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1、I目录目录目录.I 摘要.II 一、前言1 二、国内外污泥处置现状1 三、国内外污泥处置方法概述2 四、污泥资源化利用技术2 4.1 污泥堆肥2 4.2 污泥消化制沼气.4 4.3 污泥燃料化技术.5 4.3.1 HERS 法.6 4.3.2 SF 法.7 4.4 污泥的建材利用.8 4.5 活性污泥做黏结剂10 4.6 剩余污泥制可降解塑料11 4.7 污泥低温热解制燃料油11 五、展望12 参考文献14II摘要摘要城市污泥是污水处理厂污水处理的必然产物，这种废弃物的处理处置是污水处理后不可回避的问题。随着污水处理率的不断提高，污水处理厂的数目成倍增长，城市污泥的产量也急剧增加，城市污泥处置
2、的矛盾变得日益突出。由于城市污泥具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭、有毒有害等特点，因此必须对其进行适当的处理处置，使其变废为宝，转化为可被人类利用的资源。污泥处理技术大致可归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济，近年来得到广泛关注。 本文在阅读大量中外文献的基础上，阐述了污泥的资源化利用方式，即污泥的堆肥化技术、消化制沼气、燃烧化技术、建材化利用等，通过这些方法实现污泥的变废为宝。关键词关键词：污泥；污泥资源化； 污泥稳定化1一、前言一、前言随着污水处理设施的普及、处理率的提
3、高和处理深度的深化，污水厂污泥产量将有较大的增长，由此引起的二次污染已不容忽视。因此合理的处理处置污泥，已经成为城市污水厂和相关部门必须引起重视的问题。污水处理厂污泥稳定化处理、安全处置和合理利用问题，已经成为我国污水处理行业发展的瓶颈。据统计，目前仅有 10%的污泥通过堆肥、制肥回用到土地，少量被焚烧或用于制作建材，仍有超过 75%的污泥尚需实现稳定化和安全妥善处理处置，二次污染隐患严重1。尤其是污水厂污泥中含有重金属、致病菌、寄生虫卵等危害人类健康的有机物，处理不当将引起较大的环境污染。未来国家将通过技术引导、资金支持并落实各级政府责任，提高对污泥处理处置的重视程度和工作力度。将污泥处置设
4、施作为污水处理综合系统的必要组成部分加以同步建设，消除污水处理过程中的二次污染隐患。在稳定、安全的前提下，努力提高污泥的资源化利用水平。城市污泥处理处置现状及处置方法概述二、国内外污泥处置现状二、国内外污泥处置现状污泥具有含水率高、含有重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物以及丰富的氮、磷、钾等营养元素的特点。污泥的处置方式主要有土地利用、卫生填埋、焚烧、填海等。各国根据自己的实际情况来选择某种较为合适的处理方法。美国 14%采用卫生填埋, 22%焚烧, 56.5%土地利用, 7.5%采取其他方式处理; 英国 10%卫生填埋, 30%焚烧,58%土地利用, 2%采取其他方式; 法国 19%卫生填埋
5、, 14%焚烧, 65%土地利用, 2%采取其他处理方式; 日本 5%卫生填埋, 32.7%焚烧, 61.7%土地利用, 0.6%采取其他方式; 欧洲 48%卫生填埋,7%填海, 7.8%焚烧, 34%土地利用, 3.2%采取其他方式1。在我国, 由于经济和技术上的原因, 目前污泥尚无稳定合理的出路, 主要以农肥的形式用于农业。在建成的污水处理厂中约有 90%没有污泥处理的配套设施, 60%以上的污泥未经任何处理就直接农用, 而消化后的污泥也由于未进行无害化处理不符合污泥农用卫生2标准。有些地方, 由于不合理使用污泥造成重金属、有机物污染以及病虫害等, 导致严重的食品污染问题, 直接危及人体健
6、康。我国城市水污染控制普遍存在的问题是“重污水处理，而轻污泥处理处置”，在我国的城市水污染治理中，污水厂污泥处理处置费用约占工程投资和运行费的 24-45%，而发达国家如美国与欧洲已占污水处理厂总投资的 50-70%2。三、国内外污泥处置方法概述三、国内外污泥处置方法概述国外大多数国家的污泥采用焚烧、填埋、堆肥农用等实用性方法。如2美国，目前污泥土地利用已经代替填埋成为最主要的污泥处置方式，重心从处置改变到利用；欧洲的卢森堡、葡萄牙、西班牙、英国、瑞典、荷兰、比利时等大多数国家的污泥处置主要用于农业；希腊、德国、意大利等国家的污泥处置主要采用填埋；日本、奥地利等国家污泥处置主要采用焚烧。采用何
7、种污泥处置方法，减小体积、提高干度都是污泥处理难以回避的重要环节，同时也应均衡地兼有环境生态与经济效益。从环境污染、卫生安全和经济有效等方面考虑，无论哪种处置方法都有利弊。一种有效的、适合本地具体情况的污泥处置方法应为对环境、经济、社会效益兼具的方法。我国和发达国家在技术水平及经济发展水平上尚有一定的差距，污泥的性质也与国外不尽相同，因而必须寻求适合我国具体情况的污泥处理处置方法4。四、污泥资源化利用技术四、污泥资源化利用技术4.14.1 污泥堆肥污泥堆肥污泥中含有大量的有机质、氮、磷、钾等植物需要的养分，其含量高于常用牛羊猪粪等农家肥，可以与菜籽饼、棉籽饼等优质的有机农肥相媲美8。但是污泥中
8、往往也含有有害成分，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法6。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，并使挥发性有机质含量降低，减少臭气；物理性状明显改善（如水含量降低，呈疏松、分散、粒3状），便于贮存、运输和使用；高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。我国农村利用杂草、秸秆等和禽兽粪便混合，制成有机肥料的做法已有很长的历史，但这种堆肥过程主要靠自然通风或表面扩散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作为大规模处理处理、生产高质量堆肥产品的手段
9、5。现代堆肥化制好氧快速堆肥过程，污泥堆肥过程的主要技术措施比较复杂，主要包括：调整堆料的含水率和适当的 C/N 比；选择填充料改变污泥的物理性状；建立合适的通风系统；控制适宜的温度和 pH 值等。典型工艺：污泥与垃圾混合堆肥工艺污泥与垃圾的混合堆肥工艺也是堆肥处理的一种方法，它充分利用污泥含水率高（7080%），含有丰富的氮、磷、钾等农作物不可缺少的营养物质，而城市垃圾含水率低（3040%），有机物较多的特点，按一定的比例进行混合，通过好氧高温发酵和厌氧中温发酵,杀死致病菌与寄生虫卵，并保留着植物生长土壤所需要的氮、磷、钾等营养物质的含量，形成良好的腐殖土堆肥。污泥与垃圾的混合堆肥技术具有经
10、济、简便、可资源化的优点。其工艺流程框图如下：污泥与垃圾堆肥法是通过机械设备对污泥与垃圾混合物料进行好氧高温发酵，再自然堆放厌氧中温发酵的一种方法，主要包括：污泥与垃圾前处理、好氧高温发酵、厌氧中温发酵、后处理等四部分。1、 污泥与垃圾的前处理实际上是以垃圾用作污泥的分散剂，混合均匀，进入后续工艺。污泥与垃圾混合重量比为 3:7，混合后最佳含水率为 4555%。在实际应用中，可通过检测混合物料的含水率，调整污泥与垃圾的混合重量比。2、好氧高温发酵4经处理后的混合物料进入达诺式滚筒。在运行过程中，滚筒不断转动，使筒内混合物料进行一系列的物理和生物作用，即一边混合摩擦，一边进行发酵。3、自然堆放厌
11、氧中温发酵 经达诺式滚筒好氧发酵后的物料自然堆积（每堆物料重量约 3050 吨），将剩余的可分解有机物缓慢氧化，这期间、物料内部属于中温厌氧发酵。完成稳定与腐熟所需要的自然堆放厌氧中温发酵周期为 2025 天左右15。4、堆肥的后处理熟化后的物料经过筛选、造粒、烘干、打包等过程，完成污泥与垃圾混合堆肥工艺的全过程。这个工艺是由中国市政工程西北设计研究院海南分院设计，在甘肃省某个污水处理厂已经正式运行，并已取得不错的应用效果。4.24.2 污泥消化制沼气污泥消化制沼气污泥厌氧消化不仅是现在，而且也是未来应用最为广泛的污泥稳定化工艺。厌氧消化较其他稳定化工艺获得广泛应用的原因是它具有如下优点：1、
12、产生能量（甲烷），有时超过废水处理过程所需的能量；2、使最终需要处置的污泥体积减少 30%-50%；3、消化完全时，可消除恶臭；4、杀死病原微生物，特别是高温消化时；5、消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤7。但当处理厂规模较小，污泥数量少，综合利用价值不大时，也可采用污泥好氧消化。它的主要优点是：运行操作比较方便和稳定、处理过程需排出的污泥量少。但运行费用大、能耗多。在具体工程实践中，污泥处理采用哪种工艺，厌氧消化还是好氧消化，应视具体情况而定，如污泥的数量、有无利用价值、运转管理水平的要求、运行管理与能耗、处理场地大小等。有机污泥经消化后，不仅有机污染物得到进一步的降解、稳定
13、和利用，而且污泥数量减少（在厌氧消化中，按体积计约减少 1/2 左右），污泥的生物稳定性和脱水性能大为改善。这样，有利于污泥再作进一步的处置。5污泥消化制沼气的基本原理：利用无氧条件下生长与污水、污泥中的厌氧菌菌群的作用，使有机物经过液化、气化而分解成稳定物质，病菌、寄生虫卵被杀死，固体达到减量化和无害化的方法，对污泥进行厌氧消化制取沼气。污泥消化过程分为两个阶段：污泥循环泵初沉污泥 浓缩池 均质池 污泥泵 热交换 厌氧消化池 贮泥池剩余污泥 浓缩机房热水循环泵 脱水机房废气排放 锅炉房 储气室脱硫塔 泥饼外运废气排放 燃烧塔图 2 污泥厌氧消化处理工艺流程第一阶段：酸性消化阶段。高分子有机物
14、首先在胞外酶的作用下，水解、液化。这一过程把多糖水解成单糖，蛋白质水解成肽和氨基酸，脂肪水解成丙三醇、脂肪酸9。然后渗入细胞体内，在胞内酶的作用下转化为醋酸等挥发性有机物和硫化物，其过程中常有大量的氢和少量的甲烷游离出来。第二阶段：碱性消化阶段。专性厌氧菌将消化过程第一阶段由兼性厌氧菌产生的中间产物和代谢产物分解成二氧化碳、甲烷和氨。4.34.3 污泥燃料化技术污泥燃料化技术随着污泥量的不断增加及污泥成分的变化，现有的污泥处理技术逐渐不能满足要求，例如燃烧含水率 80%的污泥，每吨污泥（干基）的辅助燃料需消耗 304-565L 重油，能耗大10；污泥填埋必须预先脱水到含水率至少小于 70%，而
15、达到这样的含水率目前的污泥脱水技术需要消耗大量的药剂，既增加了成本，也增加了污泥量；土地还原是目前污泥消纳量最大的处理方法，但很多工业废水中含有重金属和有毒有害的有机物，不能作肥料或土壤改良剂。因此寻找一种适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现减量化、无6害化、稳定化和资源化的污泥处理技术，是当前污泥处理技术研究开发的方向。污泥燃料化被认为是有望取代现有的污泥处理技术最有前途的方法之一。污泥燃料化方法目前有两种，一种是污泥能量回收系统，简称 HERS 法（Hyperion Energy System），第二种是污泥燃料化法，简称 SF 法（Sludge Fuel）11。4.3.14.3
16、.1 HERSHERS 法法HERS 法工艺流程如图 1 所示。它是将剩余活性污泥和初沉池污泥分别进行厌氧消化，产生的消化气经过脱硫后，用作发电的燃料。混合消化污泥林、离心脱水至含水率 80%，加入轻溶剂油，使其变成流动行浆液，送入四效蒸发器蒸发，然后经过脱轻油，变成含水率 2.6%、含油率 0.15%的污泥燃料。轻油再返回到前端做脱水污泥的流动媒体，污泥燃料燃烧产生的蒸汽一部分用来蒸发干燥污泥，多余用来蒸汽发电。HERS 法所用的物料是经过机械脱水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸发法一般是用蒸发干燥法，不能获得能量收益，而采用 CG 法可以有能量收益；污泥能量回收两种方式，即厌氧产生消化气和污泥燃烧产生热能，然后以电力形式回收利用。7图 3 HERS 法工艺流程4.3.24.3.2 SFSF 法法SF 法工艺流程如图 2 所示。它将未消化的混合污泥经过机械脱水后，加入重油，调制成流动浆液送入四效蒸发器蒸发，然后经
