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1、 20 剩余活性污泥的資源化利用及發(fā)展趨勢 摘 要 活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的污水處理方法,具有效率高、占地少等顯著優(yōu)點。但在污水處理過程中同時也會產(chǎn)生大量剩余污泥。國內(nèi)1個普通二級處理廠,污泥處理所需投資約占總投資的30%～40%。我國目前對于污泥處理和處置的技術(shù)剛剛起步,在國內(nèi)現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到總量的1 /4,且目前普遍采用的對于廢棄物處理的優(yōu)先順序:減量化、資源化和無害化 的應(yīng)用方面還處于實驗、研究階段。對污泥消化后進行脫水、再進行填埋是國內(nèi)大型污水處理廠中常用的處置方法。該處置方法較經(jīng)濟,但

2、同時也不可避免地占用大量土地,浪費污泥中可回收利用的資源,增加對地下水造成污染的潛在危險。針對這些缺陷, 德國在1996年明確提出對廢棄物處理的減排、無害化處理和資源化回收利用的處置順序。我國剩余污泥的處理也應(yīng)遵循這一順序,從而盡快達到環(huán)保和資源回收再利用的廢棄物處置要求。 關(guān)鍵詞：剩余活性污泥 處理技術(shù) 減量化 資源化 無害化 發(fā)展趨勢 目 錄 摘 要 I 1．引言 1 2．剩余活性污泥的來源 8 3．剩余活性污泥的利用 13 3.1資源化利用 13 3.1.1制作水泥 13 3.1.2制作纖維板 14 3

3、.1.3制作陶粒 15 3.1.4設(shè)備與環(huán)境問題與解決方法 16 3.3處理后最終廢液 17 4結(jié)論 17 致 謝 19 參考文獻 20 1．引言 剩余活性污泥是污水生化處理過程中所產(chǎn)生的。由于微生物在降解消化污水中有機物的同時自身生殖繁衍，每年就產(chǎn)生大量的剩余活性污泥，這些剩余活性污泥不僅被棄置不用, 而且造成一定的污染。 采用活性污泥工藝進行污水處理的過程中會產(chǎn)生大量剩余污泥。若不加以控制，勢必造成二次污染，這些控制手段包括污泥的減量、穩(wěn)定和無害化處理以及資源化利用。 　　在污水處理過程中會產(chǎn)生

4、大量污泥,隨著廢水處理技術(shù)的發(fā)展和排放標準的日趨嚴格,污泥的產(chǎn)生量越來越大。污泥含水率高,有惡臭,且含有有毒化學(xué)物質(zhì)和病原微生物,若不加以控制,勢必造成二次污染,這些控制手段包括污泥的減量、穩(wěn)定和無害化處理以及資源化利用。 城市化進程加快,城市污泥排放量日益增多，污泥中含有大量的有機物質(zhì)、病原菌、寄生卵、重金屬及鹽類等成分,污泥的綜合利用主要利用污泥中的有效成分將污泥做成肥料、飼料、能源燃料、化工原料、建筑材料等,實現(xiàn)變廢為寶,這也是城市污泥處理和資源化的主要發(fā)展趨勢。 2．剩余活性污泥來源 剩余活性污泥來源于污水的生化處理過程中。當污水進人曝氣池后，就開始和活性污泥接觸,污水中的有機物

5、立即吸附到活性污泥上,污水中的這些經(jīng)過濃縮、有機高分子便被菌體分泌的胞外酶分解成分子量較低的物質(zhì)。污水中的低分子有機物可直接由菌體細胞膜的選擇滲透作用攝人體內(nèi),這些物質(zhì)作為營養(yǎng)質(zhì)被細菌所吸收。污水中的一些有毒物質(zhì),也可以被某些細菌分解為無毒或毒性較小的物質(zhì)。有機物進人菌體后,通過細胞內(nèi)酶的作用，被同化合成細菌自身的物質(zhì), 使菌體不斷生長和繁殖, 并分泌出來粘性物質(zhì)，構(gòu)成菌膠團即活性污泥,因此,曝氣池內(nèi)的活性污泥就不斷地增加。當活性污泥的濃度太高時,污泥便不易和凈化水分離, 使出水中的BOD增值而混濁,而且還會造成耗氧量大,供氧不探討。足而影響處理效果,所以必須定期排泥,排出的這部厭氧發(fā)酵分泥稱

6、為剩余活性污泥。根據(jù)曝氣池進水量和進水剩余活性污泥的厭氧發(fā)酵, 也叫做厭氧消化，只水質(zhì)來確定污泥負荷及活性污泥在曝氣池中的停留有以有機物成分為主的活性污泥才能進行消化。將時間即泥齡。排泥量則是通過污泥負荷、泥齡的計剩余活性污泥濃縮后, 儲存在密閉的罐或池內(nèi), 在缺算得來的,以中國石化集團公司洛陽分公司動力分氧的條件下, 一部分菌體逐漸轉(zhuǎn)化為厭氧菌,在這些廠排水車間的生化處理裝置為例裝置設(shè)計的污泥厭氧菌的作用下,污泥逐漸被消化掉,同時放出熱量。根據(jù)泥齡來確定每天生化的排泥量。 3. 剩余活性污泥的利用 3.1 剩余活性污泥的資源化的利用 3.1.1 制作水泥 隨著我國對城市生活污水處理能

7、力以及污水處理率的不斷提高,污水處理廠的污泥產(chǎn)量也不斷增長。由于其產(chǎn)量較大,含水率高,同時含有大量有機質(zhì)、病菌、寄生蟲和重金屬等,如果處理處置不當,會給環(huán)境帶來嚴重的二次污染。隨著環(huán)境法規(guī)的進一步完善,海洋處置、填埋、污泥堆肥、農(nóng)用和污泥焚燒等傳統(tǒng)的污泥處理方式由于自身的不足使污泥處理成為解決城市環(huán)境問題的熱點 而處理過程中實現(xiàn)污泥的資源化又成為了探索污泥徹底根治的最有效途徑之一 。利用污泥作為水泥生產(chǎn)過程中一部分原料, 或代替水泥生產(chǎn)過程中的部分用煤原料在國內(nèi)外都有學(xué)者進行了研究。由于國外處理城市污水廠污泥主要是進行焚燒，所以其主要研究是污泥焚燒灰代替部分原料生產(chǎn)生態(tài)水泥。對于目前我國實際狀

8、況, 考慮污泥本身的特點, 直接將其作為代替部分煤燃料或添加劑加入現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線將是解決污泥問題的又一新方法。本研究在水泥生料中加入少量烘干后的污泥, 并在不同溫度下進行煅燒，研究了制備得到的熟料各項性能，從而為水泥廠進一步協(xié)助處理城市污泥提供一定的理論依據(jù)。剩余污泥做建材的流程圖如圖1所示。 圖1 利用少量污泥作為添加劑生產(chǎn)生態(tài)水泥是可行的,污泥的摻入能夠增加生料的易燒性,降低液相形成溫度并明顯減少CaO 的生成。同時污泥的加入能夠增加C2S 的含量，并降低C3S 的含量，同時也影響熟料的晶格結(jié)構(gòu)。在1450 的煅燒條件下, 隨著污泥加入量的增加，水泥熟料的水化時間被延長，相應(yīng)的水泥

9、抗壓強度受到影響并降低。但從實際生產(chǎn)安全上，如果想利用現(xiàn)有水泥廠的生產(chǎn)線處理生活污泥，必須嚴格控制污泥摻入量不超過10%。 污泥制磚有兩種方法: ( 1 )污泥焚燒灰制磚;(2)干化污泥直接制磚。將污泥焚燒后收集的灰與粘土混合制磚, 污泥灰可占50%，磚的綜合性能好。這樣不僅處理了污泥,在燒制過程中還能在坯料密封毒性重金屬,殺死所有有害細菌,且磚質(zhì)輕、空隙多,具有一定的隔音、隔熱效果,但制磚過程中,會產(chǎn)生惡臭現(xiàn)象,成為污泥利用的主要障礙。 采用污泥作原料生產(chǎn)生態(tài)水泥,可徹底地解決城市污泥問題,是實現(xiàn)“零污染”最有效的途徑。發(fā)達國家利用廢棄物生產(chǎn)生態(tài)環(huán)保水泥已有成熟的經(jīng)驗,日本40多家水泥企

10、業(yè),其中50%以上工廠均處理各種廢棄物,日本麻省水泥公司用下水道污泥及城市其他廢棄物生產(chǎn)出高強度水泥;在歐洲水泥生產(chǎn)者聯(lián)合會所屬的水泥廠中每年焚燒處理100萬t有害廢物 。中國的科研工作者在利用各種污泥制生態(tài)水泥方面也做了不少工作，楊力遠研究表明污水處理廠污泥代替部分粘土燒制的水泥熟料,其礦物結(jié)構(gòu)與常規(guī)的硅酸鹽水泥熟料全相同,且水泥水化和凝結(jié)、硬化過程以及水化產(chǎn)物結(jié)果都與常規(guī)硅酸鹽水泥完全相同。 3.1.2 制作纖維板 活性污泥中含有30％—35％，的球型蛋白質(zhì)和一定糖類物質(zhì)。在加熱加壓下蛋白質(zhì)凝固變性而將纖維膠合起來。在調(diào)制鑒中將污泥稀釋韭加入碳酸鈉、氧化鈣、甲醛、硅酸鈉等凝聚劑和助濾劑

11、調(diào)節(jié)PH>=1,加溫攪拌制得活性污泥樹脂。在拌合機中加入處理過的廢纖維拌合后,預(yù)壓成型濕板坯控制含水70％.左右。恒溫定時烘干板坯含水率5％—8％，最后經(jīng)高溫高壓熱壓后即為生化纖維板。 生化纖維板做天棚板九個月無變型。做卷柜裝飾板、辦公桌面一年多無變形且可任意著色、涂面，可和木質(zhì)纖維板一樣使用。 污泥制生化纖維素,是主要利用污泥中所含粗蛋白和球蛋白,它們能溶于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液,在一定條件下,加熱、干燥、加壓后發(fā)生改性作用,從而制成活性污泥樹脂,在經(jīng)漂白、脫脂后壓制而成板材。 3.1.3 制作陶粒 陶粒特別是輕質(zhì)陶粒優(yōu)點多、需求量大,因此,開辟新的陶粒原料,開發(fā)新的輕質(zhì)陶粒

12、有重要意義。城市污泥產(chǎn)量巨大,將其用于陶粒生產(chǎn)可取得較大的經(jīng)濟和環(huán)境效益。金宜英等研究了污水廠污泥制陶粒的燒結(jié)工藝及配方, 污泥的醉倒摻加量為80% , 350℃預(yù)熱20 min, 1 060℃燒結(jié)15 min 。廣州華穗輕質(zhì)陶粒制品廠采用城市污水處理廠污泥替代河道淤泥或部分粘土燒制輕質(zhì)陶粒獲得成功,處理量已達300 t/d,年產(chǎn)陶粒1818萬m3 ,年產(chǎn)輕質(zhì)陶粒砌塊18萬m3。污泥制陶技術(shù)的主要問題是當污泥中有大量的重金屬時要注意爐窯的煙氣處理與控制以及對產(chǎn)品重金屬浸出的監(jiān)控。 3.1.4 制作復(fù)合肥 一般農(nóng)田，由于連續(xù)耕作，植物根系對礦物質(zhì)的不斷獲取，土壤的有機質(zhì)和礦質(zhì)都很缺乏。另外，

13、土地長期使用無機肥也會帶來不利影響。污泥中含有污泥中含有的氮、磷、鉀、微量元素等是農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)成分，有機腐殖質(zhì)可改善土壤結(jié)構(gòu)、提高保水能力和抗侵蝕性能，是良好的土壤改良劑。良好的 堆肥，具有改土、培肥、促進作物生長和增加產(chǎn)量的效用。堆肥改土作用具體可體現(xiàn)在以下幾個方面：增加土壤有機質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤功能，促進植物根系增長。 石油化工污水處理過程中產(chǎn)生的剩余活性污泥處理是環(huán)保工作中的一大難題, 通過對污泥成分、肥效的分析及對活性污泥制肥的工藝簡介,闡明了剩余活性污泥制復(fù)合肥技術(shù)的可行性和廣闊前景。 隨著我國石油化工工業(yè)的深入發(fā)展,人們對環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高,在污染治理和

14、資源綜合利用方面開展專項研究勢在必行。僅從燕化公司的污水處理來看,現(xiàn)有的工業(yè)、生活污水處理場能力大,出水水質(zhì)已達到北京市二類水體標準。但對應(yīng)用活性污泥法處理污水產(chǎn)生的大量剩余活性污泥的妥善處理,成為環(huán)境保護工作的一大難題。 污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的廢棄物,污水處理過程中大部分污染物被氧化分解, 但還有部分濃縮聚集在污泥中。燕化公司污水凈化廠主要處理燕化公司煉油廠、合成橡膠廠、化工一廠、化工二廠、化工三廠、聚酯廠等生產(chǎn)廠產(chǎn)生的煉油化工污水和燕化十幾萬居民的生活污水, 目前設(shè)計日處理量超過15萬m3 。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥有兩類,即初沉池污泥和剩余活性污泥, 其中剩余活性污泥占絕

15、大部分。按設(shè)計值計算, 1996 年污水凈化廠將產(chǎn)生含水率85 %的污泥27703t , 折合干基4155t ,而實際上產(chǎn)生含水率85 %的污泥13024t , 折合干基1953.6 t 。這樣大量的污泥一部分運往附近農(nóng)村的林場和果園當作肥料使用, 另一部分露天堆放自然風干。不論那種方法, 在運送、使用的過程中都會產(chǎn)生二次污染。 污泥的最終處置大致有農(nóng)用、填埋、焚燒、棄海、綜合利用等幾種方法。焚燒法投資大,處理費用高。我將介紹綜合利用的方法處理剩余活性污泥。污泥中含有豐富的有機物質(zhì),只要控制好重金屬及其它有害物質(zhì)濃度, 注意殺死病原菌和寄生蟲卵, 污泥農(nóng)用則是一種化害為利的有效途徑。 石油

16、化工污水處理過程產(chǎn)生污泥中的有害物質(zhì)除礦物油外,汞、鎘、3、4 - 苯并芘、芳烴等污染物含量遠低于國家規(guī)定的農(nóng)用污泥控制標準且含有豐富的有機質(zhì)和N 、P 、K。只要對污泥稍做處理, 即可達到農(nóng)業(yè)有機肥的標準。 單純以污泥為肥料直接施用在耕地上,在母產(chǎn)量5～10 t 的情況下, 有害物質(zhì)在土壤中沒有明顯的殘留和積累,其農(nóng)產(chǎn)品中的殘留量也符合國家規(guī)定的食品衛(wèi)生標準。用污泥制成的復(fù)合肥,其中污泥含量為30 % , 污泥施用量僅為上述情況的0. 06 %～0. 12 %。據(jù)此可以推測,復(fù)合肥的施用不會造成任何有害物質(zhì)在土壤和農(nóng)產(chǎn)品中殘留和積累,其使用是安全可靠的。由此可以看出,污泥肥料化能夠

17、徹底消除污泥產(chǎn)生的二次污染。 根據(jù)農(nóng)作物對肥料吸收的情況，一般把肥料和土壤內(nèi)養(yǎng)分總含量分為速效性與遲效性兩類。污泥中速效N 含量為1600mg/ L 左右，高于一般肥料，可做追肥, 與全量相比，速效N 含量僅占2 %～3 %，因此，污泥又是遲效肥料，更適于做基肥。 利用污泥制成的復(fù)合肥，由于含有大量的有機質(zhì)，能夠起到農(nóng)家肥的作用， 并且疏松土壤，達到改良土壤結(jié)構(gòu)的目的，同時充分利用污泥中的各種養(yǎng)分，不會造成長期使用無機化肥使土壤板結(jié)等現(xiàn)象。由于施用量少而不會形成污泥中有害物質(zhì)的污染。 污泥生產(chǎn)復(fù)合肥的工藝與化肥生產(chǎn)復(fù)合肥的工藝基本相似。將污水凈化廠產(chǎn)生的含有大量有機

18、質(zhì)的污泥以一定比例配以N 、P 、K 等微量元素,經(jīng)過破碎、機械混合、造粒干燥即可得復(fù)合肥。 將脫水后的污泥(含水約85 %) 送至干化廠自然干化后送入污泥棚,將污泥棚中的污泥和N 、P 、K 肥分別經(jīng)過計量送入混料機,并按需要添加適量的微量元素, 攪拌混合均勻, 經(jīng)提升至破碎機形成較小的顆粒, 直接落到篩分機進行篩分, 粒徑符合要求的物料送至造粒機, 再經(jīng)過加熱器脫去顆粒中的水分、冷卻形成成品。 復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的投用,不僅解決了污水凈化廠大量剩余活性污泥的處理難題,徹底消除污泥產(chǎn)生的二次污染,同時帶來了一定的經(jīng)濟效益。 目前, 國外化肥正向緩效化、復(fù)合化、高效化、專用化、流體化方向發(fā)展

19、。污水凈化廠利用污泥生產(chǎn)的復(fù)合肥中既含有大量的有機質(zhì)和N 、P 、K 三素, 又有農(nóng)作物生長所必須的中、微量元素, 且同時污泥中遲效養(yǎng)分含量也很高, 在化肥緩效化和復(fù)合化上完全符合化肥發(fā)展的新趨勢和我國化肥工業(yè)發(fā)展方向。如果能在專業(yè)化方面進行研究, 生產(chǎn)出有機- 無機型復(fù)合專用肥,其開發(fā)前景就更為廣闊。 3.1.5 制作活性炭 它是利用污泥為原料經(jīng)高溫炭化、活化制成,炭化是把污泥熱解為碳渣;活化是根據(jù)各種要求把活化物變?yōu)樗璧亩嗫捉Y(jié)構(gòu)物。目前活化法有氣體活化法和化學(xué)藥物活化法。 利用污泥制取活性炭是一項污泥資源化利用的處置途徑。活性污泥中含有大量的碳，大約占總量的40.9%。城市污水處

20、理廠污泥制備活性炭的方法，包括如下步驟：a.將加入0.5- 3％添加劑的城市污水處理廠污泥進行干燥，使污泥含水率降至10％左右；b.用濃度為20- 60％的氯化鋅作為活化劑溶液，取污泥與活化劑溶液重量比1:1，浸漬12- 48 小時后，在105℃條件下干燥20- 50分鐘；c.加入5- 30％鋸末、果殼、果核作為增炭劑；d. 混合均勻后放入高溫爐中升溫至活化溫度500- 800℃進行炭化活化，炭化活化時間為15- 50分鐘；e.經(jīng)冷卻洗滌、干燥得到活性炭。下圖2為用剩余活性污泥制成的活性炭。 圖2 3.1.6 制作SO2吸附劑 利用剩余活性污泥制備SO2吸附劑的主要介紹物理活化法

21、，此法主要是：將含水率較高的污泥放入烘箱，在105℃下烘24h 后，得到含水率低于10％的干污泥。在不銹鋼加熱管中裝填干污泥約30g，置于高溫管式電阻爐中進行熱解，熱解時利用氮氣隔絕空氣，加熱速率控制在5℃/min。熱解溫度為550℃，時間1 h，之后進行研磨，回收粒徑為0.6- 0.8 mm 產(chǎn)物，即得到污泥吸附劑?；蛉「晌勰啵ê?4h 后）于550℃炭化2h，通入水蒸氣（流量約為200mLmin），溫度保持在550℃，活化2h，產(chǎn)物烘24h 得到的污泥吸附劑孔徑分布比較寬，微孔所占比例較小，以過渡孔結(jié)構(gòu)為主，比表面積較小。在一定的SO2濃度、氣流速度、溫度、氧氣和水含量、活化劑濃度、活化時

22、間的影響下脫硫效果不同，所以在脫硫過程中要對以上因素進行合理的調(diào)整。 剩余活性污泥中含有較多的碳(活性污泥的組成可用分子式C5H7NO2 表示,理論含碳量53 %) ,客觀上具備了制備活性炭的條件。人們可以選擇污泥的最佳炭化、活化條件,以達到提高污泥活性炭的質(zhì)量、降低成本的目的。目前污泥炭化方式除了傳統(tǒng)的高溫炭化外,也有用工業(yè)廢棄的硫酸來催化炭化的。污泥活化方式以高溫水蒸氣物理活化和ZnCl2化學(xué)活化為主。 受污泥含碳量的限制,污泥活性炭的質(zhì)量低于傳統(tǒng)活性炭,其碘值為177～700 mg/ g ,但用其處理有機廢水時,COD 吸附容量和吸附平衡時間優(yōu)于商品活性炭 。盡管受污泥活性炭中重金屬

23、的影響,其應(yīng)用場合有限,但在一些消耗活性炭的氣體凈化場合,其應(yīng)用比傳統(tǒng)活性炭更經(jīng)濟,而且污泥活性炭如果不再生,可以考慮燒掉,同時可固化其中的重金屬,因此有一定的應(yīng)用前景。 3.1.7 合成生物可降解塑料 國外已成功從活性污泥中分離出用于合成生物可降解塑料的物質(zhì)如聚- 3 - 羧基丁酸及3 - 羧基戊酸,我國也可利用混合菌群活性污泥法實現(xiàn)生物可降解塑料PHA的合成。 3.1.8 制作粘結(jié)劑 污泥作為型煤粘結(jié)劑替代白泥(一種型煤常用粘結(jié)劑)可改善高溫下型煤內(nèi)部孔結(jié)構(gòu),提供型煤氣化反應(yīng),降低灰分,提高質(zhì)量。國內(nèi)已有使用實例。 3.1.9 制作動物飼料 污泥本身含有有機物,如蛋白質(zhì)、脂肪、

24、纖維素、及少量吸收元素,都是動物所需的營養(yǎng)物質(zhì)。污泥中70%的粗蛋白質(zhì)是以氨基酸形式存在,以蛋氨酸、胱氨酸和纈氨酸為主、且各種氨基酸之間相對平衡,是一種很好飼料蛋白。 3.2 剩余活性污泥的生態(tài)化利用 3.2.1 填埋 一直是最經(jīng)濟的一種剩余污泥處置方法，它投資少、容量大、見效快，而且對于不能資源化利用的廢物，也是目前唯一的最終處置途徑。填埋法缺點：占用大量土地，花費大量運輸費用，有時還會滲出嚴重污染的液體及臭氣現(xiàn)象，甚至污染地下水源，滲出的氣體主要是甲烷，易引起火災(zāi)和爆炸，隨著填埋率的減少，這一方法正受到限制。 3.2.2 焚燒 可以使剩余污泥的體積減少到最小化，這對于日益緊張的土

25、地資源來說是很重要的。焚燒后剩余污泥中的水分、有機物等都被分解，只剩下很少量的無機物成為焚燒灰，而這些焚燒灰可以作為建筑材料。此法的缺點是投資大，管理復(fù)雜，焚燒前必須脫水（有臭味），費用較高。焚燒時易產(chǎn)生二氧化硫、二惡 英等氣體污染空氣。另外，焚燒成本也十分昂貴。 3.2.3 排海 利用水體消納污泥，不需進行嚴格的無毒無害處理，也無需脫水，并且容量大。但此法易造成了海洋污染，對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈構(gòu)成威脅，并且也沒從根本上決環(huán)境問題。因此我國政府已于1994 年初接受了三項國際協(xié)議，承諾于1994年2 月20 日起不再在海上處理工業(yè)廢物和污水污泥。 3.2.4 高速生物反應(yīng)器技術(shù)

26、 高速生物反應(yīng)器技術(shù)是在利用土壤處理污泥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。該技術(shù)將污泥的脫水、消化和干化相結(jié)合，將土壤處理的整個過程放置在室內(nèi)一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)中進行。整個操作系統(tǒng)是由進料塔、生物反應(yīng)器和其它一些循環(huán)裝置組成。其核心部分是生物反應(yīng)器，它是由二個區(qū)域組成，上半部分是污泥與土壤相混和的區(qū)域，使污泥負荷達到均一化，污泥的有機部分在這一區(qū)域中被生物降解；下半部分是氣、液分離區(qū)，使液體不滯留于土壤中，以增加氧的傳遞率。高負荷率的污泥通過該系統(tǒng)的處理，污泥中有機組分將降解70％- 80％，懸浮固體濃度去除率達45％- 60％相比于其它生物處理技術(shù)系統(tǒng)所需能量較少，可以連續(xù)運行，并能保持最佳溫度以利于微生

27、物的降解，特別適用于受自然條件限制或土壤濕度大的污泥處理過程中[4]。與普通的好氧和厭氧消化相比，高速生物反應(yīng)器具有反應(yīng)容積小，運行費用低，微生物濃度高，系統(tǒng)抗沖擊能力強的特點，從沉淀池排出的5000- 30000mg/L 濃度的污泥都可以直接進入該系統(tǒng)中，而不需要任何的預(yù)處理。 3.2.5 蚯蚓生態(tài)床法 采用蚯蚓———微生物人工生態(tài)系統(tǒng)對剩余污泥進行了穩(wěn)定處理。蚯蚓以污泥中的懸浮物和微生物為食料，通過生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)關(guān)系使剩余污泥物質(zhì)得到穩(wěn)定，蚓糞具有自然氣孔率很高的微小團粒結(jié)構(gòu)，一方面可促進土壤中的好氧微生物繁殖，使土壤的固氮、代謝等作用得到加強；另一方面對土壤原生粒子的分離、分散作用

28、大，使土壤人為的趨原性得到較穩(wěn)定的緩沖。蚓糞中富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素以及蚓激酶、富敏酸等可促進植物流體質(zhì)更生和運動的物質(zhì)。同時蚯蚓對剩余污泥中的重金屬有富集作用，從而有效的減少了重金屬污染。 3.2.6 濕式氧化技術(shù) 濕式氧化技術(shù)是將溶解和懸浮在水中的有機物及還原性無機物，在液態(tài)下加壓、加溫并利用空氣中的氧氣將其氧化分解的一種有效的處理方法。用WO 法處理剩余污泥，反應(yīng)溫度對總COD的降解效果影響很大。在300℃和30 min 的停留時間下，總COD可去除80％，反應(yīng)溫度對剩余污泥氧化作用的影響大于活性污泥中溶解氧濃度的變化對濕式氧化效果的影響。 污泥經(jīng)濕式氧化處理后，有機物在分解氧化

29、的同時分別進入氣、液、固三相。對濕式氧化后氣體組分進行氣相色譜分析：O2、N2 占85.8％ ，CO2 占13.9％ ，SO2占0.07％。由于有機物氧化分解，濕式氧化后CO2的體積百分數(shù)從0.21％增加到13.9％，僅產(chǎn)生少量的SO2，無二次污染問題，故可直接排入大氣。 3.2.7 制作泡沫滅火器 活性污泥含有高達60％- 70％的蛋白質(zhì)，加酸堿調(diào)節(jié)pH后水解、濃縮，再添加穩(wěn)定劑、防腐劑等即可配制成為蛋白質(zhì)泡沫滅火劑。剩余污泥的滅火成分主要是蛋白質(zhì)，其滅火機理實際上與動、植物蛋白質(zhì)泡末滅火劑相同。 3.2.8 低溫熱解 污水污泥低溫熱解是一種發(fā)展中的能量回收型污泥熱化學(xué)處理技術(shù)，借助

30、污泥中所含的硅酸鋁和重金屬（尤其是銅）的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳氫化合物，最終產(chǎn)物為燃料油、氣和碳。 低溫熱解制油是指在微正壓、250～500 ℃條件下,污泥中有機物(主要是脂類、蛋白質(zhì)類) 通過蒸餾、熱分解過程轉(zhuǎn)化為油、油品(熱值約33 MJ / kg)的過程,收率與污泥中有機物含量直接相關(guān),一般為1000 kg 干污泥可回收油品200～300 L。反應(yīng)中不凝氣、污泥炭、水等副產(chǎn)物可為污泥干燥、反應(yīng)器加熱提供部分熱量。研究人員普遍認為,400～500 ℃、維持0. 5 h 可獲得最大的油品收率,由于污泥在300 ℃左右出現(xiàn)熱解速度高峰,因此最大能量產(chǎn)出的溫度要低于最高油品收率

31、的溫度。 低溫熱解制油具有以下優(yōu)點: ①設(shè)備簡單,無需耐高溫、高壓設(shè)備; ②能量回收率高,污泥中約2/ 3的碳以油的形式回收,碳和油品的總收率占80 %以上; ③對環(huán)境造成二次污染的可能性小,經(jīng)評價,處理后的污泥中重金屬絕大多數(shù)進入炭和油中,其中90 %以上被氧化固定在炭中,在以后的使用過程中會進一步氧化達到無害化,由于處理溫度低、不凝氣的產(chǎn)量少,可減少SO2 、NOX 、二口惡英帶來的二次污染; ④投資相當或略低于焚燒技術(shù),運行成本僅為焚燒法的30 %左右。 由于剩余活性污泥的蛋白質(zhì)含量較高,制得的油中氮、氧含量高,粘度大,難以用作高品質(zhì)的燃油。 3.2.9 能源與熱能利用 污泥制油

32、技術(shù)可由兩種技術(shù)工藝完成:一是污泥熱解制油技術(shù)。其原理是在無氧或低于理論氧氣量的條件下,將污泥加熱到一定溫度(高溫: 600℃～1 000℃,低溫: < 600℃) ,利用溫度驅(qū)動污泥有機質(zhì)熱裂解和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng),使固體物質(zhì)分解為油、不凝性氣體和炭三種可燃物,部分產(chǎn)物作為前置干燥與熱解的能源,其余當能源回收 ;二是污泥直接化技術(shù)。該技術(shù)是在高溫、高壓、催化劑條件下,污泥中的高分子物質(zhì)通過加水分解、縮合、脫氫、環(huán)化等一系列反應(yīng)變成為低分子油狀物質(zhì)。 目前美、英、日等國主要研究的是熱化學(xué)液化法,即把脫水污泥在300℃、10MPa左右使污泥反應(yīng)生成油狀物; 德國和加拿大以熱分解油化法為主,把干燥的

33、污泥在無氧條件下加熱到300℃ ～500℃,使之產(chǎn)生氣體,將氣體冷卻轉(zhuǎn)變成油狀物;而在國內(nèi)污泥制油技術(shù)則剛剛起步。 3.2.10 制作生物絮凝劑 將活性污泥經(jīng)炭化,再經(jīng)水蒸氣進行物理活化即可制成,目前國外正在研究用污泥制作微生物絮凝劑。 4.剩余污泥利用的特點 4.1 剩余活性污泥處理的清潔生產(chǎn)方向 清潔生產(chǎn)是針對于污染末端治理的一種新的環(huán)境戰(zhàn)略, 它使企業(yè)在采用環(huán)境無害化技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對資源、能源的合理利用, 節(jié)約成本、提高收益、改善環(huán)境, 實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏. 考慮到清潔生產(chǎn), 對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物的處理最關(guān)鍵的要素是盡量減少它的產(chǎn)出數(shù)量, 即減量化; 對于無法

34、避免產(chǎn)生的廢棄物應(yīng)經(jīng)過適當?shù)奶幚碇? 使其回用于本企業(yè)或通過建立一種工業(yè)共生 關(guān)系作為其它企業(yè)、部門的原材料, 即資源化；而對那些不能資源化回用的廢棄物一般進行無害化處理之后引出工業(yè)循環(huán)系統(tǒng),長期保存或處置. 通過對工業(yè)過程實行清潔生產(chǎn)既可以解決環(huán)境保護的問題,又可以解決資源的合理利用問題, 是工業(yè)過程未來發(fā)展的必由之路。 在目前的污水處理過程中活性污泥法是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一, 這一方法因其效率高、占地少的優(yōu)點在水處理中發(fā)揮著重要的作用, 但這一方法處理污水的過程中會產(chǎn)生大量的剩余污泥,在一個普通的二級處理廠中, 污泥處理所需投資約占總投資30%-40% , 運行費用約占總運行費用的2

35、0% - 50%。 而在我國對于污泥處理和處置的技術(shù)還剛剛起步, 在全國現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4,在污泥處置和最終出路方面還處于實驗研究階段。污泥消化后經(jīng)脫水再進行填埋是國內(nèi)大型污水處理廠中常用的處置方法，填埋處置較經(jīng)濟,但這種處置方式占用了大量的土地、浪費了污泥中可回收利用的資源,同時增加了對地下水造成污染的潛在危險。如果把污水的處理過程看做是工業(yè)過程,則這種做法不符合我們國家提出的對工業(yè)過程實行清潔生產(chǎn)的要求。德國在1996年明確提出對于廢棄物處理的減量化、資源化和無害化處置的優(yōu)先順序。剩余污泥作為污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物也應(yīng)遵循這一順序。 4.2 污泥

36、的減量化 污泥的減量化是指借助于物理的、化學(xué)的和生物的方法使活性污泥處理系統(tǒng)向外界排放的污泥量減至最少, 從根本上達到降低污染的目的。 4.3 污泥的資源化利用 從傳統(tǒng)的意義上講, 污泥是一種廢棄物, 但是清潔生產(chǎn)的理論中沒有廢物的概念, 所謂廢物實際是 放錯了位置的資源 , 對污泥進行合理的處理, 污泥也可以成為其它過程的原材料, 即實現(xiàn)資源化。 4.3.1 污泥應(yīng)用于農(nóng)、林、畜牧業(yè)生產(chǎn) 污泥中含有的N、P、K 是農(nóng)作物生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì), 污泥中的腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑, 施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進作物的生長. 因為污泥中含有病原菌和寄生蟲卵等有害物質(zhì),

37、所以需經(jīng)適當處理后方可作農(nóng)肥. 對污泥進行前處理的方法最常用的是堆肥處理. 在國外將污泥堆肥干燥顆粒化后用于出售的復(fù)合肥已經(jīng)相當普遍, 在美國, 1973 年只有少數(shù)幾家工廠以污泥為原料進行堆肥, 到了1983 年已經(jīng)有65 家這樣的工廠, 在法國和德國等發(fā)達國家也都有污泥復(fù)合肥出售, 堆肥的缺點是天氣不好時, 過程緩慢, 且會產(chǎn)生臭氣。 將污泥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要嚴格控制其中的重金屬含量, 以防止重金屬通過食物鏈對人體造成危害, 為此, 各國政府先后制定了農(nóng)用污泥重金屬濃度標準, 并對單位面積污泥的使用量作了嚴格的限制。另外利用污泥做農(nóng)肥還應(yīng)控制其中氮的含量不能太高, 否則一方面會導(dǎo)致作物的枝葉

38、瘋長而倒伏減產(chǎn), 另一方面還可能污染地下水。 20 世紀90年代污泥的熱干化技術(shù)得到迅速發(fā)展,污泥經(jīng)熱干化處理后可以形成高質(zhì)量的顆粒肥, 易于撒播和包裝運輸,使污泥農(nóng)用更加方便。污泥還可用于林業(yè)生產(chǎn),污泥既可直接施用也可堆肥后再施用,相比較而言堆肥后施用干凈衛(wèi)生而且可減少運輸費用. 另外利用污泥進行土地復(fù)墾，可快速改善土壤結(jié)構(gòu), 促進土壤熟化, 可快速恢復(fù)被破壞的植被。污泥本身含有有機物，如蛋白質(zhì)、脂肪、多糖, 還含有維生素, 均是動物所需的營養(yǎng)物質(zhì). 因此可用污泥制動物飼料，我國是一個發(fā)展中國家又是一個農(nóng)業(yè)大國,城市污水廠的污泥的土地利用將是污泥利用的一個重要途徑。 4.3.2污泥應(yīng)用于

39、工業(yè)過程 污泥利用中風險較小的途徑是利用其中的熱能。應(yīng)用中溫厭氧消化可以降解污泥中的有機物,殺死部分病原菌和寄生蟲,從而使污泥穩(wěn)定和部分無害化,而且消化產(chǎn)生的沼氣可以作為能源回收,我國近幾年建造的污水廠多采用這種方法來處理污泥,消化產(chǎn)生的沼氣做燃料來加熱污泥, 給廠區(qū)供熱。但該法投資大,對工藝技術(shù)及安全運行的要求高，而且一般適用于規(guī)模20 萬m3 / d 以上的污水廠,應(yīng)用范圍有一定的局限性。 城市污泥中含有大量的有機物和一定量的纖維木質(zhì)素, 脫水后的污泥發(fā)熱量約836kJ/kg,摻入適量的引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物配制成合成燃料，可作為工作爐窯或生活鍋爐的輔助燃料。污

40、泥還可用來制水泥、磚、纖維板等建筑材料,用污泥制建材的優(yōu)點是可以有效利用污泥自身的熱值, 減少燒制時燃料的消耗。 傳統(tǒng)的污泥熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制油技術(shù),反應(yīng)器內(nèi)的污泥靠熱傳導(dǎo)來獲取熱量,這種方式耗時、低效,因此有人用微波技術(shù)對污泥進行處理。研究者發(fā)現(xiàn),采用超聲波處理剩余活性污泥,能夠改善污泥的特性,使污泥易于脫水(污泥含水率從94%降至85%)以及釋放出有機物，能夠達到減少污泥量的目的。用微波處理后的污泥在5.0MPa或更高的壓力下加熱污泥,使其脫水,可獲得較高的油品回收率。污泥微波高壓熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法耗能僅為傳統(tǒng)方法的50%。由于該研究還處于初期,其控制參數(shù)對油品回收率的影響有待進一步研究。 由于污

41、泥焚燒會產(chǎn)生較多的需無害化處理的焚燒灰,人們開發(fā)了污泥熔化技術(shù),在超過焚燒灰熔點的溫度(通常為1300～1800 ℃)下使污泥燃燒,不僅可完全分解污泥中的有機物,而且所形成的熔渣密度比焚燒灰高2/3 ,明顯減少了灰渣的體積。污泥中的重金屬因被固定在玻璃態(tài)的熔渣中而不具有溶出的活性,污泥熔化后的熔渣可用作建筑材料。 4.4 污泥的無害化 某些廢水處理后產(chǎn)生的污泥中含有一些有毒物質(zhì)無法直接資源化利用, 此時應(yīng)先對其進行無害化處理, 之后再考慮其資源化回用或最終的處置問題. 污泥焚燒是污泥無害化處理中最為有效的方法, 通過焚燒可以將污泥中含有的病原菌及寄生蟲卵全部殺死, 并且可以使污泥的體積大大

42、減少, 但這種方法的投資和運行費用相當高, 焚燒過程中會產(chǎn)生有毒廢氣, 而且對于污泥中含有的重金屬不能有效去除, 限制了它的使用范圍. 對于制革污泥和電鍍污泥中的重金屬問題學(xué)者們進行了大量的研究, 黃新文等人對制革污泥先焚燒,減少污泥的體積和重量,然后再用稀硫酸焚燒殘渣,可將污泥中所含的重金屬Cr基本全部轉(zhuǎn)入到浸出液中,此時殘渣中Cr的含量很少,可以直接外排或資源化利用；用甲酸還原浸出液使其中的Cr( V I) 被還原Cr(III),再用NaOH處理可得Cr(OH)3沉淀,用這種方法Cr的回收率可達99%以上。 周建紅等人對含Cr的電鍍污泥進行堆肥處理,結(jié)果表明經(jīng)堆肥處理后,每1g污泥

43、的總鉻含量由21—315mg降至0.289mg,Cr( VI)含量由4.060mg減少至0.028mg ,這種污泥用作微肥,施用于花卉,使花卉生長良好對于含重金屬的剩余污泥還可進行穩(wěn)定化處理,使其轉(zhuǎn)變成非危險性無害固廢。應(yīng)用水泥、瀝青、玻璃或水玻璃對污泥進行固化方法可以達到此目的, 它的作用機理是通過水泥中的粉末狀硅酸鈣水化膠體對有毒物質(zhì)進行吸附, 同時水泥中水化物能與有毒物質(zhì)形成固溶體,從而將其束縛在水泥硬化組織中.這種方法具有固化材料易得、處理效果好、成本較低的優(yōu)勢, 近年來日本及歐美國家普遍采用這種方法作為有毒、危險性固體廢物的最終處置方法。賈金平等研究發(fā)現(xiàn)用的普通硅酸鹽水泥以混凝土：污

44、泥(重量比) = 40:1或50:1對污泥進行固化時,強度可達到礦渣水泥的強度要求,同時其中重金屬的浸出量都在國際規(guī)定的范圍內(nèi)。 利用另一種大宗工業(yè)廢物粉煤灰和石灰可以穩(wěn)定污泥,研究人員等研究了將粉煤灰穩(wěn)定的污泥同天然土壤按一定比例混合得到改良土壤。并用這種改良土壤進行了植物種植研究,發(fā)現(xiàn)高麥草在穩(wěn)定化污泥改良土壤上發(fā)芽和生長情況良好,并且植株中無重金屬累積。 5．污泥處理及處置的前景分析 對于污泥的處理及處置而言, 引入清潔生產(chǎn)的理念,從源頭上作文章,以預(yù)防作為主要手段對污泥進行減量化處理,是污泥處理的必然發(fā)展趨勢,也是污水廠降低運行成本、徹底解決污泥處置難的問題的必然發(fā)展方向。但是由

45、于污泥減量化技術(shù)的研究工作在我國才剛剛起步,技術(shù)還不完善,目前還存在著許多亟待解決的問題,這就需要我們一方面努力開適合我國國情的高效、低耗污泥減量技術(shù), 另一方面需要對目前現(xiàn)有的技術(shù)進一步地加以完善、優(yōu)化,以最終實現(xiàn)在水廠中的全面應(yīng)用。同時由于減量化效率的問題及考慮到減量化后氮、磷達標排放的問題,所以目前的減量化技術(shù)還無法實現(xiàn)在水廠中剩余污泥的零排放目標,因而對于污泥的處理而言, 減量化并不能最終解決污泥的處理及處置問題。對于經(jīng)減量化處理后仍然不能避免產(chǎn)生的那部分污泥應(yīng)該考慮進行資源化利用,以實現(xiàn)變廢為寶、化害為利,這樣既可以避免污泥的二次污染,同時又可以實現(xiàn)資源的再利用,解決目前資源不足的問

46、題。 6.結(jié)論 我們國家對于污泥的處理基本還停留在末端治理的水平上,把清潔生產(chǎn)的思想引入污泥處理領(lǐng)域?qū)τ谧罱K解決污泥處理及處置的問題,具有重要的作用. 對污泥進行處理及處置的方案很多,一般來說應(yīng)遵循減量化、資源化和無害化的順序, 在實際生產(chǎn)過程中可以應(yīng)用生命周期評價法來確定對于特定的一種污泥具體應(yīng)采取何種方式進行處理或處置對環(huán)境的影響最小。 按照生態(tài)原則來組織工業(yè)活動、消除污染,將成為未來各行業(yè)發(fā)展的必然趨勢, 對于剩余污泥的處理及處置而言,也應(yīng)改變傳統(tǒng)思路,引入清潔生產(chǎn)的思想, 才能最終解決剩余污泥的問題。 污水處理是我國“十五”期間重點解決的環(huán)保問題。由于我國城市污水處理一般選用活

47、性污泥法,在處理污水的同時,會產(chǎn)生大量的剩余活性污泥,目前的剩余活性污泥的處理及處置技術(shù),都存在一定的問題,從日后的發(fā)展來看,對剩余活性污泥進行資源生態(tài)化處理和利用無疑是發(fā)展的方向。 文獻 [1]張明峰. 日益嚴重的畜牧污染問題.世界農(nóng)業(yè)，1996（1）：27 [2]張子儀. 規(guī)?；竽翗I(yè)排污問題應(yīng)及早治理. 現(xiàn)代迅猛生產(chǎn)的環(huán)境與環(huán)境管理. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社，1993.119 [3]黃沈發(fā)，張光明.黃浦江上游匯水區(qū)畜禽業(yè)污染及防治對策. 上海環(huán)境科學(xué)，1994（13）：14 [4]申立賢. 高濃度有機廢水的厭氧處理技術(shù). 北京：中國環(huán)境科學(xué)

48、出版社，1999 [5]賀延齡. 廢水的厭氧生物處理. 北京：中國輕工業(yè)出版社,1998 [6]廖新弟. 余輝人工濕地在豬場污水凈化中的應(yīng)用. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1995 [7]張希衡. 廢水厭氧生物處理工程. 北京：中國輕工業(yè)出版社，1998 [8]任洪強. 生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器快速啟動過程研究. 中國沼氣，2000.18（3）：17-20 [9]陳堅. 環(huán)境生物技術(shù). 北京：中國輕工業(yè)出版社，1999 [10]錢易. 現(xiàn)代廢水處理新技術(shù). 北京：科學(xué)出版社，1993 [11] 農(nóng)業(yè)部科教司. 農(nóng)村能源統(tǒng)計資料，1999年~2005年. 致謝 這篇論文在老師的悉心指導(dǎo)下終于收筆了。在此論文完成之際，首先要感謝我的論文指導(dǎo)老師。本文從選題、撰寫到最后定稿打印，多次受到老師的指點。老師淵博的專業(yè)知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和寬廣的胸懷不但使我順利地完成畢業(yè)論文，而且使我在今后的事業(yè)上也將受益無窮，在此向恩師表示崇高的敬意和深深的謝意。 其次，我要誠摯地感謝其他給于我?guī)椭母魑焕蠋?，是他們多次指出我文章中的不足之處，使我的文章不斷完善；是他們默默地耕耘、無私地奉獻使我們茁壯成長。