城市生活污泥处理新技术及其资源化.doc

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1、城市生活污泥处理新技术及其资源化【摘 要】 污泥作为一种固体废弃物，已经成为继城市垃圾污染的第二大固体废物污染源。传统的污泥的主要处置方式有填埋、焚烧、排海、农用等。但是传统的处理方法也存在一些弊端，无法对污泥进行资源化利用，不能满足现在对污泥处理的技术要求，因此对污泥处理资源化利用新技术的研发具有重要的现实意义。本文首先对我国目前污泥处理技术现状进行介绍，对比了传统污泥处理技术的优缺点，在此基础上对污泥处理新技术进行了介绍。污泥的处理处置应从环境污染、卫生安全和经济效益等多方面综合考虑，具备能源回收利用的污泥处理新技术将在污泥处理处置中发挥着不可替代的作用。虽然这些技术目前还存在一些问题，但

2、应用前景却十分光明。【关键词】 污泥 新技术 资源化随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水处理规模逐渐扩大，污水处理能力逐渐增加，污水处理所产生的污泥量也随之增加。由于污泥产量较大，性状粘稠，含有重金属和病原微生物等有害物质，如处理处置不当，会给环境带来严重的二次污染。据报道，2010年污泥产量达到3665万吨（以含水率80%计），用于对污泥处理的投入达到350亿。我国目前污泥处置的现状是70%以上弃置，20%填埋，其次是不到10%的污泥进行堆肥农用，少量进行污泥干化焚烧。污泥作为一种固体废弃物，已经成为继城市垃圾污染的第二大固体废物污染源。传统的污泥的主要处置方式有填埋、焚烧、排海、农用等

3、。但是传统的处理方法也存在一些弊端，无法对污泥进行资源化利用，因此对污泥处理资源化利用新技术的研发具有重要的现实意义。1 传统污泥处理技术传统的污泥处理方法主要包括污泥堆肥、污泥干化、污泥焚烧和污泥填埋。但是，由于污泥组分复杂、重金属含量高、病原微生物含量多等特点，传统的污泥处理技术已经表现出其本身的局限性，随着国家对污泥处理处置技术的标准越来越高，传统技术已经不在适应社会发展的要求。其主要表现在以下几个方面。1.1 污泥填埋污泥填埋指的是污泥经过长期的物理、化学和生物作用使其达到稳定状态。污泥填埋分为单独填埋和混合填埋，在欧洲脱水污泥与城市垃圾混合填埋比较多，而在美国多数采用单独填埋。在我国

4、主要是以混合填埋为主。实践表明，污泥填埋具有以下的缺点：（1）对污泥土力学性质要求比较高；（2）需要占用大面积的场地；（3）地基需做防渗处理以免污染地下水；（4）不可资源化利用。填埋目前仍然是我国污泥处置的重要方法之一。但是从长远看，污泥填埋是一种不可循环的最终处置方式，其应用比例将会逐渐减少，应用前景存在局限。1.2 污泥焚烧污泥焚烧指的是将污泥置入焚烧炉内，在过量空气加入情况下，进行完全焚烧， 使有机物全部碳化，最大限度地减小了污泥体积，使污泥最终处置极为便利。焚烧法有以下几个突出的优点：（1）可以大幅度减少污泥的体积和重量，同时焚烧灰可制成有用的产品；（2）处理速度快，不需长期堆积和储存

5、；（3）污泥可就地焚烧，不需长距离运输，节约运费；（4）可以回收能量用于发电和供热。但是污泥焚烧也有其致命的缺点：（1）焚烧炉投资巨大、设备运转费用高；（2）装置复杂；（3）焚烧过程不容易控制，产生二恶英类剧毒物质。由于焚烧过程产生的剧毒位置难以控制，需要对烟气进行特殊处理，因此限制了其使用和发展。1.3 污泥土地利用技术污泥土地利用主要是将污泥用于堆肥农用、用于园艺绿化施肥、用于废弃矿场等地的土地改良等。堆肥主要是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解，转化为较稳定的有机质，并使挥发性物质含量降低，减少臭气的产生，污泥物理性状明显改善，便于储存、运输和使用。该技术主要考虑到污泥中含有丰富的的

6、有机物和N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长。但处理后的污泥产品含大量病原体、寄生虫、多氯联苯和二恶英，且产品的高含水率（30%40%）可使病原体复活，同时污泥中也含有毒有害物，直接应用于农业会造成土壤以及水体的二次污染。故堆肥法不足以保证安全性。针对污泥土地利用这种方式的不良后果，欧美各国根据各自具体情况制定了严格的无害化技术标准及污泥农用重金属浓度标准，我国制定了农用污泥中污染物控制标准（GB4284-84）。由于未解决好污泥土地利用可能带来的重金属污染问题，所以污泥土地利用目前仍存在一定风险，在相关技

7、术未成熟的情况下污泥土地利用还是有其局限性。2 污泥处理处置新技术污泥污所散发出的臭气、污泥所带病原菌、重金属、有毒物质等都严重威胁人类的健康。因此，因此迫切需要寻求新的、有效的污泥处置方法。现介绍几种新发展的污泥处置技术：2.1 污泥低温热解制油技术污泥低温热解制油技术指的是在300500、常压（或高压） 和缺氧条件下，借助污泥中所含的硅酸铝和重金属（尤其是铜）的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物，最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。该技术的环境效益和资源化效益均是很可观的，主要表现在：（1）能有效控制重金属排放，特别是Hg、Ti，在灰烬和炭中来自污泥的重金属被钝化；（2）可回

8、收易利用、易储藏的液体燃油，回收的液体燃油可提供700kW/t的净能量；（3）可破坏有机氯化物的生成，反应器中燃烧温度应维持尽可能低（800），可减少蒸汽中金属的排放，气体净化简单而廉价；（4）占地面积小、运输费减少、运行成本较低。2.2 污泥熔化技术针对污泥焚烧过程中存在的二次污染，科研工作者开发出了污泥熔化技术，该技术使污泥处于焚烧灰熔点温度（通常为13001800）之上燃烧，不仅可完全分解污泥中的有机物、杀灭病菌，同时所形成的熔渣密度比焚烧灰的高2/3，达到了灰渣大幅度减容的效果。污泥中的重金属因被固定在玻璃态的熔渣中而具有不熔出的活性，所以污泥熔化后的熔渣可用作建材。 2.3 污泥电弧

9、等离子体处理技术所谓污泥电弧等离子技术指的是在一个密闭的空间里，通过强大的电弧使空气电离产生等离子体，然后在另外一个缺氧密闭空间里面对垃圾进行加热，其温度可到16000，在无氧的条件下，垃圾中的无机物很快被玻璃化，最后产生的无害熔渣可作为建筑材料。污泥中的有机物被高温分解。在有氧条件下，分解能产生大量的二氧化碳；若在无氧的条件下，固体废料中的有机物就会转化为氢气和一氧化碳的混和物，这种混合物，可以像天燃气一样作为一般汽轮引擎的能源，其中的氢气进一步纯化分离，则可以作为单独的燃料。对这种气体混合物作进一步的处理，降低其中污染物质的含量，如氮化物和二氧（杂）芑等直接进入涡轮机或释放到大气层中。由于

10、该技术能把污泥转化为能源同时降低污染物的含量，因此有很大的发展前景。2.4 污泥超声波处理技术超声波可以分解生物固体， 改善膨胀活性污泥絮体沉降性， 提高脱水能力。经过超声处理的污泥消化时间减少，比容积消化率提高，生物产气量增加，并且超声反应器可以与其它污泥处理工艺任意组合，具有广阔的应用前景。2.5 污泥水解热干化技术污泥水热干化技术通过将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，可以同时改善脱水性能和厌氧消化性能。随水热反应温度和压力的增加，颗粒碰撞增大，颗粒间的碰撞导致了胶体结构的破坏，使束缚水和固体颗粒分离。经过水热处理的污泥在不添加絮凝剂的情况下机械脱

11、水的含水率大幅度降低。污泥的水解宏观上表现为挥发性悬浮固体浓度减少和COD、BOD以及氨氮等浓度增加。水热干化技术采用浆化反应器，通过闪蒸乏汽返混预热浆化、蒸汽与机械协同搅拌，提高了系统的处理效率；在水热反应器中，采用蒸汽逆向流直接混合加热的方式，强化了传质传热过程，可以避免局部过热结焦碳化；在连续闪蒸反应器中，实现了系统能量的有效回收。2.6 污泥制活性炭技术活性炭是以含碳物质为原料，经过高温碳化活化后制成的。污泥具备制造活性炭的客观条件，制备活性炭的路径是先对污泥炭化，然后活化。所以污泥制活性炭的主要研究问题是最佳炭化、活化条件以及提高质量、降低成本等。目前，污泥炭化方式除了传统的高温炭化

12、外，也有用工业废弃的硫酸来催化炭化的，污泥活化方式以高温水蒸气物理活化和ZnCl2化学活化为主。由于最佳碳化、活化条件难以控制，所制作出来的活性炭不如商品活性炭，但在一些消耗炭的气体净化场合，其应用比传统的活性炭更经济。而且，污泥活性炭如果不再生，可以考虑烧掉，同时可固化其中的重金属，因此有一定的应用前景。2.7 超临界水氧化技术超临界水氧化（ Supercritical Water Oxidation，简称SCWO） 技术是在水的温度和压力均高于其临界温度TC（374.3）和临界压力PC（22.05MPa）时，以超临界水作为反应介质与溶解于污泥中的有机物发生强烈的氧化反应，使有机物最后被氧化

13、成无毒小分子化合物的过程。超临界水能与空气、氧气和有机物以任意比混溶形成均一相，即气液的相界面消失，也就消除了相间的传质阻力，反应速度不再受氧的传质控制，因此加快了反应速度而缩短了反应时间，大多数有机物在几分钟之内去除率可达99.99%，有些有机物在1min的时间内去除率就可达99.99%。由于超临界水氧化技术充分利用了超临界水所具有的特性，所以具有其他有机废水处理技术无可比拟的优越性：效率高、处理彻底、反应速度快、反应容器小、无二次污染，且当有机物含量大于2%时就可完全自热，不需外加热量。超临界水氧化技术虽然具有诸多优点，但是它的反应条件要求苛刻（高温、高压），投资大，且其反应机理、反应动力

14、学等还有待于深入研究。3 结语随着经济的不断发展， 世界各国的污泥排放将大大的增加， 污泥处置也将成为全球关注的重大环境问题。污泥的处理处置应从环境污染、卫生安全和经济效益等多方面综合考虑。具备能源回收利用的污泥处理新技术在污泥处理处置中发挥着不可替代的作用。虽然这些技术目前还存在一些待解决的问题，但应用前景却十分光明。参考文献：1朱书景，薛改凤，张垒.污泥处理技术与发展趋势J.武钢技术，2010，48（3）：1-3.2韩晓芳，顾建新，李燕.污泥处置现状及新技术探讨J.国外建材科技，2006，27（5）：43-47.3昝元峰，王树众，沈林华，段百齐，林宗虎.污泥处理技术的新进展J.中国给水排水，2004， 20（6）：25-29.4乔燕，陆文雄. 城市污泥资源化处理技术J.粉煤灰，2007，3：35-38.5刘文娟.绿色中国M.Oversea Publishing House.2007，2.5