白 靜
(重慶市設(shè)計(jì)院,重慶 400015)
我國在處理城鎮(zhèn)化發(fā)展留下的環(huán)境問題時(shí),往往存在顧此失彼的現(xiàn)象。比如,污水處理已經(jīng)成為國家和社會重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境治理內(nèi)容,但是污泥處理容易被忽視。近年來,我國城鎮(zhèn)污水處理廠迅猛發(fā)展,但污泥處理處置設(shè)施相對落后,存在重污水處理、輕污泥處置的傾向[1]。目前,我國污水處理廠的污泥處理處置主要采用脫水、填埋等常規(guī)方式,如何結(jié)合具體情況,開發(fā)高效、低成本的污泥處理處置技術(shù),是我國污水處理行業(yè)發(fā)展需要關(guān)注的重點(diǎn)。
污泥是污水經(jīng)過物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等方法處理后的副產(chǎn)物,是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無有顆料、膠體等組成的非均質(zhì)體,并呈介于液體和固體兩種形態(tài)之間的膠體狀態(tài)。污泥的特性主要有以下幾點(diǎn)。
我國城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥中含有較多有機(jī)物,容易引發(fā)細(xì)菌的滋生,散發(fā)腐臭異味;污泥中含有較多的鹽分以及氮磷等植物養(yǎng)分,同時(shí)含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬離子;污泥中含有大量的寄生蟲卵、微生物、病原體以及難降解的有毒有害物質(zhì)。污泥用于土地用途時(shí),其中的有機(jī)物能明顯改善土壤的物理、化學(xué)特性,某些微量元素還有利于植物的生長。但如果施用不當(dāng)或處理不善,污泥中的有毒有害物質(zhì)不斷地滲進(jìn)土壤和水體中,不僅污染了環(huán)境,給人們的生活安全也造成極大的威脅。
污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為污泥含水率。污泥中水的存在形式有:空隙水、毛細(xì)水、表面吸附水和內(nèi)部結(jié)合水。通常污泥含水率在85%以上時(shí),污泥呈流態(tài);65%~85%時(shí)呈塑態(tài);低于60%時(shí)則呈固態(tài)。初始污泥含有很多水分,未脫水污泥含水率大于90%,初步脫水污泥含水率也達(dá)80%,當(dāng)污泥被濃縮后含水率一般仍然能達(dá)到60%。當(dāng)污泥含水率高時(shí),運(yùn)輸成本高,堆放占地面積大,因此降低含水率具有重要的意義[2]。
常見的污泥處理有污泥濃縮、污泥消化、污泥脫水等階段。其中,污泥濃縮的主要目的是使污泥初步減容;污泥消化是使污泥中的有機(jī)物分解,使污泥趨于穩(wěn)定;污泥脫水是使污泥進(jìn)一步減容,便于運(yùn)輸。污泥經(jīng)過以上處理后,實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無害化。
污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的初始污泥,含水率高,體積大,輸送、處理或處置都不方便。污泥濃縮可以縮小污泥體積,為后續(xù)處理或處置帶來方便。污泥濃縮主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮三種工藝形式。重力濃縮應(yīng)用較普遍,而以氧化溝、A2O等工藝為主的污水處理也常采用氣浮濃縮和離心濃縮。重力濃縮本質(zhì)上是一種沉淀工藝,因此占地大、時(shí)間長;氣浮法適用于濃縮活性污泥和生物濾池等的較輕污泥,其含水率低于重力濃縮的含水率,但運(yùn)行費(fèi)用較高;離心濃縮的動力是離心力,它比重力濃縮大大節(jié)約空間,時(shí)間也較短。
污泥消化處理分為厭氧消化和好氧消化兩類,其目的是為了穩(wěn)定污泥,以利于污泥后續(xù)處理。
污泥厭氧消化是污泥消化最常用的方法。在無氧環(huán)境下,由兼性菌和厭氧菌將污泥中的可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷以及水等,使污泥得到穩(wěn)定。該方法可以減少污泥有機(jī)物含量、有效去除臭味,殺死污泥中的寄生蟲卵,并可以將污泥回收利用。但該方法占地大、成本較高,適于規(guī)模較大的污水處理廠的污泥消化[3]。
污泥好氧消化實(shí)質(zhì)就是生物污泥內(nèi)微生物的有機(jī)體的內(nèi)源代謝,即細(xì)胞的原生質(zhì)在有氧條件下發(fā)生生物氧化。好氧消化方式處理污泥效果較好,因?yàn)楹醚跸瘜τ袡C(jī)質(zhì)的降解程度非常高、產(chǎn)泥量少;加之在好氧消化的過程中,污泥不會產(chǎn)生臭氣,不需要復(fù)雜的操作運(yùn)營管理。但該方法運(yùn)行成本較高,消化污泥的規(guī)模有限,而且受溫度和環(huán)境的影響較大,因此不適于大規(guī)模的污泥處理。
污泥脫水處理屬于污泥處理中一個(gè)比較常見的辦法,指將原生流態(tài)的污泥脫出水分,將其轉(zhuǎn)化成固態(tài)或者半固態(tài)的形式,這樣方便運(yùn)輸加以處理。一般脫水處理分為干化法和機(jī)械脫水法。干化法又可以分為自然干化法、石灰石穩(wěn)定干化法以及熱干化法。其中,自然干化法所依靠的是下滲作用以及蒸發(fā)作用;石灰石穩(wěn)定干化法則主要借助石灰和水之間的化學(xué)作用來進(jìn)行脫水處理;熱干化主要是對污泥進(jìn)行烘干處理,直接降低污泥中的細(xì)菌含量,同時(shí)降低污泥臭味。另外,機(jī)械脫水法則主要借助物理的力量,如離心分離以及各種過濾方法,降低污泥含水量。
污泥的最終處置,基本上有棄置法和回收利用兩種方法。其中,棄置法包括衛(wèi)生填埋、焚燒法,回收利用包括土地利用以及工業(yè)利用等方法。
3.1.1 衛(wèi)生填埋
衛(wèi)生填埋是我國污泥處理應(yīng)用較多的一種方式,因?yàn)檫@種方法成本較低,見效也快。但該方法占地大、場地四周極易產(chǎn)生惡臭,滲濾液又會引起地下水源的污染。隨著我國污泥產(chǎn)量的加大,適宜污泥填埋的場所越來越有限。因此,我國在采用填埋法處理污泥時(shí)要充分掌握周邊情況,必須保證合理可行,同時(shí)積極降低該方法的使用率[4]。
3.1.2 焚燒法
污泥中含有很多有機(jī)成分,可以采用污泥焚燒的方式處理。污泥焚燒處理技術(shù)可以采用單一焚燒,即將污泥投入焚燒爐中加以處置,也可以通過污泥、污泥衍生燃料與其他可燃物混合焚燒的方式處理污泥。污泥焚燒處理的優(yōu)勢在于可以迅速和較大程度地使污泥實(shí)現(xiàn)減量化,能有效降低污泥中的重金屬等有毒有害物質(zhì)含量,使其填埋或進(jìn)行其他利用都不再發(fā)生二次污染。但焚燒法在運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生有毒氣體以及爐渣煙灰等,對環(huán)境也會造成不利影響。
3.2.1 土地利用法
污泥的土地利用主要包括污泥用作農(nóng)肥、污泥用于森林與園藝綠化、土壤改良等。剩余污泥包含豐富的有機(jī)物以及氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,一些微量元素也會對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生積極的效果,人們可以利用污泥來增加土壤肥力,促進(jìn)植物生長。但是,污泥中含有大量病原菌、寄生蟲(卵)以及重金屬和放射性元素等難降解的有毒有害物質(zhì),污泥必須經(jīng)無毒化處理后(污泥高溫堆肥)才能用于土地利用。
3.2.2 工業(yè)利用法
污泥的建材利用是工業(yè)利用中的一種,污泥燃燒灰可以作為瀝青、磚頭以及陶粒和水泥混凝土等建筑材料的原料。因?yàn)槲勰嗟牧缀枯^高,所以采用污泥制作的磚塊和水泥熔點(diǎn)低,不能用在高層建筑材料中,不得用于飲用水建設(shè)工程中。此外,污泥還可用作發(fā)電廠燃料摻合料,污泥干餾可提取焦油焦炭、燃料油和燃?xì)獾取?/p>
污泥的處理處置技術(shù)種類較多,人們應(yīng)根據(jù)具體情況,選用經(jīng)濟(jì)合理的處理處置方法。典型的污泥處理工藝流程包括濃縮、消化、脫水等階段。但由于各地的條件不同,人們可采用一些簡化流程。當(dāng)污泥采用自然干化法脫水時(shí),可采用污泥濃縮→干化場→處置的工藝;當(dāng)污泥采用衛(wèi)生填埋時(shí),可采用污泥濃縮→脫水→衛(wèi)生填埋工藝;也可以不采用脫水工藝,直接將濕污泥用做農(nóng)肥;采用焚燒工藝時(shí),為不降低污泥灰分的熱值,降低助燃燃料的消耗量,也可不設(shè)消化階段,采用污泥濃縮→脫水→焚燒的工藝流程[5]。
當(dāng)周邊有條件時(shí),采用衛(wèi)生填埋是較經(jīng)濟(jì)的一種污泥處置方式。當(dāng)現(xiàn)有的填埋場地面積不足或遠(yuǎn)離填埋場時(shí),抑或由于污泥的性質(zhì)或量大不能進(jìn)行農(nóng)用時(shí),污泥焚燒可能是比較經(jīng)濟(jì)有效的一種處置方式。污泥如果達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可用于農(nóng)田種植,從我國目前的社會發(fā)展情況來說,這是最可行、最現(xiàn)實(shí)的處置方式。對于其他工業(yè)利用方式,人們可根據(jù)具體情況合理選用。
目前,我國城鎮(zhèn)污水處理企業(yè)污泥處置能力不足、處置手段落后、大量污泥沒有得到規(guī)范化的處理,污泥處理處置的無害化和資源化利用率仍較低。近年來,國家對污泥處理行業(yè)日益重視,要求大力推進(jìn)污泥穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置,并出臺了一系列涉及污泥處理處置的政策,為污泥處理處置行業(yè)發(fā)展提供了有力的支持。人們需要積極吸收國際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),不斷完善污泥處理處置技術(shù),減少其對環(huán)境的危害。