提高污泥的含固率，减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用。(3)无害化：杀灭污泥中对人体或自然界有危害的病菌、寄生虫卵和病毒，去除或稳定化(或钝化)重金属等有害物质。(4)资源化：尽可能的利用污泥中的有用物质或储藏的能量，以实现其资源价值。2.2、污泥处理处置方法简述2.2.1、污泥厌氧消化污泥厌氧消化也称为污泥厌氧生物稳定，主要目的是减少原污泥中以碳水化合物、蛋白质、脂肪形式存在的高能量物质，也就是通过降解将高分子物质转变为低分子物质。厌氧消化是在无氧条件下依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用，使污泥中有机物分解的厌氧生化反应，是一个极其复杂的过程。一般可分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，酸性发酵阶段又可以分为水解阶段和产酸阶段，碱性发酵阶段可以分为酸性衰退阶段(产乙酸阶段)和产甲烷阶段。厌氧分解过程中产生大量气体，主要成分为甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氢等，气体经处理后，可作为清洁的能源。该处理技术是一种可持续的污泥处理技术，是能使污泥稳定化、减量化和资源化的经济实用技术，是较普遍采用的稳定化技术。但由于操作复杂、存在安全隐患，运行难度大，目前大部分污水厂的厌氧消化池都处于停用状态。2.2.2、污泥好氧堆肥好氧堆肥技术探讨始于1920年，堆肥系统可分为三类：条形堆肥系统、静态好氧堆肥系统和装置式堆肥系统。城市污水处理厂的污泥中含有大量促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养成分，肥效较好，经过堆肥处理可以达到稳定化、无害化及资源化的目的。堆肥是一个由嗜温菌、嗜热菌对有机物进行好氧分解的稳定过程，其特点是污泥自身可以产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化。经过堆肥化处理后，污泥的性状改善，含水率降低(小于40％)，成为疏松、分散、细粒状，可杀灭病原菌和寄生虫(卵)，便于贮藏、运输和使用。污泥堆肥一般应添力口膨胀剂，膨胀剂可用堆熟的污泥、秸秆、木屑或城市垃圾等，膨胀剂的作用是增加污泥堆肥的孔隙，改善通风以及调节污泥含水率与碳氮比。污泥堆肥可分为两个阶段，即一级堆肥阶段与二级堆肥阶段。一级堆肥阶段可分为3个过程：发热、高温消毒及腐熟。堆肥初期为发热过程，在强制通风条件下，污泥中有机物开始分解，嗜温菌迅速成长，污泥温度上升至约45—55℃；高温消毒过程，有机物分解所释放的能量，一部分合成新细胞，一部分使肥堆的温度继续上升，可达55—70℃，此时嗜温茵受到限制，嗜热菌繁殖，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量逐渐减少，温度开始回落；腐熟过程，温度降至40℃左右，堆肥基本完成。二级堆肥阶段：一级堆肥完成后，停止强制通风，采用自然通风方式，便进一步熟化、干燥、成粒。该处理技术是一种适用的污泥农用技术，但无法有效处理污泥里面的重金属，且占地面积大、处置周期长，适合于堆肥生产的场地难以寻找，堆肥处理过程和产品质量难以控制，制造的产品在使用过程中，受政策、法规制约，对使用的方式、方法也有很多限制。2.2.3、污泥蒸汽热解污泥蒸汽热解技术通过蒸汽热解反应破坏脱水污泥持水结构，使得原来只能通过热力蒸发方式脱除的水分(结合水)，大部分可以通过机械分离方式以液态形式脱除，大幅度降低污泥脱水能耗和污泥处理成本。该处理技术的基本原理为蒸汽热解破坏污泥胶状絮体等持水结构，将结合水释放出来，脱水性能大大提高；蒸汽热解使污泥大颗粒变成细微颗粒，比表面积大幅度增大，从而使水分从污泥表面挥发脱除更容易。该处理技术只是提高了污泥的脱水性能，适用于污泥的前处理，后续还得进行机械脱水等最终污泥处理处置工艺。2.2.4、污泥填埋污泥的填埋按其防止二次污染的措施又分为简单填埋和卫生填埋两种方式。简单填埋是指在自然条件下，采用坑、塘以及洼地等自然填埋，不加覆土掩盖和防止污染措施的填埋方法。卫生填埋是指能对填埋气体和渗滤液进行控制的科学填埋方式。卫生填埋与传统填埋根本区别在于采取了底侧层防渗、废气回收处理、覆压实作业等措施，避免造成二次污染。卫生填埋设施及作业设备简单，一次性投资相对较小，但是其占地面积大，运输距离远，场址不易选择，而且随着环保标准的日益严格，对填埋场的设计和施工标准越来越高，其建场投资和填埋费用也相应提高。2.2.5、污泥干化污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少4—5倍，产品稳定、无臭且无病原生物，便于运输、利用或最终处置，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。污泥干化与焚烧各有各的设备，也可在同一设备中进行。目前应用较多的污泥干化工艺类型有流化床干化、浆叶干化、带式干化、薄层干化、转鼓干化等，常用的污泥干化方法有以下几种。利用烟气余热或蒸汽干化污泥。将热电厂或水泥厂排放的烟气，或锅炉蒸汽，通过引风设备送入特制的污泥干化成料装置中，在烟气与污泥直接接触的过程中，烟气余热加热污泥，并将污泥蒸发的水分，随烟气一起经过除尘除气处理后，达标排放。利用热媒介油减压干化污泥。将脱水污泥和预先加热媒介油混合，在减压状态(真空下)降低原料中水的沸点，进行加热、低温(90℃左右)下短时间内进行干燥。该技术的原理是：油的沸点比水高，在通常的大气压下，水的沸点是100℃，含有水分的物质加热到100℃以上时，物质中的水分变成蒸汽，蒸发到空气中。油温减压干化系统应用这个原理将废弃食油作为间接热媒体进行加热，使加热油和原料混合接触，从而使原料中的水分蒸发脱水而干燥。由于该系统处于减压状态，因而降低水的沸点及媒介油的温度，可以进行较低温度(90℃左右)的干燥处理，防止油劣化的同时飞快提高干燥处理的速度。该处理技术占地小，处理和利用效率高，但处理费用较高，如降低运行费用，需有就近的热电厂或水泥厂等热源，且投资较大，对生产安全性要求较高。2.2.6、污泥焚烧污泥焚烧利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬。污泥在焚烧前应有效地脱水干燥，焚烧所需热量依靠污泥自身所含有机物的燃烧热值或辅助燃料。采用污泥焚烧工艺时，前处理不必用污泥消化或其它稳定处理，以免由于有机物减少而降低污泥的燃烧热值。污泥焚烧可分为两种：完全焚烧、湿式燃烧(不完全焚烧)。完全焚烧，污泥所含水分被完全蒸发、有机物质被完全焚烧，焚烧的最终产物是CO2、H2O、N2等气体及焚烧灰。完全焚烧设备主要有回转焚烧炉、立式多段焚烧炉、流化床焚烧炉。回转焚烧炉可分为并流、错流与逆流回焚烧炉3种炉型。焚烧炉长度较长，直径与长度之比约为1：(10—16)，焚烧炉体的前段为干燥带，约占全长的2／3，污泥被干燥至临界含水率约10％—30％，污泥的温度和热气体的湿球温度相同约为160℃，进行恒速蒸发，然后温度开始上升，达到着火点；后段为燃烧带，约占全长的1／3，燃烧受内部扩散控制，燃烧带的温度为700—900℃。立式多段焚烧炉是一个内衬耐火材料的钢制圆筒，一般分为6—12层。各层都有同轴的旋转齿耙，空气由轴心鼓入，一方面使轴冷却，另一方面预热空气。泥饼从炉的顶部进入炉内，依靠齿耙翻动逐层下落，顶部两层起污泥干燥作用，称干燥层，温度约480—680℃，使污泥含水率降至40％以下。中部几层主要起焚烧作用，称焚烧层，温度达到760—980℃。下部几层主要起冷却并预热空气的作用，称缓慢冷却层，温度约260—350℃。流化床焚烧炉用紫砂作为载热体，被预热的空气从炉底部喷射而上，合硅砂层形成悬浮状态，干燥破碎的污泥从炉顶加入与灼热硅砂激烈混合焚烧，焚烧灰与气体一起从炉顶经旋风分离器进行气固分离，热气体用于预热空气，热焚烧灰用于预热干燥污泥，以便回收热量。湿式燃烧(不完全焚烧)是经浓缩后的污泥(含水率约96％)，在液态下加温加压，并压入压缩空气，使有机物被氧化去除(约有80％—90％的有机物被氧化)，而改变污泥结构与成分，使其脱水性能大大担高。根据湿式燃烧所要求的氧化度、反应温度、压力的不同，可分为高温高压氧化法、中温中压氧化法及低温低压氧化化。该处理方法技术特点如下：污泥焚烧处理后，污泥中的病原体被彻底消灭；污泥经焚烧后，一般减容量为80％—90％，可节约大量填埋场地；污泥焚烧厂占地面积小，场址选择较灵活；焚烧处理可全天候操作，不受天气影响。但该处理技术所需投资大，占用资金周期长，另外焚烧过程中产生的“二恶英’’问题也必须有很大投入才能有效解决。2.2.7、污泥干馏污泥干馏法是在密封、无氧、非燃烧、高温状态下进行的化学反应过程，包括汽化、热解、脱氢、热缩合、炭化等反应，将污泥中的水分蒸发，有机物转化为可燃气体和有机碳。将燃料的燃烧与污泥的干馏分别在两个独立的空间进行。通过气体燃烧室的阶段性升温，将污泥中的水分蒸发，有机物逐渐固化和碳化。污泥中的主要成分转化为可利用的冷凝水、可燃气体和生物有机碳。干馏产生的可燃气体进行回收利用，从而避免了空气的污染和节约能源；干馏产生冷凝水经净化处理后用做煤气发生炉补水；干馏产生的生物有机碳进行统一回收利用。该处