工業污泥處理的主要方法范文
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篇1
本文通過對啤酒廢水的產生、特點的介紹,比對了國內外啤酒廢水處理中的好氧生物處理技術和厭氧生物處理技術,結合低溫條件下廢水處理的效果,尋找適合我國國情,寒冷地區處理啤酒廢水的有效方法,為企業的健康發展提供堅實的依據。
關鍵詞:
啤酒廢水;低溫環境;好氧;生物處理
近年來,隨著我國啤酒工業的高速發展,啤酒企業的廢水處理一直是一個主要難題。尤其我國北方地區的啤酒企業,受環境溫度的影響,冬季啤酒污水處理廠內污水的溫度只有10℃左右。這樣低的溫度使廢水污泥中的微生物活性和代謝能力都變的很弱,導致污水處理能力降低,因此,北方地區的污水處理系統運行成本及操作難度都有所提高1。本文通過查找國內外大量參考文獻,通過對北方地區啤酒企業污水處理的研究,探索出提高寒冷地區啤酒污水的處理方法,對北方地區啤酒企業的發展具有重要的意義。
1.啤酒廢水的產生及其特點
1.1啤酒廢水的產生
啤酒企業的廢水主要來源于五個方面:①麥芽生產過程中的洗麥、浸麥、發芽降溫和各種洗滌水;②糖化過程的糖化、過濾和洗滌水;③發酵過程的發酵罐和過濾器洗滌水;④罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒;⑤冷卻水和成品車間洗滌水。
1.2啤酒廢水的特點
啤酒生產工序多,生產過程中產生的廢水量較大,不同啤酒企業由于管理和技術水平不同,每生產一噸啤酒耗水量也不一樣,產生的廢水也不一樣多。管理和工藝先進的啤酒企業噸啤酒耗水量為8~12噸,我國啤酒廠的噸啤酒耗水量一般在10~20噸之間2。啤酒廢水主要包括清潔廢水、有機廢水、洗滌廢水、沖渣廢水和裝酒廢水。
2.啤酒廢水處理技術的發展現狀
隨著啤酒的出現,啤酒廢水的處理成為一個世界性的難題,經過國內外啤酒企業多年的研究發現,在啤酒廢水中的BOD5/CODcr數值越高,廢水處理就越容易,啤酒廢水的處理最適合應用生化處理技術。根據不同的啤酒廢水水質,可以采用好氧、厭氧和好氧與厭氧相結合的方法進行處理3。
2.1好氧生物技術
中、低濃度啤酒有機廢水的處理主要采用好氧生物處理技術,針對北方地區的低溫,只要采取適當的方法控制溫度,改變廢水處理環境就能取得較高的經濟效益。好氧生物技術包括活性污泥法和生物膜法:
2.1.1活性污泥法:廢水進入曝氣池后,與含有大量好氧微生物的活性污泥混合,在人工充氧的條件下,廢水中的有機物被活性污泥吸附并氧化分解,然后由沉淀池來完成水和污泥的分離。活性污泥法較適用北方寒冷地區的廢水處理,該工藝應用較多的是序批式活性污泥法(SBR)、CASS反應池法和塔式曝氣活性污泥法。①SBR是一種過間歇曝氣方法,可以顯著降低動力費用,同時縮短廢水處理時間,減少了占地面積,結構緊湊,運行費用低,不容易發生污泥膨脹問題,抗負荷沖擊能力強,處理效果穩定。COD的去除率可達90%以上,出水COD<100mg/L,達到國家規定的排放標準3。②CASS反應池法是一種循環式活性污泥法,啤酒廢水的處理分三步進行:進水、曝氣、回流階段;沉淀階段;潷水、排泥階段。在常溫下的廢水處理周期為4~12h,低溫情況下,處理時間要明顯延長。③塔式曝氣活性污泥法是對原有傳統活性污泥法進行改進,克服了傳統活性污泥法普遍存在的傳氧效率低、COD去除率不高的問題。具有投資少,占地面積小,抗負荷沖擊能力強,廢水滯留時間短,出水水質穩定,排泥量少及廢水處理效果好的顯著優勢4。
2.1.2生物膜法:是在處理池中加入軟性填料,利用固著填料表面生長的微生物對廢水進行處理,該方法的最大優點是克服了污泥膨脹的問題,剩余污泥量較少、運轉管理方便。缺點是處理效果不如活性污泥法,建筑成本較高5。考慮到北方地區冬季處理污泥有一定難度,該方法需要配合無害污泥的及時處理。
2.2厭氧生物技術
對于高濃度有機廢水的處理主要采用厭氧生物技術,由于北方地區冬季氣壓高,含氧量高,因此不太適合在寒冷地區的應用。該處理技術主要包括上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧內循環反應器(IC)兩種方法。
2.2.1厭氧生物處理技術中最成熟的技術是UASB,UASB工藝在底部有污泥床,依據進水與污泥的高效接觸提供高效去除率,適用于處理較易生化降解、COD和SS濃度均較高的廢水,并且由于運行方便,設備簡單,造價也相對較低,不存在堵塞問題6。
2.2.2IC技術是在UASB的基礎上發展而來的,與UASB反應器不同的是這種反應器內部還能夠形成流體循環,生成具有高生物活性的厭氧顆粒污泥。該技術的優點是占地面積少,基礎投資少,抗沖擊負荷能力強,有機負荷高,運行穩定性好7。
2.3厭氧+好氧生物技術
厭氧+好氧生物技術是一種比較成熟的工藝。由于該技術需要厭氧技術的配合,在寒冷地的使用受到一定的限制,該技術又分為水解+好氧技術、UASB+好氧技術、EGSB+好氧技術、IC—CIRCOX反應器四中工藝方法8。這四種方法對啤酒廢水的處理具有廢水停留時間短,污泥產率低,處理費用低,占地面積小,投資少,操作簡單,沼氣易收集、剩余污泥少,運行穩定,處理效率高的優點9。
3.總結
啤酒企業廢水的處理,受到各地經濟條件,環境因素以及技術水平的限制,不可能所有企業都采用統一的方式。尤其北方低溫地區必須根據自己的實際情況,要通過不斷的研究,調查企業排水的水質、水量、排水規律和特點,結合企業建設場地的地形條件、面積大小以及企業能承受的一次性投資及運行成本情況。通過提高啤酒企業的管理水平和工人的素質,采用好氧生物處理法降低企業的運營成本和廢水處理費用,用簡單適用、投入低、運行可靠、達標穩定、節約能耗的廢水處理技術,提高企業的利潤空間。
作者:李春暉 雒江菡 王福玲 徐麗萍 王鑫 劉微 閻力君 單位:哈爾濱商業大學生命科學與環境科學研究中心 哈爾濱商業大學藥學院細胞與分子生物學研究所 哈爾濱商業大學食品科學與工程學院
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篇2
【關鍵詞】工業污水;處理;系統
一、工業廢水的特點
1、工業廢水的排放
工業廢水中含有大量的化學物質、酸、堿等有害物質。同時由于工業行業生產工藝不同,其所排放的污廢水化合物也均不一致。工業廢水從不同的角度來進行分類可以分為不同的類別。例如可以分為有機廢水和無機廢水、冶金廢水、酸堿性廢水等。對于工業企業來說其在生產過程中并不是僅僅只會單獨排放單一的廢水,而是會同時排放多種性質的廢水。例如燃料工廠在生產過程中不僅會排放酸性廢水,還會排放堿性廢水。紡織印染廠其使用的染料與織物不同也排放出不同的污水。
2、工業廢水的應用
使用處理后的工業污水進行土壤灌溉能夠有效增強土壤肥力,進而充分體現污水中各種微量元素的效用,幫助植物更快更好的成長。工業污染中包括大量的重金屬物質,例如砷、汞、鉛等。這些重金屬元素會對植物的增長造成極大的消極影響。
二、工業污水處理的方式方法
1、厭氧生物處理技術
當前在工業企業中應用比較多的主要是第二代與第三代厭氧處理器。比如升流式污泥床這種顆粒型生物反應器,其主要是由配水系統、污泥床以及三相分離器構成的,在使用這種反應器時,主要是靠其產生的氣體將污水與污泥混合,然后再利用三相分離器將顆粒狀污泥分離,將氣體與處理后的污水排出反應器。隨著科技的不斷發展,相關單位又在傳統顆粒污泥反應器的基礎上,設計出了新型的反應器,常用的有污泥膨脹床、內循環反應器,這種新型的反應器結構與傳統的類型,但是高徑比增大了,上升流速也加快了,提高了工業污水處理的質量。
2、除臭技術的應用
現階段,采用除臭技術進行污染處理時通常采用三種方式。常用除臭方法有活性炭吸附法、化學藥劑吸收法、土壤法及生物法。隨著科技的不斷進步,人們對環境質量有了更高的要求。實踐證明,將除臭技術應用于污水處理中,是行之有效的。在各種除臭方法中,國內外使用最多的是微生物除臭方式,該方法效果良好、成本低廉,而且不會導致二次污染的發生。此外,該方法還可以應用于濃度較高的污染物的處理,相對于去污能力弱且費用較高的活性炭除臭技術而言,具有不可替代的優勢。目前,活性炭除臭技術已經很少被人們使用。
3、反滲透工業污水處理技術
反滲透技術最初只用于海水淡化,后來逐步擴大到苦成水淡化、食品加工、醫藥衛生、飲料凈化、超純水制備等方面,產生了很高的經濟效益。膜分離技術作為新的分離凈化和濃縮方法,與傳統分離操作如蒸發、萃取、沉淀、混凝和離子交換樹脂等)相比較,過程中大多無相變化,可以在常溫下操作,具有能耗低、效率高、工藝簡單、投資小等特點。膜分離技術應用到污水處理領域,形成了新的污水處理方法,它包含微濾、超濾、滲析、電滲析、納濾、和反滲透等。由于反滲透技術具有無相變、組件化、流程簡單、操作方便、占地面積小、投資省、耗電低等優點,因此在水處理中得到了大量的運用。
4、PLC系統
PLC簡稱為可編程控制器,可以使用它作為管理系統的控制器,有了管理系統的限制器就可以管理整個系統的各項要求,還可以通過使用計算機當做控制器的上位機。其優點很多,比如設計各項程序簡單方便,對程序的后期保護方便,很多地方都能夠使用,掌控能力強大等等。PLC可以通過連接網絡來對生產過程來進行及時的監控。
PLC作為工業污水處理管理系統的控制器能夠將整個系統改變的操作越來越簡便,使用功能越來越多項化。PLC的監控系統能夠跟各種顯示器連接到一起,連接在一起以后電腦的顯示器或者是別的機器的顯示器也同時能夠控制PLC系統。PLC所擁有的CPU具備著十分龐大的網絡通信的功能,能夠做到遠程控制和監督,同時工業污水處理系統也能夠做到數據傳輸和網絡通信。
5、使用信號錄入方法
信號錄入檢測中包括:按鈕式錄入,按鈕式里邊包括很多種,其中有自動式、手動式還有格柵機啟動式,還有擁有清污功能、潛水功能、污泥回流功能以及變頻功能的,但還是依靠人工來操縱各種錄入;還有液位差錄入,其功能是用來測驗粗細格柵兩側的液位差,清污機的發動和結束也是由它來控制的;液位高低的錄入,主要是測量進水泵房和污泥回流泵房中液位的所在位置的高低,其次是操縱潛水泵和污泥回流泵的發動和結束,再次是測量潛水泵開始工作后的數量。
6、節能降耗設備改造
6.1曝氣組件
根據美國80年代北美地區資料統計,當年北美地區曝氣設備能耗為1.4×106kW,在這其中,曝氣系統消耗的能源約占污水處理廠總能源消耗的45%-75%,所以,曝氣組件的節能改造是污水處理廠節能降耗的重要內容之一。擴散曝氣系統是最為常見的充氧方式,設備實際充氧能力受多種因素影響,其中包括池體形狀、曝氣類型、安裝深度、氣壓、溫度、污水特征等。OTE是判斷曝氣系統效率的核心指標,通過改善OTE,可以提高系統能量使用效率,而影響OTE的因素包括水深、水質、氣泡、風速、密度、堵塞情況等。OTE受生物反應擴散器數量影響,數量越多,OTE也會有所提高,部分污水處理廠根據反應池大小設計曝氣器位置,也有部分污水處理廠將曝氣器的微孔更換為粗孔,通過這些方法,均可有效提高污水處理用電效率。部分曝氣頭在更換完成后,每年可節約用電費用120000美元,經計算,投資僅需3年即可回收。在進行混合液懸浮處理時,可以通過高效率的混合設備取代曝氣設備,通過這種方法,不僅可以提高處理效率,還可以使能量需求降至合理范圍。
6.2水泵
水泵設備在活性污泥處理法中經常使用,其中包括提升泵、回流泵、內回流泵、污泥泵。根據北美地區實際運行效果,水頭提升降低0.4m,即可節約成本0.0415美元/(m3?d)。為了保證水泵運行效果,可以采取以下措施進行改造。水泵在運行階段,需要維持在高效區間,兩臺泵設置85%額定流量,代替3臺泵55%額定流量;合理調節水位,使水泵啟閉次數降低,穩定出水水流;使用大型水泵優化運行功率。
結束語
工業廢水和城市污水的處理已經被國家列為基礎建設領域中重點扶持的產業,這對水資源的合理利用、再生、資源化管理都起到了良好的保護作用,更有利于城市水系統和工業水系統的循環利用。從長遠的角度來看,這不但解決了我國個別地區水資源短缺和水資源惡化的問題,更滿足了各種條件下的水資源處理,對于發展污水再生技術提供了先進的技術經驗,更加有助于民生工業的發展。
參考文獻
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篇3
[關鍵詞]造紙污泥;性質;處理技術;焚燒;循環流化床;不足
中圖分類號:X793 文獻標識碼:B 文章編號:1009-914X(2014)40-0224-02
造紙工業作為我國僅次于電信和鋼鐵的第三大產業,與國民經濟和社會發展息息相關。截止到2012年我國紙及紙板生產企業約3500家,紙及紙板生產量達10250萬噸,較上年增長3.22%。而早在2008我國紙和紙板年產量已經超過美國成為紙和紙板年產量世界第一大國[1-2]。然而在產量增長的同時,伴隨著大量污染物的產生。據統計,僅造紙工業污水排放量就占我國污水總排放總量的10%-12%[3]。造紙過程中產生的造紙污泥更因其產量大(每生產一噸紙,產生約1200kg造紙污泥[4]。)、成分復雜、含水量高、難處理等因素,給資源環境造成了巨大壓力。如何處理造紙污泥使污泥減量化、無害化和資源化一直是造紙工業所面臨的重要問題。
1.造紙污泥的性質和危害
造紙污泥是造紙廠污水經過一段二段的水處理后的殘余物,按處理過程不同將造紙污泥分為四類,廢水經過一級處理產生的污泥稱為一次污泥;經過二級生化處理產生的活性污泥為二次污泥;脫墨污泥則是廢紙在浮選脫墨過程中形成的廢渣;廢紙和活性污泥混合在一起稱為混合污泥。污泥中混合污泥含量最高,約占全場污泥的60%。不同種類的污泥組成成分也各不相同,一次污泥中主要是廢水中的懸浮物。脫墨污泥則含有大量油墨、灰分和各種雜質。二次污泥中含有豐富的營養物質,以及大量的細菌真菌等有機體。因造紙污泥的特殊性,其理化性質也與城市污泥和工業污泥不同,具體特征如下:
(1)含水率高,一般為90%以上,未經脫水處理的造紙污泥基本成液體狀,不利于運輸。污泥中所含水分分為間隙水、毛細水、吸附水和內部結合水四類。(2)含鹽量較高,會明顯提高土壤導電率、破壞土壤結構、抑制植物對水分的吸收[5]。(3)含有大量的纖維素、半纖維素、木質素等有機高分子成分。一旦造紙污泥處置不當,很容易腐化發臭,滋生蚊蠅,造成二次污染。(4)造紙污泥pH值為7.2,顯中性,可以用來改良酸性土壤[6]。
2.污泥處理技術
造紙污泥的處理技術主要分為衛生填埋法、堆肥法、脫水法、直接排海法和焚燒法。
造紙污泥的衛生填埋技術是造紙污泥處理采用的最廣泛的方式,具體是指采用防滲、覆蓋、滲濾液等一系列工程措施將處理過的污泥集中堆、填、埋的處理方式[7]。這種處理技術具有操作簡單,投資少,處理量大等優點。但污泥衛生填埋技術只是權宜之計,這種方法嚴重浪費土地及一旦防滲處理不當,滲濾液會危害水土環境和造成土壤鹽堿化。隨著人們環保意識的加深,這種處理方式將逐步被淘汰。
造紙污泥作為優質的有機肥料,進行好氧堆肥化后農用,可以提高農作物產量。同時污泥中的有機質,腐殖質可改善土壤結構。污泥堆肥處理因其耗能低、投資少、運行費用低而受到許多專家學者的青睞。相對而言,污泥堆肥處理也存在臭氣外排造成二次污染、占地面積大、運輸費用高、下滲會影響周邊的地表水等瓶頸[8-10]。
常用的脫水處理方式分為自然干燥和機械脫水兩種。將造紙污泥自然晾曬,進行蒸發脫水為自然干燥法。這種方式投資少,成本低。但是占地大,周期長,晾曬過程中有臭味。機械脫水則由于污泥粘度很大,很難分散,只能去除部分自由水,脫水后水含量依然很高。如經國內造紙廠普遍采用的鏈帶壓濾機脫水后,造紙污泥含水率還在65%~75%之間[11]。
將造紙污泥直接排入海洋的方法因其對海洋生態環境和漁業資源的巨大危害而逐漸被禁止。
造紙污泥焚燒處理是最徹底的污泥處置方法。焚燒法是指把脫水預處理的污泥焚燒,回收焚燒過程中產生的高溫煙氣熱能同時利用袋式除塵和干式或濕式反應塔脫硫凈化達標排放[12]。焚燒過程中可以使有機物碳化,最大限度的減小污泥體積(焚燒后灰渣體積僅相當于機械脫水污泥的10%[13])。高溫還可以破壞污泥里有毒的有機分子結構。焚燒過程中產生的熱能,還可以用來發電或供熱。焚燒后產生的灰渣同樣可以進行資源化利用:舒偉[14]研究發現,用污泥焚燒灰可以制成具有良好透水性能的磚塊,磚塊的各項理化性能均達到國家相關標準要求。經球磨方式處理的造紙污泥焚燒灰具有較高的火山灰活性,使用平均粒徑低于100μm的焚燒灰渣可以等量代替硅酸鹽水泥,卻不降低水泥的強度等級[15]。由此可以預見,隨著污泥產量的持續增長,對污泥的處理技術的研究將集中在焚燒法上。
3.焚燒法處理造紙污泥的試驗研究
李春雨[16]等分析了城市湖泊污泥、制革污泥,以及兩種造紙污泥的燃燒特性,發現四種污泥都具有高揮發分、高灰分、低熱值的特點,燃燒過程分為揮發分燃燒和固定碳燃燒兩個階段。將造紙污泥單獨焚燒,易于著火,但燃燒速率較低,燃燒時間長。使用采自廣東某造紙廠的脫水車間,自然干燥14 d后的造紙污泥與煤粉在不同比例情況下混合燃燒,進行熱重分析,結果表明,混合燃燒過程中,造紙污泥和煤基本保持各自的揮發分析出特性,其燃燒曲線基本位于污泥和煤燃燒曲線之間[17]。對造紙污泥和稻草混合燃燒特性和混合物動力學特性進行研究,結果發現,混合物的燃燒過程中,平均活化能呈現先增大后減小,然后再增大的趨勢。同時污泥的燃燒過程中存在3個明顯的失重峰[18]。早在2010年3月中旬,在“造紙之鄉”富陽市,造紙污泥焚燒發電綜合利用一期工程調試成功,日均處理量達600噸,實現了將造紙污泥變廢為寶的資源化利用。
4.循環流化床焚燒造紙污泥
循環流化床作為近年來快速發展的一種高效率、低污染的清潔燃燒技術,整個裝置由循環流化床焚燒爐本體、啟動燃燒室、送風系統、引風系統、污泥/ 廢渣加料系統、給煤系統、高溫旋風分離器、返料裝置、尾部煙道、尾氣凈化系統、測量系統和操作系統等幾部分組成[19]。其基本原理為物料在硫化狀態下燃燒。物料進入爐膛,細粒子被一次風帶入燃燒室上部燃燒,一般粗粒子在燃燒室下部燃燒。伴隨煙氣飛出爐膛的細粒子由固體物料分離器分離后,經返料器返回爐膛燃燒。燃燒過程中產生的煙氣經尾部凈化裝置處理后排放。蒲文灝[20]進行了不添加輔助燃料,100%采用造紙污泥在循環流化床中燃燒試驗,發現造紙污泥水分含量越高,在流化床內吸熱越多,燃燒反應速度越慢;采用增大二次風率的方法,可以增加燃燒的穩定性,提高燃燒效率。曾庭華、孫昕、陳曉平[21-23]等通過試驗研究,證實了造紙污泥進入循環流化床后,會形成污泥結團,有利于造紙污泥的高效燃燒。當造紙污泥中含水量降至40%時,造紙污泥能在流化床內燃燒穩定,含水量高于60%的情況下需要加入輔助燃料。使用煤作為助劑和造紙污泥在流化床中混合燃燒,燃燒效率高于92%。燃燒過程中產生的煙氣和灰渣中的重金屬經過凈化處理裝置處理后排放均滿足環保要求。2004年,常州市排水管理處同東南大學、常州熱電公司改造了常州第一熱電廠1臺20t/h循環流化床鍋爐,用來焚燒污泥,運行情況良好[24]。
5.不足和展望
通國外相比,我國對造紙污泥的處理研究相對較晚,主要的處理方式還集中在衛生填埋、和污泥農用等傳統方法上。隨著對造紙污泥認識的加深,符合環境可持續發展需要的焚燒法必將受到越來越多的重視。然而焚燒法處理造紙污泥也存在許多問題需要解決:焚燒處理設施投資大,處理費用高;造紙污泥充分燃燒過程中需要添加煤等輔助燃料,隨著能源價格的不斷上漲,污泥焚燒處置成本也隨之增加;應增加造紙污泥和煤等助劑在循環流化床中燃燒特性,影響因素,最佳配合比等方面的研究;研究是否可以使用其他引燃助劑代替煤炭等不可再生資源,但是不影響造紙污泥的燃燒特性;深入對煤和造紙污泥混合燃燒過程中硫化、污染物生成機理等方面的研究,為焚燒法提供更詳細的實驗數據。
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篇4
關鍵詞:生物技術,制漿造紙廢水,廢水處理
制漿造紙工業對環境所造成的污染問題日益突出,其廢水排放量占全國工業廢水排放總量的10%左右,污染嚴重,需要二次處理。隨著國家對環境保護的重視以及民眾環保意識的不斷提高,制漿造紙行業已將降低有害物質作為重要課題。生物處理是常用的制漿造紙廢水處理技術,已被許多工廠采用。該技術的原理是利用厭氧和好氧微生物將廢水中的溶解性有機物分解為二氧化碳和水等穩定的無機物,實現COD去除,達到凈化水體的目的。根據參與作用的微生物種類和供氧情況,分為好氧生物處理和厭氧生物處理及好氧厭氧組合處理三大類。生物處理方法運行費用低廉,與其他方法組合可以大大提高造紙廢水的處理效率。
1.好氧生物處理法
好氧生物處理法即在有氧條件下,好氧微生物(主要是好氧菌)以水中的多種有機污染物作為生長、繁殖和新陳代謝等生命活動的物質與能量來源,同時達到去除BOD的方法。根據好氧微生物在水體中和工作方式不同,可分為活性污泥法和生物膜法兩類。
1.1 活性污泥法
經初次沉淀后的廢水與由二次沉淀池來的回流污泥在曝氣池起端進入池內,通過擴散或機械曝氣進行充分混合與曝氣,并通過活性污泥的吸附、絮凝和氧化作用去除廢水中的有機物。該法適用于處理要求高而水質較穩定的廢水。
由于普通活性污泥法曝氣時間比較長,當活性污泥繼續向前推進到曝氣池末端時,廢水中有機物已幾乎被耗盡,污泥微生物進入內源代謝期,它的活動能力也相應減弱,因此在沉淀池中容易沉淀,出水中殘剩的有機物數量少。處于饑餓狀態的污泥回流入曝氣池后又能夠強烈吸附和氧化有機物,所以普通活性污泥法的BOD和懸浮物去除率都很高,達到90~95%左右。
普通活性污泥法也有它的不足之處,主要是:①對水質變化的適應能力不強;②所供的氧不能充分利用,曝氣池相對龐大、占地多、能耗費用高。有研究表明通過活性污泥工藝改良,可以明顯改善生物系統污泥沉降性能及處理效果。
(1)SBR工藝
SBR(Sequencung Batch Reactors)是近年來在國內外廣泛重視和研究日趨增多的一種污水生物處理新技術。SRB反應器的運行通常包括5個階段:①進水階段——加入基質;②反應階段——基質降解;③沉淀階段——泥水分離;④排放階段——排上清液;⑤閑置階段——活性恢復。這5個階段都在曝氣池內完成,從第一次進水到第二次進水稱為一個工作周期。
SRB每個工作周期中各個階段的運行時間、運行狀態可以根據污水性質、排放規律與出水要求等進行調整。其操作簡單,應用靈活,經濟可行,能有效地去除常規活性污泥法難以去除的污染物,并能有效地克服活性污泥法污泥膨脹等問題。甲醇去除率達100%,COD去除率88%。據某些專家估算,SRB法投資運行成本要比常規活性污泥法節省30%。加拿大已成功應用SRB技術處理造紙廠多種廢水;上海新倫造紙廠采用SRB技術進行廢水處理并實現達標排放。
(2)HCR工藝
HCR(High Performance Compact Reactor) 是好氧生物處理技術的一個飛躍,它融合了當今的高速射流曝氣、物相強化傳遞、紊流剪切等技術,并具有深井曝氣和流化污泥床的特點。因此,其空氣氧的轉化率高,反應器的容積負荷大,水力停留時間短,是當前為西方國家所廣泛接受的一種高效好氧生物處理方法。
HCR系統主要包括:集成反應器、兩相噴頭、沉淀池以及配套的管路和水泵等。集成反應器為圓形容器,其外筒兩端被封閉,連接著各種管道;內筒兩端開口,兩相噴頭安裝在反應器上部的正中央。循環水泵提升高壓水流經噴頭射入反應器,由于負壓作用同時吸入大量空氣。水流和氣流的共同作用又使噴頭下方形成高速紊流剪切區,把吸入的氣體分散成細小的氣泡。富含溶解氧的混合污水經導流筒達到反應器底部后,又向上返流形成環流,再經剪切向下射流,如此循環往復運行。于是,污水被反復充氧,氣泡和微生物菌團被不斷剪切細化,并形成致密細小的絮凝體。
據研究表明紙廠廢水采用HCR工藝處理,其中懸浮物去除率和脫色率均在95%以上,BOD和COD的去除率也都在80%以上,其主要運行效果參數與傳統活性污泥法比較得出,HCR工藝在充氧速率、容積負荷、污泥負荷、沉淀池表面負荷、剩余污泥產率、水力停留時間等方面都具有明顯優勢。
HCR工藝存在的問題:一是能耗,當污水 COD去除率在80%及其以下時,所需能耗低且效益好;如果COD的去除率要求過高,其能耗就直線升高。因此,在實際工作中也不能盲目地選用HCR工藝。第二個問題是泡沫,HCR在處理某些廢水時,也和常規好氧工藝一樣會產生泡沫,設計時必須考慮這一因素。
1.2 生物膜法
生物膜法是一大類生物處理法的總稱,共同的特點是微生物附著在介質(濾料)表面上,形成生物膜,污水同生物膜接觸后,溶解的有機物被微生物吸附轉化為H2O、 CO2、 NH3和微生物細胞物質,污水得到凈化,所需氧氣一般直接來自大氣,生物膜法的處理效果和活性污泥法的處理效果差不多,與活性污泥法相比,其產生的污泥膨脹和剩余污泥量少,以及占地少和運行管理簡便等優點。
目前采用生物膜技術的工藝也很多,常用的有生物濾池、生物轉盤、接觸氧化法以及生物流化床或膨脹床等多種工藝,本論文主要介紹一下接觸氧化法以及生物流化床。
(1)生物流化床法
生物流化床是70年代開發的一種新型生物膜法處理工藝;以比重大于1的細小惰性顆粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等為載體;廢水以較高的上升流速使載體處于流化狀態;生物固體濃度很高,傳質效率也很高,是一種高效的生物處理構筑物。
生物流化床具有以下優點:① 生物固體濃度高(10~20g/l),因此容積負荷較高(7~8kgBOD5/m3.d以上),水力停留時間可大大縮短,基建費用較小;② 無污泥膨脹或其它生物膜法中的濾料堵塞;③ 能適應不同濃度范圍的廢水,能適應較大的沖擊負荷;④ 由于容積負荷和床體高度較大,占地面積較小。這些優點使它越來越受到水處理界的重視,目前已在生活污水和多種工業廢水的處理上得到應用。近年來,內循環生物流化床研究得較多,還有人把流化床反應器與膜分離技術結合起來,建立了好氧流化床膜反應器,處理出水水質較高。
(2)生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物膜法之間的生物處理工藝。兼有活性污泥法與生物膜法優點,其機理是在曝氣反應池內設置填料,池內既有活性污泥又有生物膜,形成密集的生物群體,較多的增加了廢水與生物接觸的面積,連續曝氣和生物膜的及時更新,增強了生物的活性。科技論文。生物接觸氧化池底曝氣對污水進行充氧,并使池體內污水處于流動狀態,以保證污水同浸沒在污水中的填料充分接觸,避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。生物接觸氧化法中微生物所需的氧通過鼓風曝氣供給,生物膜生長至一定厚度后,近填料壁的微生物由于缺氧而進行厭氧代謝,產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落,并促進新生物膜的生長,促進生物膜的新陳代謝,脫落的生物膜將隨出水流出池外,廢水中污染物在此過程中被微生物分解消耗,從而使廢水得到凈化處理。
生物接觸氧化法具有以下特點:①由于填料比表面積大,池內充氧條件良好,池內單位容積的生物固體量較高,故生物接觸氧化池具有較高的容積負荷;②由于生物接觸氧化池內生物固體量多,水流完全混合,故對水質水量的驟變有較強的適應能力;③剩余污泥量少,不存在污泥膨脹問題,運行管理簡便;④處理能力高,處理效果穩定。科技論文。
2.厭氧生物處理法
2.1 厭氧生物處理廢水的基本原理
厭氧發酵處理的基本原理是將溶解在廢水中的有機物,通過微生物作用使其轉化成為生物氣體,主要成分為甲烷,可作為工廠燃料燃燒以產生熱量加以利用。
由于一般處理廢水方法費用較高,特別是好氧發酵的動力消耗大,而且還要花費很多費用來處理生物污泥;而在厭氧生物處理過程中,復雜的有機化合物被降解和轉化為簡單、穩定的化合物,同時釋放能量,其中大部分能量以甲烷的形式出現。厭氧生物處理是一種有效、簡單、費用低廉的低成本處理技術,是將廢水處理與能源回收相結合的一種技術;同時由于新的更加嚴格的環保法規對制漿和造紙工廠廢水排放的限制,所以這些因素都促使制漿和造紙工廠采用厭氧處理廢水。
2.2 厭氧生物處理廢水的新工藝與技術
目前采用厭氧技術處理廢水的工藝也很多,造紙業早使用的兩種厭氧系統:厭氧接觸工藝CSTR(continuous stirred tank)和上流式污泥床工藝UASB(Up-flow Anaerobic SludgeBed)。目前具有高傳質效率和污泥濃度,高反應器負荷的具有代表的新型反應器有:流化床FB(Fluidised Bed)、膨脹顆粒污泥床EGSB(Expanded Granular SludgeBed)和內循環反應器IC(InternalCirculation reactiors)。下面就介紹一下UASB和內循環反應器IC兩種厭氧生物處理廢水的方法。
(1)UASB方法
在厭氧處理領域應用最為廣泛的是UASB反應器,它是由污泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉淀區)和氣室三部分組成。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機物,把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出,微小氣泡在上升過程中,不斷合并,逐漸形成較大的氣泡,在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器,沼氣碰到分離器下部的反射板時,折向反射板的四周,然后穿過水層進入氣室,集中在氣室沼氣,用導管導出,固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區,污水中的污泥發生絮凝,顆粒逐漸增大,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區內,使反應區內積累大量的污泥,與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
UASB的主要優點是:
①UASB內污泥濃度高,平均污泥濃度為20-40gVSS/1;②有機負荷高,水力停留時間短,采用中溫發酵時,容積負荷一般為10kgCOD/m3.d左右;③無混合攪拌設備,靠發酵過程中產生的沼氣的上升運動,使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態,對下部的污泥層也有一定程度的攪動;④污泥床不填載體,節省造價及避免因填料發生堵賽問題;⑤UASB內設三相分離器,通常不設沉淀池,被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內,通常可以不設污泥回流設備。
主要缺點是:
①進水中懸浮物需要適當控制,不宜過高,一般控制在100mg/l以下;②污泥床內有短流現象,影響處理能力;③對水質和負荷突然變化較敏感,耐沖擊力稍差。
UASB工藝近年來在國內外發展很快,應用面很寬,在各個行業都有應用,生產性規模不等。科技論文。實踐證明,它是污水實現資源化的一種技術成熟可行的污水處理工藝,既解決了環境污染問題,又能取得較好的經濟效益,具有廣闊的應用前景。
(2)內循環反應器IC
內循環厭氧反應器(Internal Circulation Reactiors 簡稱IC)是由荷蘭Paques公司于20世紀80年代中期在UASB反應器的基礎上開發成功的高效厭氧反應器。它也存在厭氧細菌聚集形成的“顆粒污泥”,也是上流式顆粒污泥處理系統。廢水在反應器中也是自下而上流動,污染物被細菌吸附并降解,凈化過的水從反應器上部流出。事實上,IC反應器可以簡單化地理解為兩個上下組合在一起的UASB反應器,一個是下部的高負荷部分,一個是上部的低負荷部分。IC反應器與UASB的最大不同之處是,廢水處理中由COD轉化產生的生物氣的引出分為兩個階段,下部產生的氣體產生一個水和污泥的循環回流,由此引起的強烈的攪拌作用和高的上流速度,極大地改善了污染物從液相到顆粒污泥的傳質過程,因此有極高的凈化效率,這是內循環Internal Circulation reactiors一詞的由來。
內循環(IC)厭氧反應器目前已經成功用于造紙工業廢水處理,與UASB相比它具有以下優點:有更高的負荷和凈化效率,進水有機負荷可超過普通厭氧反應器的3倍以上;占地面積小,其體積相當于普通反應器的1/4-1/3左右,大大降低了反應器的基建投資;抗低溫能力強,IC反應器由于含有大量的微生物,溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴重;具有緩沖pH的能力,內循環流量相當于第1厭氧區的出水回流,可利用COD轉化的堿度,對pH起緩沖作用,使反應器內pH保持最佳狀態,同時還可減少進水的投堿量;內部自動循環,不必外加動力,節省了動力消耗;出水穩定性好;啟動周期短,IC反應器啟動周期一般為1~2個月,而普通UASB啟動周期長達4~6個月;沼氣利用價值高,反應器產生的生物氣純度高,CH4為70%~80%,CO2為20%~30%,其它有機物為1%~5%,可作為燃料加以利用。
結論:
制漿造紙廢水具有濃度高、水量大、色度深、含纖維懸浮物多、BOD和COD含量高等特點。生物法處理制漿造紙廢水具有效率高、成本低、二次污染少等優點,今后隨著造紙工業和生物技術的迅猛發展以及對環境質量要求的提高,生物處理技術必將在制漿造紙工業廢水處理中得到更廣泛的應用,研究高效、低耗、技術簡單的制漿造紙廢水生物處理技術是一個非常有前途的課題。
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篇5
關鍵詞:企業廢水;剩余污泥;處理原則;處理技術
中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:
0 引言
隨著工業化進程的加快,廢水的種類和數量迅速增加,已成為威脅人類健康和安全的重大隱患。如何做好廢水處理,維持工業的可持續發展,已成為當下的重要課題。對于污泥的處理與處置,國內外傳統的處理方法主要有填埋、農用和焚燒。各國根據本地區的地理環境、經濟水平、技術措施、交通運輸等因素和污泥特性差異,選擇不同的處理處置方式,并隨著公眾認識的提高和興趣的改變而發生變化。可以肯定的是,在相當長的時間內,這些傳統的處置方式將繼續在實際應用中發揮重要的作用,但隨著環境標準的更加嚴格,其應用中的弊端就會逐漸地顯現出來。目前,污泥的處理處置污染防治原則是明確的,即“減量化、穩定化、無害化、資源化”,其中污泥資源化利用技術更符合當今社會可持續發展戰略要求。當前,污泥資源化技術雖然還不夠多元化,也不是很成熟,但是在國內外眾多研究者的努力下,已取得了較大的進步和顯著的成果。
1污水處理剩余污泥的處理與處置技術
1.1 污泥填埋
在建有廢物填埋場的企業,可將脫水的泥餅及污泥焚燒處理后的灰渣送去填埋處置。這種廢物填埋場底部鋪有襯層,可防止浸出液滲透漏人土壤污染地下水。浸出液經管道收集后,送廢水處理裝置進行處理。
1.2 污泥農用
把有機污泥用作肥料和土壤改良劑是污泥最終處置的重要方法之一。對一些沒有毒性的生物污泥,尤其是經消化處理后的污泥含有各種肥分,施用后可增加農作物產量,增大土地肥力。但是一些工業廢水處理產生的污泥含有重金屬和其他有害物質,一般不能用作農田肥料。所以有機污泥用于農業應按規定要求,合理使用。
1.3 污泥焚燒
污泥經濃縮和脫水后,含水率在60%一80%,可經過干燥進一步脫水,使含水率降至20%左右。有機污泥可以焚燒,在焚燒過程中,一方面去除水分,同時還可以氧化污泥中的有機物。焚燒是目前最終處置含有毒物質的有機污泥最有效的方法。因為這些污泥不能用作肥料,同時本身不穩定,而且具有較高的熱值。焚燒時水分蒸發需消耗大量能量,為了減少能量消耗,應盡可能在焚燒前減少污泥的含水率。一般的焚燒裝置同污泥的干燥過程是合為一體的。焚燒過程大致可分為以下4個階段:(1)首先將污泥加熱到80℃~100℃,使除了內部結合水之外的全部水分蒸發掉。(2)繼續升溫至180℃,進一步蒸發內部結合水。(3)再加熱到300℃~ 400℃,干化的污泥分解,析出可燃氣體,開始燃燒。(4)最終加熱到800℃~1 200℃,使可燃固體成分完全燃燒。一般有機污泥的燃燒,應保證燃燒溫度在815℃左右。為了不造成二次污染,一些有機物的燃燒溫度應高于污泥燃燒溫度。
1.4 污泥的堆肥化處理技術
污泥經過高溫堆肥進行生物發酵處理后,把有機廢物轉化為穩定性較高的腐殖質。一方面借助堆肥產生的高溫有效地殺死病原微生物及各種蠕蟲卵,另一方面通過添加反稀釋劑、調理劑、膨脹劑以改善污泥的膠體團粒結構,降低含水率。同時由于污泥的進一步腐殖化,揮發性成分減少而惡臭減少,重金屬有效態的含量也會降低,植物可利用的速效養分含量有所增加,成為一種比較干凈、性質比較穩定的物質,從而大大提高了肥料的利用價值。一般工藝流程主要分為前處理、一次發酵、二次發酵和后處理4個過程。污泥新堆肥技術是指污泥經過堆肥化處理后,植物可利用形態養分增加,重金屬的生物有效性減小。如果根據污泥堆肥的養分含量、土壤養分狀況及植物對養分的需求,在其中加入一定量的化肥,并補充必要的微量元素,制成復合有機肥料,作為商品出售,將會有很好的處理效果和經濟效益。有關研究發現,將城市污水處理廠的污泥經好氧發酵,再與粉煤灰、有機肥料等原料混合制成的有機復合肥,肥效與N,P,K三元復合肥相當。污泥經過堆肥化處理后,雖然解決了其易腐爛發臭、含水量高、含有病原菌和寄生蟲(卵)等有害特性,但其中的重金屬、難降解有機物等并未從根本上得到去除,要使污泥成為一種有用的肥料,應針對這些問題尋找有效的解決方法。
2結語
未來的污泥處理策略是使污泥的產生、處置與環境保護之間達到一個良好的平衡,不再走工業發達國家先污染再治理的老路。目前的剩余污泥處置方法由于各自存在的問題已成為一個重要的環境問題,尋找一條有效處理和利用污泥的技術具有重要的現實意義。在大力推進循環經濟、落實科學發展觀、建設“節約型社會”的今天,堅持“泥水并重”的原則,把污泥的處理處置與資源化相結合,將成為污泥處理的最佳方案。企業廢水對水體和環境的污染日趨嚴重,迫切需要治理。將廢水處理與剩余污泥處理處置同時做好具有重要的現實意義,需要社會各界的共同努力。
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篇6
關鍵詞:焦化廢水 生化法 環境污染
1 引言
隨著現代工業和城市建設的發展,我國環境污染特別是水污染問題日趨嚴重。焦化廢水是指煤在高溫干餾、煤氣凈化以及化工產品精制過程中所產生的廢水,其來源主要有兩個方面:一是剩余氨水,約占焦化廢水總量的一半以上,它是煉焦及煤氣冷卻過程中產生的廢水;二是工藝過程中產生的廢水,主要是來自煤氣凈化和化工產品精制過程中產生的分離水。就目前而言,通過改革焦化工藝完全消除污染物的排放或使其達標排放是不可能的,因此有必要尋求經濟合理、技術可行的焦化廢水處理方法。
2 焦化廢水處理技術簡介
焦化廢水中有多種有機物,如有酚、芳香族化合物、含氮硫氧的雜環化合物等。而無機物主要是氨鹽、硫氰化物、硫化物、氰化物等。由此可知,焦化廢水污染很嚴重,處理起來也十分困難,必須采用多種方法組合聯用處理才能達到排放標準。焦化廠對廢水的處理方法有很多種,但是歸納起來可以分為物理法、化學法、生物法以及這3種方法的之間的相互組合處理廢水。目前,國內企業大多采用生化法處理焦化廢水。生化法在廢水處理工藝中處于中間關鍵環節,主要有傳統活性污泥法、A/O、A2/O、SBR、生物膜法等。然而,絕大多數焦化企業對焦化廢水處理效果不理想,物化法在去除廢水毒性和生化法出水COD含量均很高,達不到排放標準。
3 焦化廢水中各種生化法處理比較分析
目前,焦化廢水處理主要采用一級預處理和二級生化處理。一級預處理的目的是去除漂浮物和大的懸浮物,均和水質水量,一級預處理主要有隔油、氣浮、調節、沉淀等方法。二級生化處理通常采用活性污泥法與生物膜法,主要采用的工藝有傳統活性污泥法,A/O(缺氧/好氧),A2/O(厭氧/缺氧/好氧),A/O2(缺氧/好氧/好氧)、SBR及固定化高效微生物處理技術(3T-AF/BAF)等。
3.1 活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性污泥法是向廢水中連續通入空氣進行曝氣,經一定時間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團為主的微生物群,具有很強的吸附與氧化有機物的能力。該方法利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,以分解去除污水中的有機污染物。然后使污泥與水分離,大部分污泥再回流到曝氣池,多余部分則排出活性污泥系統。
3.2 序列間歇式活性污泥法
SBR是序列間歇式活性污泥法的簡稱,是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術,又稱序批式活性污泥法。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作,與傳統污水處理工藝不同,SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式,非穩定生化反應替代穩態生化反應,靜置理想沉淀替代傳統的動態沉淀。
3.3 生物膜法
生物膜法是與活性污泥法并行的一種好氧型生物廢水處理方法。使污水連續流經固體填料,在填料上就能夠形成污泥垢狀的生物膜,生物膜上繁殖大量的微生物,吸附和降解水中的有機污染物,能起到與活性污泥同樣的凈化污水作用。從填料上脫落下來死亡的生物膜隨污水流入沉淀池,經沉淀池被澄清凈化。生物膜主要有微生物細胞和它們所產生的胞外多聚物組成,通常具有孔狀結構,含有大量被吸附的溶質和無機顆粒。因此,生物膜也可認為是由有生命的細胞和無生命的無機物組成的。基于微生物細胞分泌的胞外多聚物及其纖維狀纏結結構,微生物細胞在水體中極易附著在載體表面,所組成的復雜有機結構既可以自然形成又大又密的顆粒,也可以在靜止的固體或懸浮載體表面附著生長和繁殖。
3.4 厭氧生物處理法
厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物,主要用于處理高濃度難降解的有機工業廢水及有機污泥。厭氧微生物體內,具有易于誘導、較為多樣化的健全開環酶體系,使雜環化合物和多環芳烴易于開環裂解。
3.5 缺氧型生化法
缺氧型生化法從需氧的角度來說,它介于好氧型生化法和厭氧型生化法之間,缺氧是指在少氧并不無氧的環境下,可以是少氧環境也可以是含氧化合物存在于環境之中參與反應,是焦化廢水處理重要的組成部分。
3.6 傳統活性污泥法
A/O,A2/O,SBR在預處理時需要稀釋,進水稀釋到一定濃度運行相對穩定,對氨氮有一定的去除率,BOD去除率高,但抗沖擊能力差和脫氮效果差,投資大,氨氮達標困難。然而,生物膜法雖然對預處理要求較高,但進水不需要稀釋,占地面積小,污染物負荷高,出水水質穩定,運行費用低,流程簡單,管理方便,有良好的脫氮效果。
4 生化法處理焦化廢水新技術的進展
由于我國對焦化廢水處理的研究起步比較晚,目前國內大多數焦化廠主要采用的是傳統活性污泥法,對于現行的新型微生物技術來說,與活性污泥法相比,其投資巨大,可行性不高,但占地面積小、生物相對豐富、生物鏈長、水力停留時間較短,可存活世代時間長的微生物,有利于營養物的去除;一般不需要污泥回流,無污泥膨脹,不需要調整反應器內污泥量和剩余污泥排放量,易于運行管理。因此對新型微生物處理技術的研究改進是我國焦化廢水治理的主要研究對象。
5 結語
焦化廢水目前所用的生化處理工藝,很難使COD,NH-3N同時達標。一些焦化廠在生化處理系統后又加了物化處理設備,也有的用大量清水稀釋,才使系統出水達標。為了減輕工藝的復雜程度,降低處理成本,可以通過以下幾個方面進行研究改進。
(1)培養對難降解有機物的優勢微生物,并能應用于工程中。
(2)提高預處理工藝的效果,以減輕核心處理工藝的負荷,為生化處理達標提供切實的基礎條件。
(3)研究改進生化處理工藝,特別是對填料,曝氣技術及設備等方面,不斷降低成本、提高使用壽命、改善其處理效果和經濟可行性。
(4)盡可能的采用多級處理相結合的處理技術,使得對COD和NH-3N的去除率到達預期目的,確保處理后的焦化廢水到達國家相應的排放標準。
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篇7
關鍵詞:污水污泥處理處置 污泥處理工藝 污泥土地利用 污泥堆肥
表1 國內已建城市污水處理廠污水污泥處理工藝
序號
污泥處理流程
應用比例
1
濃縮池 最終處置
21.63%
2
雙層沉淀池污泥 最終處置
1.35%
3
雙層沉淀池污泥 干化場 最終處置
2.70%
4
濃縮池 消化池 濕污泥池 最終處置
6.76%
5
濃縮池 消化池 機械脫水 最終處置
9.46%
6
濃縮池 濕污泥池 最終處置
14.87%
7
濃縮池 兩相消化池 濕污泥池 最終處置
1.35%
8
濃縮池 兩級消化池 最終處置
2.70%
9
濃縮池 兩級消化池 機械脫水 最終處置
9.46
10
初沉池污泥 消化池 干化場 最終處置
1.35%
11
初沉池污泥 兩級消化池 機械脫水 最終處置
1.35%
12
接觸氧化池污泥 干化場 最終處置
1.35%
13
濃縮池 消化池 干化場 最終處置
1.35%
14
濃縮池 干化場 最終處置
4.05%
15
初沉池污泥 濃縮池 兩級消化池 機械脫水 最終處置
1.35%
16
濃縮池 機械脫水 最終處置
14.87%
17
初沉池污泥 好氧消化 濃縮池 機械脫水 最終處置
2.70%
18
濃縮池 厭氧消化 濃縮池 機械脫水 最終處置
1.35%
注:表中未注明的污泥均為活性污泥。
表2 幾種濃縮方法的比能耗和含固濃度
濃縮方法
污泥類型
濃縮后含水率(%)
比能耗
干固體(Kw·h/t)
脫除水(Kw·h/t)
重力濃縮
初沉污泥
90~95
1.75
0.20
重力濃縮
剩余活性污泥
97~98
8.81
0.09
氣浮濃縮
剩余活性污泥
95~97
131
2.18
框式離心濃縮
剩余活性污泥
91~92
211
2.29
無孔轉鼓離心濃縮
剩余活性污泥
92~95
117
1.23
從表中可以看出,初沉污泥用重力濃縮法處理最為經濟。對于剩余污泥來說,由于剩余活性污泥濃度低,有機物含量高,濃縮困難,采用重力濃縮法效果不好,而采用氣浮濃縮、離心濃縮則設備復雜,費用高,也不適合中國國情。所以,目前國內推行將剩余活性污泥送回初沉池與初沉污泥共同沉淀的重力濃縮工藝,利用活性污泥的絮凝性能,提高初沉池的沉淀效果,同時使剩余污泥得到濃縮。國內污水廠對此進行了試驗研究,表明這種工藝的初沉池出水水質好于傳統工藝[4]。因此,國內當前將重力濃縮法作為主要的污泥濃縮方法,圖1為國內污水廠所采用的污泥濃縮方法情況。
由于國內經濟狀態和資金短缺,且污泥中有機物含量低,所以重力濃縮法仍然將是國內今后主要污泥減容手段。
1.1.3 污泥穩定
國內目前常用的污泥穩定方法是厭氧消化,好氧消化和污泥堆肥也有部分被采用,并且污泥堆肥正處于不斷研究階段,而熱解和化學穩定方法或者是由于技術的原因或者是由于經濟、能耗的原因而很少被采用[5]。圖2為上述幾種污泥穩定方法在國內所占的比例。
1.1.4 污泥脫水
國內現有的污泥脫水措施主要是機械脫水,而干化場由于受到地區、氣候條件的限制很少被采用。圖3為幾種污泥脫水技術在國內所占的比例。
1.2 國內城市污水污泥處理中存在的問題
國內城市污水污泥的處理起步較晚,其中也存在許多問題,主要表現在以下幾個方面:
1.2.1 污泥處理率低、工藝不完善
我國存在著重廢水處理,輕污泥處理的傾向。很多城市未把污泥的處理作為污水廠的必要組成部分,往往是污水處理廠建成后,相當長的時間后才建污泥處理系統,造成我國城市污水污泥處理率很低。從表1的工藝中也可以看出,國內城市污水廠的污泥處理工藝是很不完善的。污泥經過濃縮、消化穩定和干化脫水處理的污水廠僅占上述城市污水廠的25.68%。這說明我國70%以上的污水廠中不具有完整的污泥處理工藝。不具有污泥穩定處理的污水廠占55.70%,大量未經過穩定處理的污水污泥將對環境產生嚴重的二次污染。不具有污泥干化脫水處理的污水廠約占48.65%。污泥經濃縮、消化后,尚有約95%~97%含水率,體積仍然很大。這樣龐大體積的污泥如果不經過污泥的干化脫水處理,將為運輸及后續處置帶來許多不便。
1.2.2 污泥處理技術設備落后
當前我國有些污水處理廠所采用的污泥處理技術已經是發達國家所擯棄的技術,其水平還停留在發達國家的70、80年代的水平,有的甚至是國外的60年代的水平。而且有些污泥處理技術根本不合乎國內的污水污泥特性,對所采用的技術缺乏必要的調查研究。污泥處理設備也比較落后,性能差、效率低、能耗高,專用設備少,未能形成標準化和系列化。因此,限制了我國污泥處理技術的提高和發展。
1.2.3 污泥處理管理水平低
很多已建成的污泥處理設施不能正常運行,除技術水平外,管理水平低也是重要因素。大部分污水廠的管理人員和操作人員的素質較差,缺乏管理經驗,不能有效地組織生產,加上技術人員少,各個專業不配套,所以一旦生產上出現問題,不知如何處理,有的污水處理廠的污泥處理系統只好長期停止運行。提高污水廠的管理水平,早日實現科學管理是保證污水廠污泥系統長期運轉的關鍵所在。
1.2.4 污泥處理設計水平低
我國排水事業有很大發展,積累了較為豐富的污水處理設計經驗,并培養了大批設計人材。但在污泥處理方面,我國還缺乏實踐經驗和設計經驗,尤其是污泥處理系統的整體水平還比較低,從已建成的污水處理廠的污泥處理裝置看,運行工況不佳,不能保證長期運行,很多廠的裝置建成后,又進行較大的技術改造,造成人力、物力和財力的極大浪費。
1.2.5 污泥處理投資低
國內污泥處理投資只占污水處理廠總投資的20%~50%,而發達國家污泥處理投資要占總投資的50%~70%。
1.3 我國城市污水污泥處置的狀況及分析
城市污水污泥的處置途徑包括土地利用、衛生填埋、焚燒處理和水體消納等方法,這些方法都能夠容納大量的城市污水污泥,但因國家的不同而應用情況有所不同。我國自80年代初第一座污水處理廠天津紀莊子污水處理廠建成投產后,污泥即由附近郊區農民用于農田。其后北京高碑店等污水處理廠的污泥也均用于農田。隨著城市污水污泥產生量和污水處理廠的逐漸增多,目前我國已開始將污水處理廠污泥用于土地填埋和城市綠化,并將污泥作基質,制作復合肥用于農業等。但在國內,總的狀況還是以污泥土地利用的形式為主,將污泥用于農業。可由于國內在污泥管理方面對污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機物等理化指標及臭氣等感官指標控制的重視程度還不夠高,因此限制了對污泥的進一步處置利用,圖4為幾種污泥處置技術在國內所占的比例。
國內的污泥處置,即最終出路存在嚴重問題,從上圖可以看到仍有13.79%的污泥沒有任何處置,這將為環境污染帶來巨大危害。污泥散發的臭氣污染空氣,病原菌對人類健康產生潛在威脅,重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統。造成這種現象的原因可以歸納如下:由于國內污泥處理處置的起步較晚,許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規劃。造成很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所;我國污泥利用的基礎薄弱,人們對污泥利用的認識存在嚴重不足,對污泥的最終處置問題缺乏關注,給一些有害污泥的最終處置留下了隱患;污泥的利用率不是很高,仍有一部分的污水廠污泥只經貯存即由環衛部門外運市郊直接堆放,尤其是國內一些南方城市很多采用這種方式。這樣的處置方式既影響了污水廠的正常運行,同時污泥的隨意堆放又可能產生二次污染,也造成污泥資源的浪費。因此,我國當前面臨的問題是盡快發展污泥處置技術來解決不斷增長的污水污泥。
2 我國城市污水污泥處理處置對策
2.1 我國城市污水污泥處理途徑
從國內今后的發展趨勢來看,其城市污水處理將形成以國家投資的大型污水處理廠為主,各地區根據經濟發展狀況投資興建的不同規模污水處理廠并存的局面,因此對污水廠污泥的處理應根據污水廠所處的環境位置、處理規模、資金來源、經濟技術水平來確定適合中國國情的工藝方法和技術設備等。
污泥處理的目的是使污泥減容化、穩定化、無害化及綜合利用。對于國內城市的各類污水處理廠來說,應該不斷完善其污水污泥處理工藝,選擇包括污泥濃縮、厭氧消化、脫水等較完善的污泥處理工藝,并積極開發性能良好的、國產的污泥濃縮、穩定和脫水的裝置和機械,以提高污泥的含固率,使后續的污泥處置和綜合利用能順利進行。就選擇污水污泥濃縮技術來說,由于國內城市污水污泥中有機物含量低,所以采用重力濃縮仍然是一種經濟、有效的污泥減容方法。污泥脫水的方法主要包括自然干化和機械脫水,而自然干化由于受到氣候、地區的限制而很少被采用。污泥的機械脫水能有效降低污泥體積,為污泥的后續處置打下良好基礎。現在常用的機械脫水技術有板框壓濾脫水、帶式壓濾脫水和離心脫水等,在實際運行中各有其優缺點,同時污泥的性質對脫水效果影響很大,因此對機械脫水方法的選擇應根據污水廠工藝、運行的特點和污泥處理處置的要求而定。污泥處理時采用不同的穩定方法對整個污水處理的工藝選擇和技術經濟比較有舉足輕重的影響,典型的穩定方法有厭氧消化、好氧消化和堆肥等的生物穩定法及投加石灰的化學穩定法。對目前國內現有的情況來說,應考慮采用基建投資少、運行管理費用低、簡易高效的污泥穩定方法。污泥的中溫厭氧消化法為國內的部分污水處理廠所采用,它不僅能將污泥中的有機物降解,同時殺死部分病原菌和寄生蟲(卵),從而使污泥達到穩定化以及部分無害化,而且消化產生的沼氣還可作能源回收。不過該法投資大,操作管理嚴格,對工藝技術及安全運行的要求也較高,這對國內大型的污水處理廠來說是可行的,而對于國家缺乏技術經濟優勢的小型污水處理廠,采用污泥厭氧消化作為污泥穩定、無害化措施是不可行的。筆者認為,對于小型污水處理廠,一是在選擇污水處理工藝時,可選擇延時曝氣法(如采用氧化溝),由于該工藝產生的污泥隨著泥齡的增長,有機物分解趨于完善,揮發分含量隨之減少,其能量也逐漸降低,污泥趨于穩定。當污泥齡足夠長時,其好氧穩定的結果與厭氧消化穩定的結果很接近[6]。二是采用生污泥直接脫水后進行好氧堆肥的方法,好氧堆肥是利用微生物的作用,將污泥轉化為類腐殖質的過程,可消除污泥惡臭,堆肥后污泥穩定化、無害化程度高,是經濟簡便,高效低能耗的污泥穩定化無害化替代技術。
2.2 污泥堆肥是符合中國國情的污泥穩定技術
污泥農用前最好進行堆肥化處理,目的是經過生物降解作用,使植物養分形態更有利于植物的吸收,另一方面還可消除臭味、殺死病原菌和寄生蟲。
目前世界各國普遍采用的堆肥方法有靜態和動態堆肥兩種,如自然堆肥法、圓柱形分格封閉堆肥法、滾筒堆肥法、豎式多層反應堆肥法以及條形靜態通風等堆肥工藝,這些方法都在不斷發展和完善。
近年來,國內先后建成了一些機械化程度較高的堆肥廠,如無錫、杭州、武漢、上海等地的機械化堆肥技術包括較完整的前處理、發酵、后處理工藝和設備,其堆肥技術在產品質量、運行操作可控性、環境質量等方面的指標都達到了較高水平。天津市污水處理研究所在紀莊子污水處理廠進行的污泥高溫堆肥的試驗和研究中,探索出了一套少加甚至不加調節劑、簡單而便于操作管理的污泥堆肥工藝,同時提出了工藝流程和技術參數,為生產線的設計與建設提供了技術依據。以堆肥處理前、后消化污泥的提取液為試驗液,以草履蟲為試驗對象所進行的綜合毒性研究表明,兩者的半致死濃度相差近10倍,說明堆肥對毒性有機物的降解效果是顯著的[7]。
1997年北京市環境保護科學研究院總結多年研究成果,吸取國內外各類機械堆肥裝置的優點設計、研制了污泥動態發酵器,該裝置效率高、能耗低,便于操作管理和設備化。根據所研制的設備,提出以污泥動態發酵器為核心的污泥制復合肥新工藝路線,建成了1條年產5000t復合肥生產的裝置。生產線包括污泥動態發酵器、混合攪拌器、圓盤造粒機、烘干機、篩分機等組成,運行以后設備穩定可靠、經濟效益明顯。該研究提出的污泥動態發酵無害化及污泥制肥工藝,將在北京市高碑店等污水處理廠的污泥處理處置中得到應用,對于解決北京市的污水污泥處置問題,會起到很好的作用。可以說,該項技術的成果轉化和推廣應用已經有了良好的開端[8]。
2.3 污泥土地利用是符合中國國情的處置方法
一般來說,各國家對于污泥處置方式的選擇應兼顧到環境生態效益與處置成本、經濟效益之間的平衡。一種有效的、適合本國具體情況的污泥處置方法應該是在環境上衛生、社會上被接受及經濟上有效的方法。污泥土地填埋對污泥的土力學性質要求較高,需要大面積的場地和大量的運輸費用,地基需作防滲處理以免污染地下水,填埋場的廢氣可能污染環境等,近年來污泥填埋處置所占比例越來越小;焚燒法的技術和設備復雜、耗能大、費用較高,并且有大氣污染問題;污泥投海受到地理位置和國際海洋有關公約的限制以及對海洋生態系統和人類食物鏈已造成威脅,中國政府已于1994年初接受三項國際協議,承諾于1994年2月20日起不在海上處置工業廢物和污水污泥;污水污泥用作建材是近年處于研究階段的新課題,尚有許多技術難題需要解決。因此,上述幾種方法的使用在我國受到限制。
從污泥的成分看,其中有機物、氮、磷等的含量均高于一般農家廄肥,還含有鉀及其它微量元素[9]。若施用于土地中,對土壤物理、化學及生物學性狀有一定的改良作用。污泥中的有機物質可明顯改善土壤的結構性,使土壤的容重下降,孔隙增多,土壤的通氣透水性和田間持水量提高[10 11],從而改善土壤的物理性質。施用污泥也可提高土壤的陽離子交換量,改善土壤對酸堿的緩沖能力,提供養分交換和吸附的活性位點,從而提高土壤保肥性[12]。污泥中豐富的各種養分,明顯地增加土壤氮、磷養分,并能有效地向植物提供養分[11],減少化學肥料的施用量,從而可降低農業生產的成本。此外,污泥可以使土壤中微生物量增加和代謝強度提高而改變土壤的生物學性狀,所以污泥土地利用是適合我國目前的經濟發展狀況是一種積極的、生產性的污泥處置方法[13 14]。同時,我國是一個發展中的國家,又是一個農業大國,其廣闊的土地資源是發展污水污泥土地利用的天然優勢。因此,無論從經濟因素還是從肥效利用因素出發,污泥的土地利用特別是污泥的農用都是一種符合中國國情的處置方法。這種處置方法一方面可以為國內污水廠污泥找到一條根本出路,另一方面還可緩解我國農村資源的短缺。
2.4 污泥土地利用應注意的問題
2.4.1 加強病原菌和寄生蟲的控制
城市污水處理廠污泥中含有大量的病原微生物和寄生蟲,如不加以控制,則污泥在土地利用或使用過程中會對人畜的健康造成危害。因此污泥在處置或利用前進行高、中溫好氧法或厭氧法處理或采用輻射處理是不可或缺的環節。
2.4.2 重視對污泥中重金屬及有毒有機物的控制
污水污泥中的重金屬和有機污染物含量已成為污泥土地利用的重要限制因素,污泥中往往含有大量的銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞等重金屬和許多種有毒有機物,若農田中長期施用會導致土壤污染,它們被農作物吸收后又通過食物鏈進入人體,從而影響人體健康。盡管國內城市污水廠的污水以生活污水為主,但國內城市污水污泥中重金屬含量還是有部分超過農用標準[2 15]。因此,將污泥作土地利用時,應特別注意污水污泥中重金屬超標問題。污泥中有機污染物的研究工作已經在發達國家開展了很多年,但我們在這方面的研究工作還不是很多。然而,很少研究工作并不意味著我國的污水污泥中不含或少含有機污染物。北京高碑店污水處理廠的污泥中已經檢測到35種含氮芳香族化合物,并有7種已經定量化[16]。因此,在污水污泥中有機污染物與重金屬這兩個領域的研究工作還有很多要做,包括污泥中有機污染物和重金屬的表現形式以及污泥處理過程中它們的變化及對土壤-污泥系統的影響。這樣才可以很好地解決污泥中污染物對環境及人類健康造成的影響。然而,污泥質量根源于污水廠處理的污水的質量,因此也要從污染源著手,降低進入城市污水的重金屬及其它有毒物質的濃度,即必須使排入城市污水管道的工業廢水水質符合《污水排入城市下水道水質標準》(CJ18-86)。
2.4.3 污泥的施用量
污水污泥的農業利用,不僅可以消除污泥對環境的污染,也可使其資源化而提高作物產量。但是,不合理的施用污泥,很可能導致土壤中重金屬元素的積累,造成土壤資源的污染和危害人類的健康。一般來說某塊農田適用污泥數量有一定限度,當達到這一限度時,污泥的農用就應停止一段時間后再繼續進行。具體的污泥施用量應在調查研究的基礎上,根據氣候條件、地理環境、作物種類及土壤同化能力制定適合本地區特點的污泥施用額定負荷量,以確保污泥的農田施用安全。
2.4.4 制定完善標準和法律法規,推廣與普及環境知識
許多發達國家已對污泥的處置利用制定了法律法規,對污泥的標準、施用地點的選擇、水源的保護、病原菌的控制、重金屬的允許施入量、運輸等都作了相應的規定。目前,我國關于污泥施用的標準和法律法規還不健全,比如污泥農業利用中關于重金屬的控制標準只是在研究小麥的基礎上建立起來的,很明顯這樣會存在片面性,因此這樣的標準有待于在科學研究的基礎上進一步完善。另一方面是要向社會各界大力傳播環保知識。污泥土地中的一個重要問題是,要讓廣大的污泥用戶了解科學施用污泥的利益和盲目施用污泥的危害,自覺地遵守污泥土地利用的環境法律法規和科學施用技術規范。
3 結語
隨著我國工業和城市的發展,污水處理率的提高,其產生量必然越來越大。從目前情況來看,國內污泥處理利用技術還比較落后,污泥處理率還比較低,人們對污泥處理處置必要性認識還不夠,污泥的處理處置存在嚴重的不足,許多問題亟待解決。同時,我國是一個農業大國,將經過堆肥穩定化后的污泥進行土地循環利用,應該是國內污泥處置利用較有發展前景的一種途徑。為了解決國內污泥處理處置中存在的問題,充分利用污泥這種資源,減少環境公害,我國必須大力發展污泥處理處置和利用的各種技術。
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篇8
論文摘要:作為一個先決條件,污泥至少應當是穩定的,在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高:污泥可能被要求消毒/巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標:病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。
1 污泥處理的思路
由于城市污水和工業污水收集率的提高和污水處理效率的改進(如化學法除磷可使污泥量增加30%),使得在世界范圍內污泥總量急劇增加。
土地應用仍是污泥處置中可持續發展的一條出路,主要取決于如下因素:
碳和營養物的回用;
周圍有無農業用地及其距離;
低投入和運行花費;
嚴格的法律規定和控制程序以保證污泥安全和有肥效。
然而,根據實際情況或當地規定,污泥生產者在土地應用前不得不進行高級,更昂貴的處理以滿足進一步的要求,如堆肥、高溫消化處理或高溫消毒。
但是,很大一部分污泥因為顯而易見的原因不能用于農業,如微污染物、病菌超標或缺乏肥效、距離太遠等等。有時也可能由于公眾的不信任而不被接受。這樣,污泥或被填埋或通過高溫氧化硝毀。
2 污泥處理的可持續性戰略
在進行任何技術研究之前,應先對公眾是否接受進行評估。即使是從技術、成本和環境影響方面來講都是最好的處理方法,也可能由于沒有很好的向公眾進行解釋而遭到否定。不管最終處理方法是什么,能確定的是將來的處理應是安全、環保(保護人和動植物)并且應當增值(物質和/或能源的回收)。為了這些目的,污泥處理應減小污泥體積,改進污泥質量,減少有害物的排放。
本文將簡介一些重要工藝,以滿足運營者的需要,并且其中涉及到其他技術或法規約束問題。
2.1 土地應用的可持續發展戰略
為一個先決條件,污泥至少應當是穩定的,在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高:污泥可能被要求消毒/巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標:病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。
生物處理。利用生物工藝處理揮發性污泥。如厭氧消化(AD)、自養好氧消化(ATAD)工藝。
化學處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如酸性亞硝酸鹽SAPHYRTM工藝。
物理處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如污泥焚燒。
這些工藝大部分都有穩定和消毒,但是消毒的程度取決于一些參數如HRT(水力停留時間)或化學投加量。
顯然熱氧化工藝遠遠超出了污泥穩定、消毒和巴氏消毒的要求。因為有機物被完全或幾乎完全消解。
污泥的生物穩定
液態(濃縮后):消化
我們最熟悉的是傳統的污泥處理方法——消化,它可以減少產泥量。無論好氧或厭氧,它都涉及到很多的能量。目前多數較大的處理廠或地區污泥中心都是采用該種方法,此種工藝在數量上還是領先的。同時,其他一些操作或在消化前或在消化后,也提供了強化的處理能力。
附著態污泥(脫水后):堆肥
堆肥是現有的唯一可以把污泥從廢物變成產品的工藝,并被很多嚴格規定或標準認可。因為污泥變成一種新產品,容易操作(可堆積)而無味,消毒良好并且較干燥。這種工藝越來越流行。另一方面,由于它不減少最終的體積,需要很大的占地面積和較多人員。而且,為了滿足新規定中(臨時EU標準或EPA A級)關于消毒和氣味的要求,與傳統的“粗糙”工藝如曝氣靜態堆相比,需要更先進的工藝如“攪拌式反應廊道”,它影響最終的運行費用。
這個工藝主要是通過一個移動的輪子攪拌并推動混合物,同時鼓風機在曝氣,加速的生物降解產生一個均勻的泥堆。總的停留時間可以減小到2周,消毒效果非常好。
污泥的化學穩定。污泥的化學穩定主要是通過一個投加裝置對待穩定污泥投加化學藥劑,以防止發酵和氣味。大計量投加可使病原體衰減。這種工藝一般投資便宜并且容易操作。但是,泥量不會減少,并且運行費用較高。
這兩種工藝不相互排斥,填埋土地的性質決定著工藝的選用:如果土壤是酸性的,則可以選擇加石灰,但如果土壤是堿性的,則SAPHYRTM工藝可能更適合,因為它操作簡單,運行費用省。
污泥的物理穩定——加熱干燥。加熱干燥主要是通過熱驅動力除去剩余的自由水和鍵連接水。根據加熱的媒介的不同,加熱干燥可分為兩可分為兩種:一種是氣態在高溫和湍流狀態下流過干燥器(直接加熱),一種是用加熱液體(通常是蒸汽或加壓的水)傳遞熱量給污泥,通過干燥器的加熱壁(間接干燥)。加熱干燥的目的是使到達下游的污泥具有焚燒的熱持續性(一般30~35%)或者是容易處理和儲存的干燥污泥(60%)。如果要達到長時間的穩定(幾個月),干固體含量應達到90%或更多(最終干燥),而且顆粒的狀態也是容易操作使用的(包括農田應用)。另一個最終干燥的優點是它可以方便的面對各種最終的處理方法,如農田應用、焚燒后用于水泥生產、或城市垃圾焚燒。它的缺點:第一是運行費用高,尤其是能源消耗,一般在熱干燥中,每蒸發一噸水需要3400MJ的熱量。但在脫水步驟中,除去一噸水只要6MJ(電能);第二需要較多工作人員來清除死角中的粉末以防止火災。
2.2 可持續性熱氧化戰略
焚燒。流化床焚燒爐(FBF)就工藝性能來講,被證明是焚燒污泥最好的方法(湍流方式,燃燒后高達850度的溫度)。而且它運行可靠(在爐內沒有轉動部分)。在40年的時間里,威望迪公司已經在全世界范圍內建造了幾十座流化床焚燒爐(如歐盟、俄羅斯、土耳其)。
通常,在穩定狀態不需要添加額外的燃料,熱平衡的持續性是可以達到的。如果污泥的熱值LCV太低(如低揮發性固體和/或固體含量),尾氣/氣熱交換器應該足夠大以增加風室的溫度。如果達不到(如延時曝氣的污泥含20%DS),則需要在前面加熱干燥。
關于干灰的處置,對于沒有工業污染的純市政污泥,重金屬不是問題。因為灰是以氧化物形式存在,他們滲透性不強,所以可以回用作水泥,用于工業和道路建設。
最后的副產物是酸步驟的清除。由于重金屬的污染,他們只能填埋在特殊的地方,但數量很小。
與城市固體廢物共同焚燒。為了減少投資,城市垃圾和市政污泥通常用一個焚燒爐。通常,一個人口當量每天產生150~250克的脫水后粘性污泥和1~3公斤的垃圾。根據焚燒爐的設計,可以通過10~25%(泥/垃圾)的粘性污泥來控制爐子的溫度。為了達到最優化的燃燒,并且不會由于未燃燒的有機污泥污染熟料, 可以用處理能力為1m3/h的 PyromixTM 設備,通過壓縮空氣把污泥轉成滴狀污泥。實際上,這種運行方式只有在污水廠離城市垃圾焚燒爐較近時有利,否則處理運輸的費用將很高。此時污泥只在系統需要時作為控制流使用。
濕式空氣氧化法。威望迪水務系統研發的ATHOSTM設備在“中性”溫度(240度)和壓力(45巴)條件下被證明是高效的。80%的總COD被氧化,剩下20%是可溶的和高度可生物降解的。不需要后續脫水步驟,廢氣沒有毒性,固體礦物副產品包含重金屬是以一種不可滲透形式存在的。它們可以用于道路建設。而且液態部分,含有可生物降解的COD,可以很方便的用作污水廠的反硝化的碳源。
污泥中的有機氮先降解成可溶性的氨。這些氨,部分被吹脫后通過催化反應轉換成氮氣進入大氣。
結論
激烈的競爭、嚴格的規范和環境保護的需要要求不斷開發新的工藝或用更為有效的工藝。對一個具體的項目,通過對工藝的合理選用可以滿足用戶的要求,需要考慮的是該工藝要能保護環境,造福于人,要能優化物質和能源的回收利用,以達到可持續性的發展的目的。
篇9
關鍵詞:污泥;處理;工藝;分析
1 污泥處理的思路
由于城市污水和工業污水收集率的提高和污水處理效率的改進(如化學法除磷可使污泥量增加30%),使得在世界范圍內污泥總量急劇增加。
土地應用仍是污泥處置中可持續發展的一條出路,主要取決于如下因素:
碳和營養物的回用;
周圍有無農業用地及其距離;
低投入和運行花費;
嚴格的法律規定和控制程序以保證污泥安全和有肥效。
然而,根據實際情況或當地規定,污泥生產者在土地應用前不得不進行高級,更昂貴的處理以滿足進一步的要求,如堆肥、高溫消化處理或高溫消毒。
但是,很大一部分污泥因為顯而易見的原因不能用于農業,如微污染物、病菌超標或缺乏肥效、距離太遠等等。有時也可能由于公眾的不信任而不被接受。這樣,污泥或被填埋或通過高溫氧化硝毀。
2 污泥處理的可持續性戰略
在進行任何技術研究之前,應先對公眾是否接受進行評估。即使是從技術、成本和環境影響方面來講都是最好的處理方法,也可能由于沒有很好的向公眾進行解釋而遭到否定。不管最終處理方法是什么,能確定的是將來的處理應是安全、環保(保護人和動植物)并且應當增值(物質和/或能源的回收)。為了這些目的,污泥處理應減小污泥體積,改進污泥質量,減少有害物的排放。
本文將簡介一些重要工藝,以滿足運營者的需要,并且其中涉及到其他技術或法規約束問題。
2.1 土地應用的可持續發展戰略
為一個先決條件,污泥至少應當是穩定的,在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高:污泥可能被要求消毒/巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標:病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。
生物處理。利用生物工藝處理揮發性污泥。如厭氧消化(AD)、自養好氧消化(ATAD)工藝。
化學處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如酸性亞硝酸鹽SAPHYRTM工藝。
物理處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如污泥焚燒。
這些工藝大部分都有穩定和消毒,但是消毒的程度取決于一些參數如HRT(水力停留時間)或化學投加量。
顯然熱氧化工藝遠遠超出了污泥穩定、消毒和巴氏消毒的要求。因為有機物被完全或幾乎完全消解。
污泥的生物穩定
液態(濃縮后):消化
我們最熟悉的是傳統的污泥處理方法——消化,它可以減少產泥量。無論好氧或厭氧,它都涉及到很多的能量。目前多數較大的處理廠或地區污泥中心都是采用該種方法,此種工藝在數量上還是領先的。同時,其他一些操作或在消化前或在消化后,也提供了強化的處理能力。
附著態污泥(脫水后):堆肥
堆肥是現有的唯一可以把污泥從廢物變成產品的工藝,并被很多嚴格規定或標準認可。因為污泥變成一種新產品,容易操作(可堆積)而無味,消毒良好并且較干燥。這種工藝越來越流行。另一方面,由于它不減少最終的體積,需要很大的占地面積和較多人員。而且,為了滿足新規定中(臨時EU標準或EPA A級)關于消毒和氣味的要求,與傳統的“粗糙”工藝如曝氣靜態堆相比,需要更先進的工藝如“攪拌式反應廊道”,它影響最終的運行費用。
這個工藝主要是通過一個移動的輪子攪拌并推動混合物,同時鼓風機在曝氣,加速的生物降解產生一個均勻的泥堆。總的停留時間可以減小到2周,消毒效果非常好。
污泥的化學穩定。污泥的化學穩定主要是通過一個投加裝置對待穩定污泥投加化學藥劑,以防止發酵和氣味。大計量投加可使病原體衰減。這種工藝一般投資便宜并且容易操作。但是,泥量不會減少,并且運行費用較高。
這兩種工藝不相互排斥,填埋土地的性質決定著工藝的選用:如果土壤是酸性的,則可以選擇加石灰,但如果土壤是堿性的,則SAPHYRTM工藝可能更適合,因為它操作簡單,運行費用省。
污泥的物理穩定——加熱干燥。加熱干燥主要是通過熱驅動力除去剩余的自由水和鍵連接水。根據加熱的媒介的不同,加熱干燥可分為兩可分為兩種:一種是氣態在高溫和湍流狀態下流過干燥器(直接加熱),一種是用加熱液體(通常是蒸汽或加壓的水)傳遞熱量給污泥,通過干燥器的加熱壁(間接干燥)。加熱干燥的目的是使到達下游的污泥具有焚燒的熱持續性(一般30~35%)或者是容易處理和儲存的干燥污泥(60%)。如果要達到長時間的穩定(幾個月),干固體含量應達到90%或更多(最終干燥),而且顆粒的狀態也是容易操作使用的(包括農田應用)。另一個最終干燥的優點是它可以方便的面對各種最終的處理方法,如農田應用、焚燒后用于水泥生產、或城市垃圾焚燒。它的缺點:第一是運行費用高,尤其是能源消耗,一般在熱干燥中,每蒸發一噸水需要3400MJ的熱量。但在脫水步驟中,除去一噸水只要6MJ(電能);第二需要較多工作人員來清除死角中的粉末以防止火災。
2.2 可持續性熱氧化戰略
焚燒。流化床焚燒爐(FBF)就工藝性能來講,被證明是焚燒污泥最好的方法(湍流方式,燃燒后高達850度的溫度)。而且它運行可靠(在爐內沒有轉動部分)。在40年的時間里,威望迪公司已經在全世界范圍內建造了幾十座流化床焚燒爐(如歐盟、俄羅斯、土耳其)。
通常,在穩定狀態不需要添加額外的燃料,熱平衡的持續性是可以達到的。如果污泥的熱值LCV太低(如低揮發性固體和/或固體含量),尾氣/氣熱交換器應該足夠大以增加風室的溫度。如果達不到(如延時曝氣的污泥含20%DS),則需要在前面加熱干燥。
關于干灰的處置,對于沒有工業污染的純市政污泥,重金屬不是問題。因為灰是以氧化物形式存在,他們滲透性不強,所以可以回用作水泥,用于工業和道路建設。
最后的副產物是酸步驟的清除。由于重金屬的污染,他們只能填埋在特殊的地方,但數量很小。
與城市固體廢物共同焚燒。為了減少投資,城市垃圾和市政污泥通常用一個焚燒爐。通常,一個人口當量每天產生150~250克的脫水后粘性污泥和1~3公斤的垃圾。根據焚燒爐的設計,可以通過10~25%(泥/垃圾)的粘性污泥來控制爐子的溫度。為了達到最優化的燃燒,并且不會由于未燃燒的有機污泥污染熟料, 可以用處理能力為1m3/h的 PyromixTM 設備,通過壓縮空氣把污泥轉成滴狀污泥。實際上,這種運行方式只有在污水廠離城市垃圾焚燒爐較近時有利,否則處理運輸的費用將很高。此時污泥只在系統需要時作為控制流使用。
濕式空氣氧化法。威望迪水務系統研發的ATHOSTM設備在“中性”溫度(240度)和壓力(45巴)條件下被證明是高效的。80%的總COD被氧化,剩下20%是可溶的和高度可生物降解的。不需要后續脫水步驟,廢氣沒有毒性,固體礦物副產品包含重金屬是以一種不可滲透形式存在的。它們可以用于道路建設。而且液態部分,含有可生物降解的COD,可以很方便的用作污水廠的反硝化的碳源。
污泥中的有機氮先降解成可溶性的氨。這些氨,部分被吹脫后通過催化反應轉換成氮氣進入大氣。
結論
激烈的競爭、嚴格的規范和環境保護的需要要求不斷開發新的工藝或用更為有效的工藝。對一個具體的項目,通過對工藝的合理選用可以滿足用戶的要求,需要考慮的是該工藝要能保護環境,造福于人,要能優化物質和能源的回收利用,以達到可持續性的發展的目的。
篇10
關鍵詞:環境工程建設;污水處理工藝;工藝發展前景
中圖分類號:U664.9文獻標識碼: A
1 概述
隨著我國經濟的發展,城市化進程也隨之加快,這就在一定程度上導致了城市污水排放量的迅猛增加,一些企業沒有按照國家的相關法律法規對其生產過程中產生的污水進行處理,而這些沒有經過處理的污水,肆意的排放到地表水系中,不僅僅對環境造成了嚴重的破壞,同時還嚴重的影響了人們的身體健康,因此必須加強污水處理系統的建立與管理。
2 現階段污水處理工藝的簡單介紹
2.1 對污水處理工藝的選擇
對污水處理工藝進行選擇,要綜合考慮多方面的因素,其中主要包括對污水水質的檢測、污水處理技術的使用范圍和處理規模等,同時還有更重要的一點我們要加以考慮,那就是該城市的經濟發展水平,如果該城市的經濟發展水平較高,對出水水質要求嚴格,那么對其污水處理技術工藝水平的要求就相對的要高一些。總之,在對污水處理工藝進行選擇時不能單單考慮到一方面的因素,要進行全方位的綜合分析。
2.2 污水水質特征
污水處理廠接納的污水大體上可分為生活污水和工業廢水,生活污水主要為城鎮居民日常生活產生的污水,工業廢水主要為工業企業經過預處理的工業廢水,或雖未經預處理但水質符合污水處理廠進水要求的工業廢水。無論何種污水水源,都必須達到污水處理設施的進水水質要求。在選擇污水處理工藝時,必須對進入污水處理廠的污水水質特性,污染物構成進行詳細調查或測定,作出合理的分析預測。
2.3 污水處理工藝簡介
目前常見的污水處理方法主要為物理法、化學法和生物法。物理法一般指物理或機械的分離過程,主要方法有過濾、沉淀、離心分離、氣浮等方法;化學法是在污水中加入化學物質使其與污水中的有害物質發生化學反應產生易分離、降解的物質從而去除污染物的方法,主要有中和、混凝、氧化還原等方法;生物法是目前污水處理的主要方法,主要利用微生物的新陳代謝過程對污水中有機物進行氧化分解進而去除有害物質。下面簡單介紹幾種主要的生物處理方法:
①活性污泥法:它是世界各國應用最廣的一種生物處理方法,主要以懸浮在
水中的活性污泥為主體,在有利于微生物生長的環境條件下和污水充分接觸,使污水得到凈化,活性污泥法的主要構筑物是曝氣池和二次沉淀池。需處理的污水和回流活性污泥一起進入曝氣池,成為懸浮混合液,同時在曝氣池內鼓風曝氣,使污水和活性污泥充分混合接觸,并供給混合液足夠的溶解氧。這時污水中的有機物被活性污泥中的好氧微生物分解,然后混合液流入二沉池,在此進行泥水分離,部分活性污泥回流到曝氣池,繼續進行凈化過程,澄清水則溢流排放,在此過程中活性污泥不斷增長,部分剩余污泥從系統排出,以維持系統穩定。
②氧化塘:氧化塘又稱為穩定塘或生物塘,是一種類似池塘的處理設備。氧化塘凈化污水的過程和天然水體的自凈過程很相似,污水在氧化塘內長時間緩慢流動和停留,通過微生物的代謝活動,使有機物降解,從而使污水得到凈化,水中的溶解氧則主要由塘內生長的藻類通過光合作用和塘表面的復氧作用提供。氧化塘一般可分為好氧氧化塘、兼性氧化塘、曝氣氧化塘和厭氧塘。
③生物膜法:生物膜法是正在發展中的處理工藝,主要為好氧微生物附著在
某些載體上進行生長繁殖,形成生物膜,污水通過與膜的接觸,水中的有機污染物作為營養被膜中的生物攝取并分解,從而使污水得到凈化的系統,有代表性的處理工藝有生物濾池、生物轉盤和生物接觸氧化等。
④厭氧生物處理:厭氧生物處理是在無氧的條件下,利用兼性菌和厭氧菌分解有機物的一種生物處理法。厭氧生物處理的最終產物是以甲烷為主的可燃性氣體,可作為能源回收利用,處理過程產生的剩余污泥量較少且易于脫水濃縮,可作為肥料使用。在能源日趨緊張的形勢下,厭氧處理作為一種低能耗、可回收資源的處理工藝,重新受到世界各國的重視,現在厭氧生物處理不僅用于污泥的穩定處理,還用于高濃度有機廢水的處理。
3 綜合分析污水處理工藝的發展前景
目前,水環境的質量越來越惡劣、水資源短缺也越來越嚴重,污水處理技術首先必須經濟、高效、節省能耗和簡便易行。因此,研究和開發對傳統工藝的改造和替代的新工藝,發展處理效果好且高效率低能耗的污水處理技術,是我國當前污水治理領域的一項主要任務。結合我國的實際情況,污水處理技術的發展確定走簡易、高效率、低能耗的技術路線。
3.1 MSBR城市污水處理工藝
MSBR工藝是集約化程度較高的污水處理工藝,在系統的可靠性、土建工程量、總裝機容量、節能、降低運行成本和節約用地等方面均具有明顯的優勢。MSBR系統的運行原理:在厭氧池內,回流活性污泥中的聚磷菌在此進行充分放磷,然后混合液進入缺氧池進行反硝化。反硝化后的污水進入好氧池,有機物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再進入起沉淀作用的SBR池,澄清后污水排放。此時另一邊的SBR在1.5Q回流量的條件下進行硝化、反硝化,或進行靜置預沉。回流污泥首先進入濃縮池進行濃縮,上清液直接進入好氧池,而濃縮污泥則進入缺氧池。這樣,一方面可以進行反硝化,另一方面可先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽,為隨后進行的缺氧放磷提供更為有利的條件。這種污水處理方法有占地面積小、基建投資少、運行能耗低等優點。
3.2 BIOSTYR 城市污水處理工藝
BIOSTYR工藝是一種經過改良的新一代上向流曝氣生物濾池,整個流程由預處理和生物濾池兩個單元組成,這兩個單元都是成套的組合設備,布置非常緊湊,占地省。它既可以用于污水的二級處理,也可以用于污水的深度處理,并能達到很高的排放水質標準。主要特點有:濾池和生化反應器結合起來,不再需要沉淀池,占地面積小;過濾時從下向上,反沖洗時從上向下,利用連通的出水渠中其它濾池的出水在重力作用下沖洗,省去了反沖洗泵,氣反沖則是利用曝氣鼓風機,不需另外設置鼓風機;可以在一個池子中同時實現硝化反硝化,工藝操作靈活。
3.3 BIOFOR城市污水處理工藝
BIOFOR工藝以物化法為預處理單元,以生化法為深度處理單元,其出水水質優于一般的二級出水。主要特點有:起到反應池和濾池的雙重作用,既降解了有機物又截留了懸浮固體,比二沉池的固液分離效果更好,出水直接達標排放,相當于一體化處理構筑物;可實現生物脫氮,相當于前置缺氧脫氮工藝,但是一般需要外加炭源;必須定時進行反沖洗,以去除脫落的生物膜和殘留固體雜質,避免濾池系統堵塞,這是對傳統接觸氧化法的重大改進。
綜上所述,水是我們在日常的生活中必不可少的資源之一,但是就目前來看,水資源也同樣出現了危機,直接影響人類的生存。為了改變這一現狀我們必須要對污水進行科學合理的處理,完善污水處理工藝。但是要想徹底的解決水污染問題,還有很長的路要走,需要依靠多方面的力量,包括企業的自覺、政府的重視以及人民群眾的監督。
參考文獻
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