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熱泵污泥干化的33個知識點,你要了解的這里全有

來源:網絡   發布時間:2019-12-27   點擊量:325


01  污泥按照來源的分類

 

污泥是污水處理過程所產生的固體沉淀物質。由于各類污泥的性質變化較大,分類是非常必要的,其處理和處置也是不盡相同的。根據其來源,可以劃分為:

市政污泥

 

主要指來自污水廠的污泥,這是數量最大的一類污泥。此外,自來水廠的污泥也來自市政設施,可以歸入這一類

 

管網污泥

 

來自排水收集系統的污泥

 

河湖淤泥

 

來自江河、湖泊的淤泥

 

工業污泥

來自各種工業生產所產生的固體與水、油、化學污染、有機質的混合物

 

在非特指環境下,污泥一般指市政排水污泥

 

 

02  污泥如何從廢水中產生

 

污泥是由一系列物理化學和生物處理過程中產生的,是經各級污水處理后產生的固形物,是污水處理廠不可避免的副產品

 

 

03  什么是污泥干化

 

污水處理所產生的污泥具有較高的含水量,由于水分與污泥顆粒結合的特性,采用機械方法脫除具有一定的限制,污泥中的有機質含量、灰分比例特別是蓄凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說,采用機械脫水可以獲得20%-30%的含固率,所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍然較高,具有流體性質,其處置難度和成本仍然較高,因此有必要進一步減量。此時,在自然風干之外,只有通過輸入熱量形成蒸發,才能夠實現大規模減量。采用熱量進行干燥的處理就是熱干化。

 

 

04  污泥干化關注的經濟參數有哪些

 

污泥干化是水分蒸發的過程。為了進行干化項目的調研,以確定減量處理的規模,必須了解有關污泥項目的一些經濟參數,這些參數包括:


機械脫水后的濕泥含固率


最終處置的目的、類型


當地能夠找到的廉價熱能及其價格指數


 

 

05  干化工藝關注的污泥技術參數有哪些

 

污泥成分是根據污水廠的來水水質變化的,當然在很大程度上也會受到污水處理工藝的影響。最終會對干化工藝產生重大影響的內容則是蓄凝劑添加量。對干化工藝來說,以下內容值得注意,這些內容通常是通過試驗來確認其干化效果的:

?污泥中蓄凝劑含量;

?污泥的粘度、彈性;

?有機物在干物質中的比例

?磨蝕性成分的比例(如沙、石等)

?腐蝕性成分的濃度(如氯、硫等)

?油脂類物質的百分比

 

 

06  脫水污泥是怎么來的

 

污水中的污染物和營養成分在大量繁殖的細菌作用下,在化學藥劑的作用下形成聚集,逐漸增大的團粒結構最終在水中沉淀下來,形成污泥。進一步添加高分子絮凝劑,采用物理方法濃縮,可以脫去大部分或一部分所謂的自由態水,形成我們所見到的脫水污泥。

 

因此經生物處理所得到的污泥,其有機物構成主要就是這些微生物細菌。因污泥成分不同,未消化的市政污水污泥的有機物含量可能占到干物質的60%75%,高效消化處理后減半。

 

有機硝酸鹽是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里,硝酸鹽經生物降解可改善土壤。

 

 

07  脫水污泥為什么含水率很高

 

污水廠污泥脫水車間出來的污泥具有很強的流動性,這是因為其含水率很高,一般在75%-85%,這是污泥本身的性質決定的。根據分析,污泥與水分子的結合非常緊密,并具有不同的相態:

?自由態水:可經重力沉淀和機械作用去除

?物理性結合水:須更多能量去除(如加熱)

?毛細管/間隙水

?膠態/表面吸附水

?化學性結合水:只有打破化學鍵才能去除,被稱為平衡水

?細胞內的水

?分子水

 

 

08  污泥對人體是否有害

 

在污水處理過程中,細菌及大部分寄生生物留存在污泥中,病毒可以吸附在污水中的顆粒上,隨顆粒的沉淀也沉積到污泥中。

 

生污泥中病原菌的數量每克以億計,這些微生物包括:大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌、噬菌體、沙門氏菌、痢疾菌屬、銅綠色極毛桿菌、寄生蟲卵/幼蟲、蛔蟲、鞭蟲、群體鞭蟲、弓蛔蟲、膜翅目幼蟲、腸道病毒等。

 

由于市政污水的來源是人類生活環境、大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌等是哺乳動物直腸正常的排出物、它們的數量在污水和污泥中基本保持恒定。而其它各種病原菌如沙門氏菌、痢疾菌、腸道病毒(例如脊髓灰質炎病毒、柯薩奇病毒、肝炎病毒、輪狀病毒)和寄生生物(例如蛔蟲、鞭蟲、內阿米巴蟲)在污水/污泥中的比率同當地傳染病的流行有關。

 

顯然,機械脫水后的污泥如果處置不當,進入人類的食物鏈,必然會導致疾病的傳播。

 

09  工業污泥有哪些特點 

 

工業污泥根據其來源,有著非常大的差異。這些差異主要表現在其粘度、吸濕性、污染物性質、含油率、含水率、有機質比例、無機物比例等多方面。

 

比較市政污泥來說,其粘度大、含油率高、無機物比例高,有時使得其處理難度更高。

 

來自化學、制藥工業的污泥因其高濃度的污染成份,必須妥善處置。來自石油、冶金、制革、發酵、食品、屠宰等行業的污泥均可以分別處理并資源化。

 

10  污泥的數量是如何估算的

 

污泥的數量估算一般有兩個方法:

 

<1> 根據污水處理量和含固率進行估算。

比如某城市平均污水含固率0.02%,日處理量60萬噸,脫水污泥含固率20%,則年產濕泥餅:

 

600,000 x 0.02% x 360 / 20% 

= 216,000 /

 

<2> 根據人口估算。

比如某城市2,400,000人口,典型人均日產污泥()50克,脫水污泥含固率20%,則年產濕泥餅:

 

2,400,000 x 50 / 1,000,000 x 360 / 20% 

= 216,000 /

 

后者是國外通行的計算方式,歐共體14國的人均污泥日產量是58(2000年數據)。根據專家的測算,可以考慮我國人均日產污泥為50(干物質)。

 

 

11  污泥問題開始提上日程的原因是什么

 

污泥問題日益顯得突出的原因在于早期建設的一批污水處理廠在長期摸索和試驗后,仍然沒有找到好的處置方案,而用于堆放、棄置、填埋的資源越來越少,各地環保部門的監管力度加強,而我國的污水處理正在以前所未有的速度發展和擴大,污泥的處置成為一個棘手的問題。

 

按照我國的城市人口基數,既便只有1億人口的污水被處理,每天也將產生25000噸含固率20%的污泥泥餅,這部分泥餅如果按照最高2米來堆放,每年需要600個國際標準足球場。對于城市來說,周邊土地資源已經難以滿足需要。因此污泥的合理處置遲早必須進行。

 

 

12  污泥是一種危險的固體廢物嗎

 

污泥不同于其它的固體廢物,在于它具有以下幾個主要特征:

含水率高,多達70%以上,這部分水份難以焚燒,運輸成本高,堆放占地面積大,直接填埋則會使填埋場提前報廢。

 

微生物、病原體含量高,不加處理,直接施用或棄置,可能會污染食物鏈。

 

惡臭污染環境,同時向大氣排放溫室氣體(是二氧化碳的20倍)。

 

超細粉末,在熱干化和處理過程中存在較大的危險。

 

含有重金屬,如果不加控制施用,可能污染土地,造成不可逆的耕地退化;

 

目前污泥的危害還鮮為人知,常常被非法取用,造成土地的重金屬積累超標、土地板結,人類居住環境和食物被無意中污染和破壞。

 

歐共體將污水廠和自來水廠污泥劃為特殊垃圾”(不是危險垃圾”),必須具有資格的企業按照規定的程序進行妥善處理,不得棄置。

 

 

13  污泥有利用價值嗎

 

污泥因為主要成分包含有機質和礦物質,因此可以用來產生肥效,改良土壤。

 

污泥的有機質具有一定的熱值(22003000大卡/公斤·干污泥),因此經過處理后,可以作為低熱值的燃料加以利用。

 

由于其含有大量的無機質,在處理后也可以作為建材的原料。

 

毫無疑問,以上三種現有的利用途徑均要求這些利用在經濟上是可行的,在衛生方面是安全的。

 

 

14  我國污泥現在是如何處置的

 

我國的污泥目前絕大部分是棄置或填埋的,只有極小量的進行干化后用于制作混合肥。

 

由于我國的填埋場標準實施較晚,舊的填埋場接納污泥,可能造成大量的污泥污染物隨滲濾液從地表進入深層,甚至威脅地下水和江河湖海。

 

無規則的棄置仍是主要消納途徑,其中一小部分進入了農田,這些棄置無論在近期還是遠期都將成為地表水和地下水的潛在污染源。

 

 

15  污泥是否會造成二次污染

 

污泥是一種污染治理工藝的副產物,這種副產物富含微生物、病原體、病毒等,具有較強的污染性質。

 

污泥如果處置不當,其污染傳播的途徑是很廣泛的。

 

首先,污泥的含水率極高,除了一部分自然蒸發到空氣中外,大部分將滲入地表土層,并在雨水等的沖刷下進入地表水系統或影響地下水,污泥中的污染物將沿著這兩種途徑進行傳播。

 

其次,沒有進行衛生化的污泥進入農田以至菜地,可能直接威脅人類的食物鏈。

 

第三,污泥散發惡臭,可能影響相當大的一片周邊環境。排放的氣體是污染嚴重的溫室氣體。此外,污泥的數量龐大,儲運這些污泥需要較大的空間和很多的工具,這些空間和工具都可能被污染,要做到與其它接觸食物鏈的世界有效隔絕有一定難度。

 

 

 

16  污泥具有肥效嗎

 

根據國內專家們的研究,污泥的肥效對比典型的農家廄肥是明顯占優的:


 

 

17  為什么說污泥農用是最佳出路

 

污泥農用乃是污泥最終處置手段中的最佳選擇,這不僅是污泥的有機質含量決定的,也是其龐大的數量和增值潛力所決定的。

 

已經施用過多化肥的土地變得越來越貧瘠,土地的良性循環被破壞,只有大量輸入有機質,才能夠改良土壤,對于此目的,污泥是一種廉價、理想的來源。

 

當然,污泥中重金屬的含量對于農用有著重要影響。值得注意的是,隨著工業污染治理的加強,流入市政管網的未加處理的工業污水越來越少,這樣對于控制污泥的重金屬含量,使之能夠達到農用的安全級別,已經是可以期待的了。

 

污泥農用事實上也包含林業、花卉業等,那些與人類食物鏈無關的綠色產業,可以提供給污泥的產品極好的出路,并具有較好的價格空間。

 

只有農用出路所提供的潛在價格空間可以覆蓋污泥處理所需的大部分成本,焚燒和填埋目前的成本對于本來就資金短缺的污水處理廠來說負擔較大。

 

 

18  污泥堆肥的意義何在

 

污泥堆肥是一種有效的污泥處理方式,它利用適當的菌種和機械翻動,使污泥在一定長的時間里(幾天到十幾天)產生發酵、升溫并熟化,通過溫度的作用可以有效殺滅污泥中的有害微生物和病原體,很大一部分水份得到蒸發,從而獲得符合農用要求的有機肥。

 

這一做法的優點是不耗用大量的熱能,同樣可以達到減量的目的,設備投資相對不高。缺點是時間長,占地面積巨大,需要很高的投資才能避免惡臭污染環境。這種方法在處理大規模的市政污泥時有一定限制。

 

 

19  污泥農用有什么規定要遵守嗎

 

污泥農用必須遵守一個前提:只有經過熱干化或生物堆肥、化學穩定化處理的污泥才能施用。干化廠或堆肥廠必須對所出廠的污泥進行例行檢測,除了保障農用產品必須具備基本的肥效外,并對所有的檢測結果、施用目的的保留完整的記錄;同時,使用者應該在專家的指導下定量施用,并定期對土壤進行抽樣檢測,以確保施用的效果以及土壤不會發生逆向變化。同樣,污泥農用必須對種植的作物、重金屬的含量作出完整的記錄以資比較。

 

 

20  污泥能否焚燒

 

污泥具有一定的熱值,但是遠遠低于煤炭。污泥的焚燒必須首先進行干化或半干化,在引燃時添加少量輔助燃料,其后可以達到自燃。采用先進的熱交換系統,可以依靠污泥焚燒所產生的熱能進行干化,其熱量可以滿足大部分甚至全部干化的需要。未經干化或半干化處理的污泥焚燒由于過多的水份將難以點燃,其熱量平衡為負數,即必須添加燃料才能維持焚燒。

 

燃燒種類

發熱量(kJ/kg)

百分比(%)

煤炭

33000

100

焦炭

31500

95.5

褐煤

24000

72.7

木材

19000

57.6

泥煤

18000

54.5

初沉污泥

10715-18920

32.5-55.1

二沉活性污泥

13295-15215

40.3-46.1

混合污泥

12005-16957

36.4-51.4

 

 

21  污泥的填埋有哪些問題

 

脫水泥餅直接填埋本身是對資源的嚴重浪費,此外,還可能對填埋場形成諸多困難:

 


填埋場一般是一層垃圾一層覆土,然后進行碾壓,以確保更好的空間利用。污泥的高含水率、高粘度經常使得碾壓機械打滑甚至深陷其中,給填埋操作帶來困難。


污泥的流變性使得填埋體易變形和滑坡,成為人為的沼澤地,給填埋場帶來極大安全隱患。


污泥的高含水率大大增加了填埋場滲濾液處理量,由于污泥細小,經常堵塞滲濾液收集系統和排水管,加重了垃圾壩的承載負荷,給填埋場安全和管理帶來困難。清理收集系統的費用極為昂貴。


填埋資源有限,必然導致填埋成本的上升。


 

22  污泥填埋是否有含水量和有機質含量的限制

 

考慮到污泥是一種資源,一些國家開始限制污泥的直接填埋,填埋成本的上升,引發了人們深度處理污泥、減量和資源化的市場需求。

這些擬議中的限制包括:污泥填埋的含水率必須小于40%;有機質含量低于30

 

 

23  污泥綜合利用的出路還有哪些

 

除了土地利用、焚燒、填埋以外,污泥最終處置的資源化利用方案還在不斷嘗試中。

其中包括:

?干化后制造水泥;

?干化后制磚;

?干化后鋪路;

?干化后作為填埋場的覆土;

?半干化后催化裂解制造燃油;

 

 

24  我國對污泥處置的政策是什么

 

根據現行的《城市污水處理及污染防治技術政策》:

 

5、污泥處理 

 

5.1、城市污水處理產生的污泥,應采用厭氧、好氧和堆肥等方法進行穩定化處理。也可采用衛生填埋方法予以妥善處置。

 

5.2、日處理能力在10萬立方米以上的污水二級處理設施產生的污泥,宜采取厭氧消化工藝進行處理,產生的沼氣應綜合利用。日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設施產生的污泥,可進行堆肥處理和綜合利用。采用延時曝氣的氧化溝法,SBR法等技術的污水處理設施,污泥需達到穩定化。采用物化一級強化處理的污水處理設施,產生的污泥須進行妥善的處理和處置。

 

5.3、經過處理后的污泥,達到穩定和無害化要求的,可農田利用;不能農田利用的污泥,應按有關標準和要求進行衛生填埋處置。

 

據悉,新的政策法規正在積極制訂中。

 

 

25  國際上污泥處理的主要趨勢是怎樣的

 

各國根據其地理環境和土地資源狀況,制訂有不同的方針。

 

日本由于土地極為狹小,采取全部焚燒的策略,這種不惜代價的焚燒,是其經濟發達程度可以承受的。

 

歐共體將污泥解釋為一種資源,因此其導引要求各國從資源利用的角度去鼓勵農用,限制填埋,鼓勵一切形式的能源利用。各國根據自身的地理條件,采取的政策多有不同。德國多采取干化、半干化后焚燒,使用大量森林垃圾等作為補充能源。意大利旅游資源極為重要,限制焚燒,鼓勵減量,因此多為干化后填埋或做建材。法國、西班牙都在積極推行干化減量和鼓勵農用的政策。

 

總之,污泥減量的必要性是其中的主要經濟因素,干化則是主要的技術手段和趨勢。

 

 

26  目前我國解決污泥問題的難度在哪里

 

我國污泥的問題只在近期才顯得突出起來,其中主要的難度在于:

 

立法:關于污泥的立法明顯滯后,對污泥的生產者來說,尚沒有切實的緊迫感;

 

處置資源的有價化,由于污水廠、填埋場的所有者和經營者常常是同一個主體(國有),無法反映市場規律;

 

環保政策事實上的一刀切(如禁止用煤,不論是否排放達標),導致處理成本急遽上升,使得干化項目的處理成本極為昂貴;

 

經營機制和管理機制的分離、企業化運作模式的完善尚需時日。

 

 

27  污泥減量處理方式有哪些

 

最有效的減量方式是熱干化,可以將含水率從70%降到10%以下。事實上,根據最終處置的需要,污泥最終含固率可以在60%-95%之間變化,此時,污泥的減量超過60%,從成本上和安全性上更為合理。

 

最廉價的減量方式是堆肥,利用污泥自身有機質的發酵產生的熱量進行蒸發,可以將含水率從70%以上降到30%以下。但由于占地巨大和臭氣處理難度,在效率上明顯低于前者,對于大城市來說難以應用。

 

最徹底的減量方式是焚燒,減量至原濕泥體積的15%以下。但這也是最昂貴的處理方案,一般來說必須與熱干化并行考慮。

 

 

28  為什么說污泥處置的資源有限

 

污泥處置的資源主要指填埋場和農用土地。其它有助于減量、以及協助實現處置目標的處理手段也都可以視為資源,包括焚燒爐、干化廠、堆肥廠等。

 

對于任何國家來說,將城市周邊的土地用于填埋,就是資源的損失。污泥這種物質顯然不適合遠途運輸至無人的荒漠地帶,在人口稠密地區,土地資源的永久廢棄的經濟價值問題已經突出地暴露出來。一些城市的填埋場因為種種原因已經開始拒收污泥,這就是一個信號。污泥可能占用的填埋場資源甚至比城市固體垃圾為多,關鍵在于其高含水率性質,使得填埋場資源的利用效率降低。

 

 

29  為什么污泥的處置必須收費 

 

同等規模的處理能力,焚燒廠動輒投資數億,干化廠數千萬,堆肥廠也要上千萬,連同運行成本(熱能、電力、人員等),污泥的最終處置必然要產生一定的代價。

 

污泥的無序處置——棄置,是對市場規律的背離,也是對環境最大的破壞。如果要停止棄置,首先必須建立所有處置資源的合理收費制度。

 

 

30  污泥的處置成本都有哪些

 

典型的污泥處置可能產生以下成本:

填埋:濃縮->脫水->干化->運輸->填埋費

焚燒:濃縮->脫水->干化->運輸->焚燒費->運輸->填埋費

堆肥:濃縮->脫水->運輸->堆肥->運輸

建材(水泥、制磚等):濃縮->脫水->干化->運輸->處理費(或免費,以代替黃土)

 

 

31  污泥的合理處置將多大程度影響污水處理費

 

由于污泥的處置涉及一系列的成本支出,而其合理處置的責任首先從污泥的生產者——污水處理廠開始,因此,污水處理廠既有合理處置的責任,也有收取一定費用的權利。

 

在已往的污水處理義務中,已經規定到污水處理廠必須完成到污泥的脫水。接下來的處置,主要有干化/堆肥、運輸、焚燒、填埋費等支出。

 

根據地區、能源成本、最終處置資源的分布、處置方式的不同等多種因素,新增加的成本折算到每噸污水處理量上,可能在0.15-0.30元之間(天然氣),采用廢熱和廉價能源,這個數字可望降低到0.10元以下。

 

 

32  污泥處置方式的經濟性如何

 

按處理和處置成本進行排隊,同時考慮其全部處理過程符合最終處置的條件,從優排序如下:

 

農用,包括花卉/綠化/大田(堆肥或干化后制作有機肥出售)

 

熱能利用,給焚燒爐或聯合發電裝置焚燒,灰渣填埋

 

建材,干化后用于燒制建筑材料,有機質被熱能利用,無機質成為基材,可以部分代替黃土制磚

 

填埋,未加任何利用,干化減量后或未加處理直接填埋

 

 

33  我國污泥處置的根本性條件有哪些

 

污泥處理和處置的第一要素是建立收費制度。環境屬于所有的公民,公民有義務承擔其保護和治理的義務。

 

污泥的處置必須以立法形式公布和監督執行。無論廢物的種類如何,其排放和處置根據各地區的經濟發達狀況,必須制訂統一的標準(重量)收費,并將收費用于專項污染物的治理和處置。

 

完成環境治理的企業化進程,并將污染物治理的全部責權利按照市場競爭的原則進行分配,其法人必須承擔污染物治理的全部經濟和法律責任。

 

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