系列文章-市政污泥处理处置技术调研报告(二)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2021-01-29 08:25

1.3.4 当前污泥处理处置的主流工艺

随着科技的进步,污泥处理处置技术也在不断突破,由最原始的海洋投弃逐渐发展为自然干燥,随后又演化到稳定化的厌氧消化和机械脱水堆肥,最后再发展为减量化明显的干化焚烧。各类技术百花齐放、百家争鸣。但结合国内外污泥处理现状可知,目前欧美、日本等发达国家污泥处理处置的总体思路是污泥的资源化利用,并将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。国内也是类似,以厌氧消化、好氧发酵、土地利用、干化焚烧/ 碳化、建材制造为主的资源化处理处置技术已是目前污泥处理处置的研究重点,而保证污泥的资源化利用将是该领域的发展趋势。

(1)厌氧消化

厌氧消化是在无氧条件下,污泥中的有机物由厌氧微生物进行降解和稳定的过程。为了减少工程投资,通常将活性污泥浓缩后再进行消化。经过厌氧消化可使污泥中部分有机物质转化为甲烷,同时可消灭恶臭及各种病原体和寄生虫,使污泥达到安全稳定的程度。在污泥厌氧消化工艺中,以中温消化(33~35℃)最为常用。该技术具有运行费用低、资源回收率高等优点。

污泥厌氧消化在我国明显水土不服的主要原因是由于我国污泥泥质差、运营复杂、处理厂运行管理水平低以及沼气利用的政策激励机制缺乏等。不过,在不断的研发和改进下,该技术已逐渐完善,采用热处理、超声波处理、微波处理、生物水解等方法对污泥进行预处理,从而提高污泥水解速率,改善污泥厌氧消化性能。

(2)好氧堆肥

堆肥化是利用微生物的作用,将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质,并使挥发性的有机质含量降低、臭气减少。同时物理性状改善明显,便于储存、运输和利用。将后熟发酵产物干燥、筛分,部分调理剂回用(根据后续发酵产品的用途不同,有时需要增加二次翻堆后熟),筛分后的污泥发酵可以直接制作营养基质/有机肥。高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原体、虫卵和草籽,使得产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。

从我国农业生产的发展和市场需求看,未来有机肥的发展潜力十分广阔。随着我国农业产业结构调整和“三绿工程”的实施,优质、高效生态农业种植面积将逐年扩大,绿色食品、有机食品生产基地的扩大必然形成对有机肥的巨大需求。与此同时,国家对改善生态环境的巨大投入必将有效拉动林、草、花卉用肥需求的迅猛增长。

(3)深度脱水

污泥深度脱水技术是指通过向污泥当中加入专用污泥改性剂,经过一系列的物理和化学反应,以改善污泥中组份的物理、化学性质,并最终通过专用污泥压榨脱水设备(以高压隔膜板框设备为代表)使污泥含水率降低,同时使得重金属等污染物达到稳定的过程。深度脱水工艺应用案例较多,原是作为污泥处置过渡技术出现的,起到污泥减量近一半的效果,传统工艺由于投加了石灰等药剂,不利于后续焚烧和堆肥,只能用于填埋。近年来,多家企业致力于改性药剂的开发,取得了一定成绩,目前市场上已经有不降低污泥热值或对堆肥没有影响的复合药剂出现,从而大大拓宽了深度脱水工艺的应用范围,深度脱水工艺作为污泥处理处置全部流程的一个环节长期存在。

(4)热力干化

污泥干化是利用热能将污泥中的水分快速蒸发去除的一种工艺技术,干化处理后的污泥产品用途较多,可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。污泥干化形式主要可以分为热力干化、低温干化和常温干化等。其中,热力干化是比较常见的干化方式。根据热量传递方式的不同,污泥热干化设备分为直接加热和间接加热两种方式。

干化过程具有处理时间短、占用场地小、处理能力大、减量率高、卫生化程度高、外部因素影响小(如气候、污泥性质等)、最终处置途径多和灵活性好等优点。热干化的缺点在于初建投资大,具有一定的运行风险,采用化石燃料提供热能的成本因燃料价格而相对较高。

(5)污泥焚烧

焚烧是利用污泥的有机成分较高、具有一定热值等特点来处置污泥。焚烧的技术优势在于其处理的彻底性,减量率可达到90%左右,其有机物被完全氧化,重金属(除汞外)几乎全被截留在灰渣中。

焚烧工艺减量化和无害化优势明显,但焚烧一直存在以下几个问题:(1)投资和操作费用较高;(2)焚烧过程中产生飞灰、炉渣和烟气对环境影响大;(3)污泥中的有用成分未得到充分利用。怎样最大限度减少天然气、柴油等化石能源的补入,实现污泥自持焚烧,是污泥焚烧技术发展的重要方向之一。

表1.3给出了以上五种污泥处置工艺技术的对比情况。

表1.3 几种主要污泥处理工艺技术对比

应用工艺 厌氧消化 热干化 干化焚烧 好氧发酵 深度脱水
处理规模 100吨/日
吨污泥投资 50万元 40万元 50万元 40万元 20万元
直接运行成本 150元/ 吨 150元/ 吨 210元/ 吨 120元/ 吨 130元/ 吨
占地面积 2300m2 2000m2 7000m2 12000m2 2500m2
目标含水量 40%-50% 30%左右 10%以下 40%-50% 60%以下
工艺单元组成 厌氧反应单元

沼气处理单元

沼渣脱水单元

沼液处理单元

热干化单元

污泥收集单元

臭气处理单元

干化系统

焚烧系统

烟气净化系统

好氧发酵单元

通风除臭单元

污泥后处理单元

调理单元

脱水单元

废水处理单元

工艺优势 产品利用价值高 减量化、无害

化率高

减量化率最高

废物完全处理

产品完全资源化 工艺简单

运行成本低

技术局限性 适合处理规模

较大的污泥集

中处理项目,

以保证产品的

产出及利用

运行成本较高 运行成本较高 泥质要求较高

占地面积较大

臭气处理量大

单线处理能力低,需要进行组合工艺,风量较大
产品形式 沼气、沼渣 半干污泥 稳定化干化物 污泥营养土 脱水污泥
产品去向 沼气发热、发电,沼渣园林、土地利用 作为燃料燃烧 飞灰外运处理 资源化利用 燃料利用、填埋
产品价值 沼气并入市政

管网,沼渣作为改良肥料

后续工艺段燃

烧辅助燃料

无后续产物 发酵污泥做营

养土,暂未形

成有效机制

需要进一步处理
适应性 重金属含量低、有机质含量高、含砂量低的污泥 一般市政污泥 市政污泥、一般性企业污泥 有机质含量较高、重金属含量低 一般市政污泥

近年来,除上述几种主流处理技术以外,碳化、水热处理、制陶粒、低温干化、耦合发电、协同消化、水泥窑协同等技术都发展迅速,部分已有运行案例,但目前应用还比较少。在实际项目中,可根据实际情况选用。

 

1.5 本章小结

本章节介绍了市政污泥的组成和特性,分析了我国污泥处理处置的现状,调研发现我国污泥处理处置远远滞后于污水处理发展速度,国家在污泥处理处置上的财政投入也远低于污水处理设施,我国当前的污泥安全无害化处置率较低,污泥没有真正实现无害化,如何有效地处置污泥亟待正确的政策导向和适合我国国情的污泥处置技术。

本章节还对比了目前几种主要的污泥处理处置技术,分析了各自的优缺点和适应性。最后,结合葛洲坝水务各水厂的污泥处理处置现状,分析了各水厂污泥处理处置中存在的问题。