引论:我们为您整理了13篇工业污泥处理的主要方法范文,供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源,期望它们能够激发您的创作灵感,让您的文章更具深度。
篇1
2合成氨工业的水污染治理技术研究
合成氨企业的污水主要来自造气、脱硫、压缩、变化、脱碳、合成以及甲醇车间的污水等,笔者通过对大量相关文献的深入研究发现,CASS工艺法是现今使用最多的方法之一,其水污染治理效果较理想。下面我们对其进行具体分析。
2.1CASS工艺法CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)工艺法,即循环式活性污泥法,它是由Goronszy教授开发出来的,是SBR工艺的一种新的形式,此方法从1970年就开始在国外研究并利用。CASS工艺法一般分成三个反应区,分别为生物选择器、缺氧区和好氧区,区域的容积之比为1:5:30。它将主反应区中的部分剩余污泥回流到生物选择器中,然后在运作方式上的沉淀阶段不进水,使排水的稳定性得到保障。生物选择器可以加速可溶解性底物的去除,有机物的水解速度也提高了。并且扩大了兼氧区,使得在厌氧的条件下污泥中的磷能充分的释放出来,防止污泥膨胀。
2.2合成氨工业的水污染治理工艺路线由于合成氨工业中的污水悬浮物和氨氮的含量较高,并且在甲醛车间还包含甲醛废水,废水的可生化性较好,所以我们采用“自然沉淀+CASS生物反应池”结合的工艺技术路线,在去除悬浮物和有机物的同时,脱氮功能也有所加强。工艺流程首先,合成氨企业工厂车间中排放的不达标污水通过加压泵和污水管道分别送入污水处理站,经过沉淀池去除较大的悬浮颗粒等杂质,然后进入调节池,这里主要进行水量和水质的调节,通过污水泵将污水代入CASS池中进行生物化学处理,这道工艺主要去除氨氮、硫化物等污染物。经过处理后的污水排出CASS池进入监控池,这时检验污水是否合格,一旦污水达标便可以直接和排放的清洁水混合到一起后排出工厂外;若不合格则需要继续循环,利用提升泵抽回调节池重新处理污水,直至达标。在CASS池中产生的剩余污泥利用污泥泵打入污泥浓缩池,然后经过板框压滤机把污泥进行脱水形成泥饼,最后污泥外运用作农业肥料。综上所述,笔者相信在政府的扶持和相关专家的指导下,合成氨企业能够处理好合成氨生产过程中的水污染治理问题,寻找合适的排污方式,确保合成氨工业的可持续发展,达到良好的环境效益、社会效益和经济效益。
篇2
我国正处在经济高速发展的时期,城镇化的步伐加快,城市污水排放量增大,在这种背景下,合理地开发适合城市综合污水处理的技术和工艺,不仅能缓解城市水资源短缺的现状,同时维护生态环境,将对人类社会和经济具有深远的历史意义及现实意义。
1.城市综合污水处理的概念
城市综合污水是指纳入城市污水系统的生活污水、医疗污水和工业废水的混合污水。污水直接排入自然河流,污水中的总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等有机污染物以及种类繁多的各类重金属会污染河流。随着经济社会发展较快,许多地方治污规划滞后,市政设施薄弱,无生活污水处理系统,在人口密度大的地区,河流污染愈趋严重,河流的稀释净化作用已大为削弱,超出了河流的自净界限。
近几年来,伴随着科学技术的不断提高,污水处理工艺有较大的发展,通常来说城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理,处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等富营养物质,然后再利用污水处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物,方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水呈胶体和溶解状态的有机性污染物质,目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型,工艺为一、二级可以混合处理,有的部分已达到三级混合处理,如缺氧好氧生物脱氮除磷法、缺氧-厌氧-好氧-生物脱氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化沟法、生物模法等。这些工艺的特点是促使化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、酚等有机物进一步降解。为了更好地去除污水氮和磷,又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种(主要为聚磷菌)在缺氧-厌氧-好氧处理过程中(特别在好氧过程中)需要大量吸氧以供生长的原理,从而降低污水中磷氮含量,使污水在这一过程中达到三级处理,最终使综合污水达到国家排放水体的标准,所剩污泥可以进行浓缩、消化、脱水、堆肥或农用填埋而最终处置。
2城市综合污水处理的分类
由于污水种类繁多,性质各异,故各污水处理策略上也有很不相同。
2.1生活污水
通常以城市生活污水为主的污水处理,只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的要求,可以满足工业循环冷却和家居如厕所等用水的要求,达到中水回用的目的。此类污水处理中,尤其以膜生物反应器污水处理技术最为突出。膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥的二次沉淀池进行固液分离,达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。采用复合式膜生物反应器工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究,结果表明经过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准(CJ25-1-1989)S 要求。
2.2医院污水
医院污水是医院或其它医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水,具有潜在传染性和急性传染性。其中含有多种微生物和传染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆核菌等病毒,被列为国家HW01号危险污染物,如不经处理直接外排,病菌将通过水、土壤和大气传播,对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后,水质已经改善,细菌含量也大幅度减少,但细菌的绝对数量仍很可观。因此,医院污水以病毒细菌危害为主,应将消毒作为主要处理手段。
目前,医院污水的消毒处理方法主要有氯化物消毒剂消毒法、过氧化物消毒剂(过氧化氢、过氧乙酸、臭氧和二氧化氯)消毒法、紫外线辐照消毒法等。
2.3工业污水
工业污水的水中由于含有大量的金属离子,如汞、铬、镉等,以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色,污染性很强。如果工业污水直接进入水生态系统中,微生物不但不能降低重金属的浓度,相反还能富集、放大其效应。据研究表明,重金属进入生物体后,能积累在某器官中造成累积性中毒,最终危害生命。
污水中污染物有的恶化水质,危害水生物,危害农业;有的使人慢性中毒,破坏人体的正常生理过程,其中重金属对人体危害最大,甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别,因此,对工业污水的有效治理,需要因地制宜,具体情况具体分析,以适宜的水处理技术与具体的工业碱污水处理设备相结合,才能有效地降低工业污水中的毒害原素。最为有效的方法为工厂内将污水直接净化,即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的污水处理方法。现在,工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。
2.4污泥处理
污泥是污水处理后的附属品,是一各特殊垃圾,是一种由有机残片、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。随着我国污水处理量和处理率的提高,污泥的处理量也日趋增大,如果不及时以妥善处理和处置将造成堆放和排水区周围环境严重的二次污染。目前污泥的处理方法主要有:
2.4.1卫生填埋
该方法操作相对简单,投资费用较小,适应性强,但是侵占土地严重,存在潜在的土地污染和地下污染,缩短填埋场的使用年限。
2.4.2污泥农用
该方法投资少,能耗低,有机部分可转化成土壤改良剂成分。但是直接农用存在重金属污染和病原体、难降解有机物对地表水和地下水的污染。
2.4.3污泥焚烧
该方法能彻底无害化,杀死病原体,最大限度地减少污泥体积。但需要的设施投资大,处理费用高。添加燃烧会产生剧毒物质。
2.4.4污泥堆肥
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1.城市综合污水处理的概念
城市综合污水是指纳入城市污水系统的生活污水、医疗污水和工业废水的混合污水。污水直接排入自然河流,污水中的总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等有机污染物以及种类繁多的各类重金属会污染河流。随着经济社会发展较快,许多地方治污规划滞后,市政设施薄弱,无生活污水处理系统,在人口密度大的地区,河流污染愈趋严重,河流的稀释净化作用已大为削弱,超出了河流的自净界限。
近几年来,伴随着科学技术的不断提高,污水处理工艺有较大的发展,通常来说城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理,处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等富营养物质,然后再利用污水处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物,方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水呈胶体和溶解状态的有机性污染物质,目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型,工艺为一、二级可以混合处理,有的部分已达到三级混合处理,如缺氧好氧生物脱氮除磷法、缺氧-厌氧-好氧-生物脱氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化沟法、生物模法等。这些工艺的特点是促使化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、酚等有机物进一步降解。为了更好地去除污水氮和磷,又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种(主要为聚磷菌)在缺氧-厌氧-好氧处理过程中(特别在好氧过程中)需要大量吸氧以供生长的原理,从而降低污水中磷氮含量,使污水在这一过程中达到三级处理,最终使综合污水达到国家排放水体的标准,所剩污泥可以进行浓缩、消化、脱水、堆肥或农用填埋而最终处置。
2.城市综合污水处理的分类
由于污水种类繁多,性质各异,故各污水处理策略上也有很不相同。
2.1 生活污水
通常以城市生活污水为主的污水处理,只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的要求,可以满足工业循环冷却和家居如厕所等用水的要求,达到中水回用的目的。此类污水处理中,尤其以膜生物反应器污水处理技术最为突出。膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥的二次沉淀池进行固液分离,达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。采用复合式膜生物反应器工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究,结果表明经过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准(CJ25-1-1989)S 要求。
2.2 医院污水
医院污水是医院或其它医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水,具有潜在传染性和急性传染性。其中含有多种微生物和传染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆核菌等病毒,被列为国家HW01号危险污染物,如不经处理直接外排,病菌将通过水、土壤和大气传播,对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后,水质已经改善,细菌含量也大幅度减少,但细菌的绝对数量仍很可观。因此,医院污水以病毒细菌危害为主,应将消毒作为主要处理手段。
目前,医院污水的消毒处理方法主要有氯化物消毒剂消毒法、过氧化物消毒剂(过氧化氢、过氧乙酸、臭氧和二氧化氯)消毒法、紫外线辐照消毒法等。
2.3 工业污水
工业污水的水中由于含有大量的金属离子,如汞、铬、镉等,以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色,污染性很强。如果工业污水直接进入水生态系统中,微生物不但不能降低重金属的浓度,相反还能富集、放大其效应。据研究表明,重金属进入生物体后,能积累在某器官中造成累积性中毒,最终危害生命。
污水中污染物有的恶化水质,危害水生物,危害农业;有的使人慢性中毒,破坏人体的正常生理过程,其中重金属对人体危害最大,甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别,因此,对工业污水的有效治理,需要因地制宜,具体情况具体分析,以适宜的水处理技术与具体的工业碱污水处理设备相结合,才能有效地降低工业污水中的毒害原素。最为有效的方法为工厂内将污水直接净化,即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的污水处理方法。现在,工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。
2.4 污泥处理
污泥是污水处理后的附属品,是一各特殊垃圾,是一种由有机残片、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。随着我国污水处理量和处理率的提高,污泥的处理量也日趋增大,如果不及时以妥善处理和处置将造成堆放和排水区周围环境严重的二次污染。目前污泥的处理方法主要有:
2.4.1 卫生填埋
该方法操作相对简单,投资费用较小,适应性强,但是侵占土地严重,存在潜在的土地污染和地下污染,缩短填埋场的使用年限。
2.4.2 污泥农用
该方法投资少,能耗低,有机部分可转化成土壤改良剂成分。但是直接农用存在重金属污染和病原体、难降解有机物对地表水和地下水的污染。
2.4.3 污泥焚烧
该方法能彻底无害化,杀死病原体,最大限度地减少污泥体积。但需要的设施投资大,处理费用高。添加燃烧会产生剧毒物质。
2.4.4 污泥堆肥
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1.城市综合污水处理的概念
城市综合污水是指纳入城市污水系统的生活污水、医疗污水和工业废水的混合污水。污水直接排入自然河流,污水中的总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等有机污染物以及种类繁多的各类重金属会污染河流。随着经济社会发展较快,许多地方治污规划滞后,市政设施薄弱,无生活污水处理系统,在人口密度大的地区,河流污染愈趋严重,河流的稀释净化作用已大为削弱,超出了河流的自净界限。
近几年来,伴随着科学技术的不断提高,污水处理工艺有较大的发展,通常来说城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理,处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等富营养物质,然后再利用污水处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物,方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水呈胶体和溶解状态的有机性污染物质,目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型,工艺为一、二级可以混合处理,有的部分已达到三级混合处理,如缺氧好氧生物脱氮除磷法、缺氧-厌氧-好氧-生物脱氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化沟法、生物模法等。这些工艺的特点是促使化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、酚等有机物进一步降解。为了更好地去除污水氮和磷,又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种(主要为聚磷菌)在缺氧-厌氧-好氧处理过程中(特别在好氧过程中)需要大量吸氧以供生长的原理,从而降低污水中磷氮含量,使污水在这一过程中达到三级处理,最终使综合污水达到国家排放水体的标准,所剩污泥可以进行浓缩、消化、脱水、堆肥或农用填埋而最终处置。
2城市综合污水处理的分类
由于污水种类繁多,性质各异,故各污水处理策略上也有很不相同。
2.1生活污水
通常以城市生活污水为主的污水处理,只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的要求,可以满足工业循环冷却和家居如厕所等用水的要求,达到中水回用的目的。此类污水处理中,尤其以膜生物反应器污水处理技术最为突出。膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥的二次沉淀池进行固液分离,达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。采用复合式膜生物反应器工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究,结果表明经过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准(CJ25-1-1989)S 要求。
2.2医院污水
医院污水是医院或其它医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水,具有潜在传染性和急性传染性。其中含有多种微生物和传染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆核菌等病毒,被列为国家HW01号危险污染物,如不经处理直接外排,病菌将通过水、土壤和大气传播,对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后,水质已经改善,细菌含量也大幅度减少,但细菌的绝对数量仍很可观。因此,医院污水以病毒细菌危害为主,应将消毒作为主要处理手段。
目前,医院污水的消毒处理方法主要有氯化物消毒剂消毒法、过氧化物消毒剂(过氧化氢、过氧乙酸、臭氧和二氧化氯)消毒法、紫外线辐照消毒法等。
2.3工业污水
工业污水的水中由于含有大量的金属离子,如汞、铬、镉等,以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色,污染性很强。如果工业污水直接进入水生态系统中,微生物不但不能降低重金属的浓度,相反还能富集、放大其效应。据研究表明,重金属进入生物体后,能积累在某器官中造成累积性中毒,最终危害生命。
污水中污染物有的恶化水质,危害水生物,危害农业;有的使人慢性中毒,破坏人体的正常生理过程,其中重金属对人体危害最大,甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别,因此,对工业污水的有效治理,需要因地制宜,具体情况具体分析,以适宜的水处理技术与具体的工业碱污水处理设备相结合,才能有效地降低工业污水中的毒害原素。最为有效的方法为工厂内将污水直接净化,即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的污水处理方法。现在,工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。
2.4污泥处理
污泥是污水处理后的附属品,是一各特殊垃圾,是一种由有机残片、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。随着我国污水处理量和处理率的提高,污泥的处理量也日趋增大,如果不及时以妥善处理和处置将造成堆放和排水区周围环境严重的二次污染。目前污泥的处理方法主要有:
2.4.1卫生填埋
该方法操作相对简单,投资费用较小,适应性强,但是侵占土地严重,存在潜在的土地污染和地下污染,缩短填埋场的使用年限。
2.4.2污泥农用
该方法投资少,能耗低,有机部分可转化成土壤改良剂成分。但是直接农用存在重金属污染和病原体、难降解有机物对地表水和地下水的污染。
2.4.3污泥焚烧
该方法能彻底无害化,杀死病原体,最大限度地减少污泥体积。但需要的设施投资大,处理费用高。添加燃烧会产生剧毒物质。
2.4.4污泥堆肥
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随着社会经济的高速发展,污水的排放量逐年增加,而污水处理设施又不能满足发展的需要,导致大量污水直接排放到城市水体,造成河道水体污染日趋严重,成为目前重要的环境问题。为了解决水环境的污染负荷增加与治理投入有限的矛盾,应用经济高效的污水化学强化一级处理(CEPT,Chemically Enhanced Primary Treatment)技术处理污水。该技术又称化学混凝强化处理工艺,即在常规混凝处理过程中,通过提高絮凝剂(复合聚氯化铝、聚氯化铁、氯化铁)的投加量或优选絮凝剂来提高污染物去除率的过程。CEPT法净化后基本可达到国家二级排放标准[1]。目前,用CEPT法处理污染河道水质的处理厂在欧洲十分普通,国内在香港、北京、上海、广东、山东等地应用的净化厂也陆续投产[2]。
部分污水处理厂产生的污泥絮状体,未经处理任意排放,不仅对环境造成严重的二次污染,同时又是对资源的严重浪费,如果还是用传统的处置方法(土地填理、海洋排放)进行处理,相对于当今环境标准的更加严格化,显然是不符合我国提出的对工业过程实行清洁生产的要求。因此,有必要对化学污泥的特性及处置进行探讨,实践与探索化学污泥的清洁生产。
1 化学污泥的特点
污水化学混凝强化处理原理是通过投加大量的絮凝剂,使微小的悬浮固体、胶体颗粒脱稳,聚集形成较大的颗粒(含大量絮凝剂成分和污染物质);以重力沉降或溶气浮除等分离所得的固体物为化学污泥(初沉污泥),为一种含水率很高的絮状泥粒,实际上是由污水中的悬浮物、微生物与所吸附的有机物、无机物颗粒组成的极其复杂的“非均质体”的聚集体,其含固量一般在0.25%~2%之间。污泥组成十分复杂,其中有机质、氮、磷含量很高,重金属含量也很高,还含有大量的病原微生物,还含有大量絮凝剂成分(铝盐和铁盐)。污泥变异性大,水分比例极高且不易脱水,增加了处理的难度。根据实际经验,欲使污泥处理达标,其费用一般要占运行成本的40%以上[3]。如何处置大量的污泥是一个值得深入研究的课题。
2 污泥的资源化
在清洁生产的理论中没有废物的概念,污泥在传统意义上是废弃物,实际是“放错了位置的资源”,对污泥进行合理的处理,可以成为其它过程的原材料[4]。对污泥的资源化利用本身就是节约资源,为污泥处置与处理找到一条变废为宝的出路。
2.1 土地利用[5.6]
污泥资源化利用最常用的是堆肥处理,制成污泥肥料为农业和园林等应用。污泥中含有的N、P、K是农作物生长所必须的营养物质,污泥中的腐殖质是良好的土壤改良剂,施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。在国外将污泥堆肥干燥颗粒化后用于出售的复合肥己经相当普遍;珠江三角洲农民约600年前就把其塘泥用为肥料加以利用。研究结果表明,林地施用污泥堆肥后,树木的树高和树径的生长都明显高于对照树木,林地土壤得到了改良。在建设草地的过程多次施用污泥堆肥,可促进树木、花卉、草坪的生长,提高其观赏品质。
污泥的土地利用具有能耗低,可回收利用污泥中营养物等优点,是大多数国家污泥处置的主要途径之一。但随着可填埋的范围逐渐缩小,土地利用将是未来发展方向。我国是一个发展中的农业大国,土地利用将是污泥资源化利用的一个重要途径。
2.2 热值利用
污泥资源化应用于工业过程的途径主要是利用污泥所含的热值。化学絮凝污泥中含有一定量的有机成分和一定量的纤维木质素,脱水后的污泥热量约375~635kJ/ kg,经脱水干燥的污泥可用焚烧处理。将污泥按一定比例掺入适量的引燃剂(煤粉和油)、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物混合配制成“合成燃料”, 作为垃圾发电厂炉窑的辅助燃料,可以充分发挥污泥的热值。
对日处理能力较大的污水处理厂所产生的污泥,宜先采用厌氧消化制沼气。应用中温厌氧消化可以降解污泥中的有机物,杀死部分病原菌和寄生虫,从而使污泥稳定和部分无害化,同时消化产生一定量的沼气,可以作为能源回收,对节能降排有很大意义[7]。
近几年新建的污水厂开始采用污泥焚烧方法来处理污泥,在日本利用该法处置的污泥占总量的60%以上,其优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到资源化、减量化,焚烧后产生的热量也可充分利用,具有应用前景。
2.3 作建筑材料
将污泥与粘土、改性剂、水泥等胶凝材料混合固化成建材制品或铺路。国内用河底泥通过调节配方制得轻质砖,经过检测,产品的物理特性基本上可以达到烧结普通砖的技术要求。底泥制砖使得As和重金属变得稳定,成品中重金属的浸出率相对于原料而言大大降低,因此不会对周围环境造成影响;同时底泥制砖能减少资源的消耗,使自然泥土资源的使用期得到延长,也避免了建设新的堆场和补偿地的耗费。
另我公司对含水率80%的脱水污泥进行添加石灰干化试验,试验结果显示,按每吨干污泥投加1吨石灰的比例,能使污泥含水率降低至40%,投加入石灰后有机质含量降低约50%,微生物及大肠杆菌全部死亡,泥饼臭味减少。干燥后的污泥石灰含量高,然后用于烧制水泥或市政用砖等建筑材料,优点是有效利用污泥自身的热值,减少烧制时燃料消耗。但污泥在制建材前必须脱水,机械脱水成本较高,其应用还要进一步研究。
2.4 制备环保材料
用矿化污泥可制备用于回收水表面溢油的吸附剂,且效果相当显著。从污泥中提取出微生物絮凝剂,不仅可用于油水分离,还可用于去除污水中的悬浮物、有机物。污泥能作为粘结剂将无烟粉煤加工成型煤,污泥可改善高温下煤内部孔结构,降低灰渣中的残碳,污泥热值也得到充分利用。
污泥热解的衍生材料可以作为很好的吸附剂。以污泥为原料,利用活化方法制备活性炭吸附剂,现已取得了较好的处理效果,以污泥制备吸附剂来脱除烟气中SO2,不但为燃煤烟气SO2的处理提供了一条新途径,对于废物的资源化利用,实现“以废治废”具有重要的意义。
电镀、矿冶、化工、制革等行业每年要排放大量的重金属废水,而目前处理重金属废水最好的方法是吸附法,具有可回收有价金属、选择性好、污泥量少等特点而倍受亲睐,但吸附剂的价格高制约了吸附法的应用。将污泥炭化后制得的污泥吸附剂可作为一种新型廉价吸附材料,对废水中的Pb2+、Cr6+、Cr3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子具有较强的吸附性能[8.9]。
2.5 回收化学絮凝剂
铝盐和铁盐是污水化学混凝强化一级处理以及自来水厂水处理、工业用水处理最常用的絮凝剂。化学絮凝污泥中的主要成分是氢氧化铝和其他金属氢氧化物、有机质和硅酸盐,铝的含量接近低品位铝钒土矿,是一种重要的铝再生资源。作者应用东莞市某水质净化厂的脱水化学絮凝污泥为原料,开发一种回收铝来制备絮凝剂的新技术,可回收污泥中约90~95%铝盐,铁盐的再生率最高可达70%~85%,制成具有絮凝效用的净水剂,回用于污水处理中;回收铝盐和铁盐后的泥饼制备具有较强的吸附性能的吸附剂。该新技术在资源化利用的同时达到减量化、无害化,实现了污水化学混凝强化一级处理中污泥零排放,达到工业生产过程中的清洁生产。
3 污泥的无害化
污泥无害化的方法主要有焚烧法、消化法、湿法氧化法、生物除臭法、热干燥法等。污泥无害化处理目的是降解污泥中的有机质,稳定重金属离子,进一步减少污泥含水量,杀灭污泥中的细菌、病原体,消除臭味等。污泥中含有一些有毒物质无法直接资源化利用,应先对其进行无害化处理。
污泥焚烧是污泥无害化处理中最为有效的方法,通过焚烧可以将污泥中含有的病原菌及寄生虫卵全部杀死,并且可以使污泥的体积大大减少,但这种方法的投资和运行费用相当高,焚烧过程中会产生有毒尾气,烟尘(固体粉尘)和尾气含有重金属造成污染扩散,限制了它的使用范围。
4 污泥的减量化
污泥减量化技术是指在保证污水处理效果的前提下,借助于物理的、化学的和生物的方法使活性污泥处理系统向外界排放的污泥量减至最少,从根本上达到降低污染的目的。污泥减量化必须引入“清洁生产”的概念,从源头开始治理是清洁生产的重要思想,目的要求在生产过程中尽可能少地产生污染物质。
通过工艺改造,降低工艺单元污泥产率。在污泥处理过程中延长曝气时间或提高曝气池中的溶解氧浓度,可活化CEPT污泥,后回流到曝气池,可以使总的污泥产量减少40~53%。实现从源头上减量化,但是这种方法的缺点是造成动力费用的增加。
超声波水处理技术是在超声波作用下,在液体中发生空化现象,将产生大量空化气泡,气泡破灭产生的强大水力剪切力使污泥絮体被破碎成小的碎块,可以压碎细胞壁、释放细胞内含物,使污泥中颗粒态COD转变为溶解态COD,可达到减少污泥量的作用。
应用臭氧可以削减50%左右的污泥量,同时可以提高污泥的沉降性能。依据臭氧污泥减量原理,作者尝试以过氧乙酸(PAA)与Fenton试剂为氧化剂,研究了它们对污泥的降解性能,都有一定的减容效果。相比而言,Fenton试剂对污泥的减容效果更为显著[10]。
采用专用深度脱水处理设备和专用脱水剂配合使用,对污泥进行深度脱水处理,实现了将含水率85%以上的污泥脱水到含水率40%~60%的效果,污泥体积大大减少,脱水后的污泥可以粉碎,便于填埋和多方面的资源化利用。
5 结语
污泥的处理与处置必须严格遵循“减量化、无害化、资源化”的原则,把污泥“减量化”作为工作重点,将“无害化、资源化”作为未来工作的方向,改变传统思路,树立科学发展观,引入清洁生产的理念,实现污泥综合利用,才能从根本上解决污泥对环境的污染。
参考文献
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篇6
引言:
我国城市污水处理厂和工业污水处理厂站中所用污泥机械脱水机的品种名目繁多, 大体有转鼓真空过滤机, 板框压滤机, 又分人工、半自动和自动板框压滤机多种, 辊压转鼓脱水机, 叶片式滤机, 带式压滤机, 离心脱水机等多种。
8 0 年代以来, 由于带式滤机有其优越性,我国城市和工业部门纷纷引进国外产品, 至1 9 8 5 年前后我国工业和城市部门消化吸收, 又制造了自己的产品。同时又以日处理1 0t 干污泥( 绝对干的) 量的不同污泥脱水机。带式滤机具有建设投资者, 耗用钢材较少, 装机动力容量少等特点, 并且使用稳定,污泥脱水处理成本较低等优点, 目前在城市和工业污水处理中的污泥脱水中广为应用, 另外, 离心脱水机也有体积小, 建筑面积小, 投资低等优点, 估计今后会在应用中显示其优越性, 但目前尚处于研制阶段。
污泥机械脱水的难点
初始污泥的含水率一般在96%~ 98%, 剩余活性污泥的含水率在99. 5%~ 99. 8%, 其水分一般由表面吸附水、间隙水、毛细结合水和内部结合水组成[9] 。经过浓缩作用和机械脱水后, 污泥的含水率仍高达70%~ 80%, 解决不了污泥干化时消耗大量能量的问题。国内外学者针对污泥脱水后含水率仍较高这一问题进行了大量研究, 田禹等通过真空过滤法测量比阻发现, 当污泥的含水率小于97%后, 污泥的比阻显著增大; 何培培等对污泥进行水解酸化实验、超声波法和离心法研究, 结果表明污泥的脱水性能受到污泥黏液层的可溶性蛋白质和蛋白质多糖影响; 董辉等认为污泥的颗粒大小会影响污泥的脱水性能; Houg hton 等的实验研究表明一定含量的胞外聚合物( EPS) 能提高污泥的脱水性能; U rbain 等的研究结果表明EPS 的含量与污泥的容积指数成正比; 而Pox on 等的研究则表明EPS 对脱水性的影响并不明显; 倪丙杰等认为当EPS 中的碳水化合物和蛋白质质量增加时, 污泥脱水性能变好, 但随着类脂的增加, 脱水性能变差。
上述研究结果表明当污泥的含水率较低时, 污泥中的固体物质可能会吸附在一起, 使其中的内部结合水的量变多,同时固体颗粒变大, 影响到污泥的过滤; 污泥中的有机物和微生物含量也会影响污泥的脱水, 当有机物含量较多时, 微生物的生长繁殖迅速, 胞外聚合物的含量增加。由于胞外聚合物是菌胶团之间连接的媒介, EPS 含量的增加使得菌胶团结构更加稳定, 而菌胶团是污泥网状结构的基础, 也就是使得污泥的网状结构更加稳定, 其中包含的水量增多, 并且较难脱去, 造成浓缩作用和机械脱水只能去除部分间隙水、表面吸附水和毛细结合水, 造成处理后的污泥含水率仍然较高, 因此污泥机械脱水的难点在于如何去除其余的毛细结合水和内部结合水。
机械脱水前处理方法
针对污泥的部分结合水较难用机械方法脱去这一难题,国内外学者经过大量的试验和研究, 提出了以下几种提高污泥机械脱水性能的前处理方法, 具体包括: 物理法、化学法、生物法。
1.物理法
物理法主要是通过物理的方法改变污泥的结构或者破坏污泥中微生物细胞, 降低污泥与水的结合作用, 从而释放出部分内部结合水。传统的物理法包括: 添加粉煤灰等物质、热处理法、冷冻法等。由于传统方法的技术比较成熟,在此就不做介绍了, 本文主要介绍几种新兴的方法, 如磁场法和超声波法。
超声波能在一定程度上有利于污泥的脱水是因为超声波使污泥中的菌胶团结构和微生物的细胞膜破坏, 改变了污泥的结构, 同时污泥中的内部结合水和吸附水变成自由水, 从而使得污泥的脱水性能有了很大的提高; 但是高强度、长时间的超声波处理可能会完全破坏菌胶团的结构, 使微生物中的黏性物质流到污泥中, 增加了其黏性, 还可能使污泥颗粒的比表面积过大, 吸附水量变多, 进而恶化了污泥的脱水性能。因此, 在实际应用过程中应选用适宜的超声条件, 如在低强度、短时间的超声处理下进行。
2.化学法
化学法主要是通过向污泥中添加絮凝剂改变污泥的絮凝特性来影响污泥的脱水性能, 化学絮凝剂按照试剂的化学组成可分为无机和有机絮凝剂; 按分子量的大小可分为普通絮凝剂和高分子絮凝剂, 其作用机理主要有压缩双电层、吸附架桥、网捕和卷扫作用。
当单独使用普通无机絮凝剂时, 污泥的絮凝效果不好且成本较高, 所以目前对无机絮凝剂的研究主要集中在聚复合铁盐、聚复合铝盐、聚复合铁铝盐等高分子无机絮凝剂上。文献[ 22- 24] 的研究结果表明, 使用铝盐、铁盐单独聚合或者不同阳离子之间聚合得到无机絮凝剂能提高污泥的过滤脱水性能。对于有机絮凝剂而言, 虽然合成高分子絮凝剂的絮凝效果较好, 但在使用后不易被微生物降解, 为污泥的后续处理带来困难, 因此, 部分学者把研究重点放在了改性天然高分子絮凝剂的研究中, Ca ldwel[ 25] 最早用阳离子淀粉和正磷酸通过热反应得到两性型改性淀粉天然高分子絮凝剂, 国内对此研究的起步较晚, 主要集中在对淀粉、木质素、壳聚糖的改性研究上。文献[ 26- 28] 主要介绍了我国改性天然高分子在非离子型、阳离子型、阴离子型和两性离子型上的发展, 从中可以得出改性天然高分子絮凝剂的研究重点是阳离子型和两性离子型絮凝剂。
3. 生物法
生物法主要是利用某些微生物的代谢产物能产生高效絮凝作用或者利用微生物的还原作用。国内外现在对生物法的研究主要包括向污泥中加入微生物絮凝剂、生物沥浸等。
结束语:
污泥机械脱水前处理方法能改善污泥的脱水性能, 决定了它在污泥机械脱水中具有十分重要的地位, 尤其物理法和生物法能使污泥的含水率降到45%~ 65% 左右, 并且不会造成二次污染, 使得它们成为污泥机械脱水前处理中较好的方法。然而, 仍有许多方面需进一步研究。
1.�磁场法和超声波法研究重点应集中在作用时间和作用强度的选择上, 其中磁场法应在低电磁强度、长时间的磁场处理条件下进行; 超声波法则在低强度、短时间的超声处理条件下进行。
2.�微生物絮凝剂法的研究重点应集中在新的絮凝剂菌种培养及菌种培养条件优化上; 生物沥浸的作用机理尚未明确,应着重研究其作用机理, 同时还应开发新的生物前处理方法。
3.�污泥的机械脱水是一个复杂的过程, 影响其脱水过程的因素很多, 如pH 值、有机物含量、粒径分布、含水率等, 这些因素之间相互影响, 使得单一使用某一种方法, 很可能达不到理想的效果, 所以未来的发展方向是各种方法之间的联用,以达到最好的脱水效果。
参考文献:
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工业固体废弃物的定义及分类
工业固体废物指再生产、经营活动中产生的所有固态的、半固态和除废水以外的高浓度液态废物,产品的生产过程就是废物的产生过程。
工业固体废物按危害状况可分为一般工业固体废物和危险废物。一般工业固体废物包括粉煤灰、冶炼废渣、炉渣、尾矿、工业水处理污泥、煤矸石及工业粉尘等;危险废物指易燃、易爆,具腐蚀性、传染性、放射性有毒有害废物,除固态废物外,半固态、液态危险废物在环境管理中通常也划入危险废物一类进行管理。工业固体废物以产生的行业划分主要包括:冶金废渣,采矿废渣,燃料废渣,化工废渣,放射性废渣,玻璃、陶瓷废渣,造纸、木材、印刷等工业废渣,建筑废材废渣,电力工业废渣,交通、机械、金属结构等工业废材,纺织服装业废料,制药工业药渣等,食品加工业废渣,电器、仪器仪表等工业废料。
深圳工业固体废弃物排放基本情况
1、2012年,深圳市生活垃圾处理量为489.84万吨,无害化处理量为465.98万吨,无害化处理率为95.13%。主要采用焚烧和卫生填埋方式处理,基本做到日产日清。深圳市现已建成并投入运营的垃圾无害化处理场(厂)共有9座,其中:卫生填埋场3座,垃圾焚烧发电厂6座。(如图一)
2、深圳市在建工程排放的余泥渣土约2500万立方米,其中,装修、装饰和改造工程产生的建筑垃圾约1000万吨(660万立方米)。主要处理方式为填埋,回填利用和综合利用等,建筑垃圾(不含工程弃土)综合利用率为35%。全共有12座余泥渣土处理设施。
3、深圳市工业固体废物产生总量为136.5034万吨,综合利用110.2431万吨,无害化处理处置25.3533万吨,处置利用率为 99.14%。主要来源是企业生产过程中产生的一般工业固体废物、工业危险废物。
4、深圳市工业危险废物的产生量为31.2693万吨,其中综合利用15.8362万吨,处理处置15.4331万吨,处置利用率为100%。主要有HW17表面处理废物、HW22含铜废物、HW34废酸、HW46含镍废物等35类。
5、深圳市医疗废物产生量为8718.98吨,无害化处置8718.98吨,处置率为100%。
深圳工业固体废弃物利用处置情况
2012年5月深圳市龙岗区东江工业废物处置基地建成投入使用,并取得省环保厅颁发的《危险废物经营许可证》,总处理规模24050吨/年,其经营范围包括无害化处理和安全填埋处置两大方面。由深圳市危险废物处理站有限公司负责建设的深圳危险废物焚烧处置工程已基本完成建设,并于2012年12月开始进行点火调试,该焚烧处置工程的设计规模为10000吨/年。这些危险废物处理处置设施的建成投产,进一步提升了我市危险废物处理处置能力。
严控污水处理厂出厂污泥质量,委托第三方检测机构对污水处理厂出厂污泥定期进行抽检,全年共抽检414厂次,各污水处理厂出厂污泥含水率基本都控制在80%以下,满足污水处理厂运营相关质量标准;规范污泥运输管理,污泥运输通过实行市场化运营,采取公开招投标方式,选择了专业化的污泥运输队伍,有效防止了污泥运输过程中造成二次污染;严格执行污泥转运处置联单制度,污泥运输管理严格实行四联单,并定期查验和汇总;强化污泥处置场所运营管理,加强污泥处置场运营日常巡查,督促污泥处置单位制定并执行相应的规章制度,严格执行污泥处置的操作规程,优化污泥处置工艺,最大限度减少臭气扰民(如下图表一)。
表1 2012年深圳市工业固体废物利用处置情况
固体废弃物的危害与影响
1. 污染水体:固体废弃物未经无害化处理随意堆放,将随天 然降水或地表径流入河流、湖泊,长期淤积,使水面缩小,其有害成份的危害将是更大的。固体废物的有害成分,如汞(来自红塑料、霓虹灯管、电池、朱红印泥等)、镉(来自印刷、墨水、纤维、搪瓷、玻璃、镉颜料、涂料、着色陶瓷等)、铅(来自黄色聚乙烯、铅制自来水管、防锈涂料等)等微量有害元素,如处理不当,能随溶沥水进入土壤,从而污染地下水,同时也可能随雨水渗入水网,流入水井、河流以至附近海域,被植物摄入,再通过食物链进入人体,影响人体健康。
2. 污染大气:固体废弃物中的干物质或轻质随风飘扬,会对 大气造成污染。焚烧法是处理固体废弃物目前较为流行的方式,但是焚烧将产生大量的有害气体和粉尘,一些有机固体废弃物长期堆放,在适宜的温度和湿度下会被微生物分解,同时释放出有害气体。
3.污染土壤:土壤是许多细菌、真菌等微生物聚居的场所,这些微生物在土壤功能的体现中起着重要的作用,他们与土壤本身构成了一个平衡的生态系统,而未经处理的有害固体废物,经过风化、雨淋、地表径流等作用,其有毒液体将渗入土壤,进而杀死土壤中的微生物,破坏了土壤中的生态平衡,污染严重的地方甚至寸草不生。特别指出,污泥的施用会对农业用地造成明显的影响,一方面可使土壤中重金属含量有不同程度的提高,同时使土壤中形态分布发生变化。土壤中重金属移动性增强,促进重金属进入土壤溶液,或向地下水扩散,导致地下水污染。或进入植物,在植物的根茎叶和果实中积累,并通过食物链危及人类健康。像塑料、金属和玻璃等难降解物质,它们进入土壤后,将数十年乃至数百年,完好地残留在土壤中,影响土壤的通透性,是植物难以生长,而垃圾堆放或填埋过程中,经降水淋溶,冲刷以及地表水的浸泡,则被淋出,进入土壤,致使土壤中重金属、有毒有机物以及有害微生物显著增加。露天的垃圾堆放,未经处理,或未经严格处理的生活垃圾,直接进入农田土壤,破坏了土壤的团粒结构或理化性质,使土壤的保水、保肥能力降低。
4. 侵占土地:许多城市利用大片地城郊边缘的农田来堆放日益增多的固体废弃物,使得农田面积大规模减少。固体废物不像废气、废水那样到处迁移和扩散,必须占有大量的土地。城市固体废物侵占土地的现象日趋严重,我国现在堆积的工业固体废物有60亿吨,生活垃圾有5亿吨,估计每年有1000万吨固体废物无法处理而堆积在城郊或公路两旁,几万公顷的土地被它们侵吞。我国个别城市的垃圾填埋场周围发现,地下水的浓度、色度、总细菌数、重金属含量等污染指标严重超标。
5.影响市容环境卫生
固体废物在城市里大量堆放而又处理不妥,不仅妨碍市容,而且有害城市卫生。城市堆放的生活垃圾,非常容易发酵腐化,产生恶臭,招引蚊蝇、老鼠等孳生繁衍,容易引起疾病传染;在城市下水道的污泥中,还含有几百种病菌和病毒。长期堆放的工业固体废物有毒物质潜伏期较长,会造成长期威胁。城市的清洁卫生文明,很大程度同固体废物的收集、处理有关,尤其是作为国家卫生城市和风景旅游城市,对固体废物不妥善处理,将会造成非常不良的影响
固体废弃物处理的主要技术对策
填埋处理
填埋是大量消纳城市生活固体废弃物的有效方法,也是所有固体废弃物处理工艺剩余物的最终处理方法。目前,我国普遍采用直接填埋法。所谓直接填埋法是将固体废弃物填入已预备好的坑中盖土压实,使其发生生物、物理、化学变化,分解有机物,达到减量化和无害化的目的。填埋处理方法是一种最通用的固体废弃物处理方法,它的最大特点是处理费用低,方法简单,但容易造成地下水资源的二次污染。随着城市固体废弃物量的增加,靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少,开辟远距离填埋场地又大大提高了固体废弃物排放费用,样高昂的费用甚至无法承受。
焚烧处理
焚烧法是将固体废弃物置于高温炉中,使其中可燃成分充分氧化的一种方法,产生的热量用于发电和供暖。焚烧处理的优点是减量效果好(焚烧后的残渣体积减少90%以上,重量减少80%以上),处理彻底。但是,根据美国的报道,焚烧厂的建设和生产费用极为昂贵。在多数情况下,这些装备所产生的电能价值远远低于预期的销售额,给当地政府留下巨额经济亏损。由于固体废弃物含有某些金属,焚烧具有很高的毒性,产生二次环境危害。焚烧处理要求垃圾的热值大于3.35MJ/kg,否则,必须添加助燃剂,这将使运行费用增高到一般城市难以承受的地步。
堆肥处理
将生活垃圾堆积成堆,保温至70℃储存、发酵,借助垃圾中微生物分解的能力,将有机物分解成无机养分。经过堆肥处理后,生活垃圾变成卫生的、无味的腐殖质。既解决垃圾的出路,又可达到再资源化的目的。但是生活垃圾堆肥量大,养分含量低,长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏,所以,堆肥的规模不易太大。
固体废弃物资源化
固体废弃物资源化是指采取管理和工艺措施从固体废弃物中回收物质和能源,加速物质和能量的循环,创造经济价值广泛的技术方法。固体废弃物资源化途径包括一下3个:(1)物质回收,即处理废弃物并从中回收指定的二次物质,如纸张、玻璃、金属等物质。(2)物质转换,即利用废弃物制取新形态的物质,如利用废玻璃和废橡胶生产铺路材料,利用高炉矿渣、粉煤灰等生产水泥和其他建设材料,利用有机垃圾和污泥生产堆肥等。(3)能量转换,即从废物处理过程中回收能量,包括热能和电能,例如,通过有机废弃物的焚烧处理回收热量,还可以进一步发电;利用垃圾或污泥厌氧消化产生沼气,作为能源向企业和居民供热或发电;利用废塑料热解制取燃料油和燃料气等。中国的资源利用率较低,大力推广固体废弃物资源化,在中国有着广阔的应用前景。
结论
总之,城市垃圾处理问题既是一个复杂的社会问题,也是一个纷繁巨大的系统工程,既涉及技术问题,又涉及政策管理问题。从管理的角度来说,关键是要转变传统的观念、建立新的调控管理手段和城市垃圾处理产业发展模式,真正使城市垃圾处理成为以企业为主体投资经营的经济活动,走上产业化、社会化、市场化的发展轨道。如此,才能改变传统的生产和生活方式,实现城市垃圾的无害化、减量化和资源化,达到人与自然的和谐。
参考文献
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Keywords: wastewater; Sludge; Processing; analysis
中图分类号:[TU992.3]文献标识码: A 文章编号:
0.前言
随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水处理厂的规模不断扩大,处理程度不断提高。到目前为止,全国已建成和在建的城市污水处理厂已近300座,污水处理能力为1000万m3/d。
一.城市综合污水处理的概念
近年来,伴随着科学技术的不断提高,污水处理工艺有了较大的发展,通常来说城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理,处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等富营养物质,然后再利用污水土地处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中悬浮状态的固体污染物,方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物质,目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型,工艺为一、二级可以混合处理,有的部分已达到三级混合处理,为了更好地去除污水中氮和磷,又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种(主要为聚磷菌)在缺氧-厌氧-好氧处理过程中(特别在好氧过程中)需要大量吸氧以供生长的原理,从而降低污水中磷氮含量,使污水在这一过程中达到三级处理。
二.城市综合污水处理的分类
由于污水种类繁多,性质各异,故各污水处理策略上也有很不相同。
2.1生活污水
通常以城市生活污水为例污水处理,只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的水质要求,可能满足工业循环水冷却和家居如厕等用水的要求,达到中水回用的目的。膜生物反应器(MBR)是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥法(CAS)相结合,用膜组件代替活性污泥法的二次沉淀池进行固液分离,达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。MBR具有出水水质好,容积负荷高,占地面积小,剩余污泥产量低,操作管理方便等优点。
2.2医院污水
医院污水是医院或其他医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水,具有潜在传染性和急性传染性。其中含有多种微生物和传染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆菌等病毒,被列为国家HW01.号危险污染物,如不经处理直接外排,病菌将通过水、土壤和大气传播,对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后,水质已经改善,细菌含量也大幅度减少,但细菌的绝对数量仍很可观。
2.2.1氯消毒
氯消毒常用的有液氯法和次氯酸钠法。液氯法是20世纪80年代国内最流行的方法,技术成熟,价格便宜,设备故障率和成本均明显低于臭氧法,但氯气泄漏现象时有发生,且易产生二次污染物:次氯酸钠法是20世纪90年代应用于最多的方法,设备投资少,运行费用低,安全可靠,易管理,对于药源可靠的地区在污水消毒中得到广泛应用,但消毒作用不如氯气强。
2.2.2过氧化物消毒
过氧化物消毒剂最常用的有二氧化氯和臭氧。二氧化氯与氯消毒的特性不同,它的杀菌机制主要是二氧化氯分子渗入细胞内,将核酸(DNA或RNA)氧化,以快速抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物的生存的。二氧化氯是被世界卫生组织(WHO)确认的一种高效强力杀菌剂,是国际上公认的氯系列消毒最理想的更新替代产品,为国家环境保护总局所推荐的,其最大的优点在于与腐殖质或有机物反应几乎不产生发散性有机卤物,不生成并抑制生成致癌物三卤甲烷,也不与氨及氨基化合物反应。
臭氧消毒法,臭氧是一种极强的氧化剂,杀菌效果好,接触时间短,氯的杀菌作用是渐时的,而臭氧的灭菌作用是快速、瞬时的。另外,臭氧不仅完全不产生致癌的三卤甲烷,还能有效地降解和消除污水中的色、臭、味、酚、氰等污染物,除臭脱色效果好,使水溶解增加,现在西欧国家普遍使作,但投资大,设备故障率高电耗大,费用较氯化消毒高,而且由于臭氧化学性质极不稳定,直接带了臭氧消毒的缺点,无法贮存,不易运输,臭氧消毒后水中不能维持剩余臭氧,对细菌的生长难以控制,控制和检测O3均需一定的技术,管理难度大。
2.2.3紫外线辐照消毒
紫外线辐照消毒具有广谱杀菌性、能够有效地杀灭各种病菌、细菌和原生菌,作为一种物理消毒方法,无毒性、蓄积毒性和腐蚀作物,操作简单,不加化学药剂,不产生二次污染消毒后的水无残留辐射,缺点是紫外光源寿命短,若光照强度低时,杀菌效率不高,且无后续作用,不能大规模应用。
2.3工业污水
工业污水的水中由于含有大量的金属离子,如汞、铬、镉等,以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色,污染性很强。如果工业污水直接进入水生生态系统中,微生物不但不能降低重金属的浓度,相反还能富集、放大其效应。据研究表明:重金属进入生物体后,能积累在某器官中造成累积性中毒,最终危害生命。
污水中污染无机物有的恶化水质,危害水生生物,危害农业;有的使人慢性中毒,破坏人体的正常生理过程,其中重金属对人体危害最大,甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别,因此,对工业污水的有效治理,需要因地制宜,具体情况具体分析,以适宜的水处理技术与具体的工行业减污处理设备相结合,才能有效地降低工业污水中的毒害原素。最为有效的方法为工厂内生污水直接净化,即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的用污水处理方法。现在,工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。
三.污泥处理
常用的污泥处理方法有:农业利用、卫生填埋、焚烧和投入海洋等。目前我国污泥处理仍以农业和卫生填埋为主。
3.1卫生填埋
卫生填埋优点是投资省、实施快、方法简单、处理规模大,缺点是对污泥的土力学性质要求较高,需要大面积的场地和大量的运输费用,地基需作防渗处理以防地下水污染等。填埋目前仍是我国污泥处置的重要方法之一,但是从长远看,常规填埋是一种不可循环的最终处置方式,需要大面积的土地,其应用比例将会逐渐减少。
3.2海洋倾倒
海洋倾倒是一种简便、经济的处理方法。对于那些靠近海岸的大型污水处理厂来说,将其液态污泥排海是一种方便的污泥处置方法。90年代英国、日本、美国相继使用这种方法处理污泥,但投海会污染海洋,对海洋生态系统和人类食物链造成威胁,有鉴于此,污泥海洋倾倒已受到越来越多的反对,不得在水体中处置污泥。
3.3土地利用(污泥农用)
我国是一个农业大国,无论是从经济因素,还是从肥效利用因素出发,污泥的土地利用是符合我国国情的处置方法。污泥农用从我国具体情况来说是最可行、最现实的处置方案。污泥农用可大量处置污泥,原则上只有污泥达到国家有关标准就可用于农田;污泥参与农田的自然物质循环过程,污泥中的氮、磷、钾、有机质和微量元素是良好的农用肥料,对农作物有增产作用;污泥中的有机质、腐殖质可改善土壤结构,是良好的土壤改良剂;污泥农业利用使生产费用降低,适合我国目前的经济发展状况。
3.4污泥堆肥
污泥堆肥农用的一个重要方面,它是利用污泥中的微生物进行发酵的过程。此技术早在20世纪初,在欧洲就开发研究成功,开始只被用于城市垃圾的处理,后来这种方法被引用到污泥处理施用农田。
3.5污泥焚烧
污泥焚烧后,大大减量化。另外,污泥中所含有的重金属在高温下被氧化成稳定的氧化物,是制造陶粒、瓷砖等产品的优良材料。近年来,焚烧法得到了较大的发展,和其它各法相比,焚烧法有以下几个突出的优点:1大大地减少了污泥的体积和重量,因而最终需要处理的物质很小,有时焚烧灰可制成有用的产品;2污泥处理速度快,不需长期储存;3污泥可就地焚烧,不需长距离运输;④可以回收能量用于发电和供热。
篇9
随着我国城市和工业的快速发展,工业污水和生活污水的排放量日益增多,从而导致污水中所产生的污泥量也是不断地增加,如何有效安全地处理好这些污泥,这是值得我们深入思考的问题。目前污泥处理的常用方法有焚烧、堆肥和填埋,但是这些处理方法的应用都会或多或少地受到污泥的高含水率的限制。本文就污泥脱水技术进行研究。
2.污泥分类
2.1初沉池污泥
初沉池污泥源于沉降过程。这些悬浮的颗粒(或大或小的颗粒)可以利用沉淀法分离。初沉池污泥中的挥发份含量较低(大概在55%到60%之间),易于脱水。该污泥在脱水之前,很容易通过静态浓缩,提高原泥浓度,但该污泥容易发酵。
2.2生物污泥
生物污泥来源于生物法处理的废水。它是一种含有微生物的混合物,可以通过净化分离器将微生物和水质分离。只有部分生物污泥被送去进行脱水处理,其它将被循环利用,用来保持生化池中的细菌总量。该污泥脱水能力中等,主要是由其挥发份含量决定,过高的挥发份含量不易于泥水分离。
2.3混合污泥
混合污泥是初沉池污泥与生物污泥经过混合形成,由于混合污泥的性质介于生物污泥与初沉池污泥之间,该类污泥较容易脱水处理。
2.4消化污泥
消化污泥来自于消化处理过程中生物稳定步骤。稳定步骤是通过生物污泥或者混合污泥来实现的,此过程可在不同的温度条件下进行,也可以在有氧或无氧条件下进行(即耗氧菌或者厌氧菌)。在经过稳定处理后,污泥应该具有如下性质:具有较低的挥发份含量:挥发份含量大概占到50%,在消化过程中,污泥出现无机化现象;固含量大概在20g/L到40g/L之间;具有较好的脱水能力。
2.5矿物污泥
之所以取名为矿物污泥,是由于这种污泥是在矿物处理过程中产生的,如采石厂或者精选矿的过程。矿物污泥的性质直接与各种矿物的性质有关(包括粘土),它容易通过重力的作用来进行泥水分离。
3.开展污泥脱水技术的意义
2011年我国污水排放总量已经达到了482.4亿吨,其中含有261.3亿吨城镇生活污水,221.1亿吨工业废水,482.4亿吨废水中COD排放量可以达到1339.2万t。如果我们采用生物法来处理65%的污水,那么全国将产生847万t(干质量)污泥(按1t干质量污泥=0.38万t废水计算)。而我们如果假设这些污泥中含水量达到了80%,那么则这些污泥的质量可以达到4233万吨。污泥的处理如此之大,由此可看出,污水处理厂在处理这些污泥时所面临的困难。污泥处理处置的成本主要包括填埋费用、场外运输费用和场内传输费用。
而污泥的量是最能够影响成本的,如果我们积极开展污泥脱水技术,哪怕只是将含水率降低至一半,那么全国都至少能够减少一半的运输费用和填埋用地费用,能够减少2116万吨污泥,使得管理成本大幅度降低,所以污泥脱水技术有着重大的应用价值。
4.污泥脱水技术的应用
4.1干化脱水技术
干化脱水技术根据加热方式和热能来源的不同,可分为对撞流干燥、红外辐射干燥、间壁干燥、过热蒸汽干燥、流化干燥等,是一种能够有效利用热能快速蒸发掉污泥中水分的处理工艺,目前主要采用的是流化床干化。
干化脱水技术的缺点在于对操作技术和管理技术有较高要求,运行费用高,资金投资大。优点在于稳定、安全、易控制、占地少,处理过程中产生的气体不易爆难燃,不易产生沼气,污泥不易粘结、性状稳定,干化后污泥体积减小很多,含水率低于10%。适用于集中处理多个中小型污水处理厂污泥,还有那些土地紧张的大型污水处理厂。
4.2Huber SRT工艺
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当前城市化进程中工业发展速度较快,这也使城市污水中工业废水所占比例较大,工业废水排放过程中虽然经过了一定的处理,但很多情况下都没有达到国家污水排放标准,因此需要对这些污水进行二次处理,即通过物理净化、生物进化及化学净化等污水处理方式来对污水进行有效控制。这其中活性污泥法作为生物进化方法,能够利用自然界中的微生物来对污水中的有机物进行氧化分解,从而达到净化污水的目的。
1 活性污泥法处理污水的基本原理分析
在利用活性污泥法对污水处理过程中,主要是利用活性污泥中的一些好氧细菌来氧化、吸附污中的有机物,并对污水中的有机物进行分解,使其转化为二氧化碳和水,实现对污水的净化。
活性污泥法作为生物化学污水处理方式的一种,需要在有氧条件来进行,主要是依靠好氧的细菌,利用细菌自身分泌的体外酶来分解水中的胶体性有机物,使其转变为能够溶解的有机物状态,同时借助于好氧细菌细胞膜使这些可以溶解的有机物参透到其他新的细胞内部,即将有机物氧化控制、分解和合并为新的细胞主体,并在细菌体内酶作用下将有机物分解为二氧化碳和水,使污水达到预期的净化效果。
2 活性污泥法在污水处理中经常出现的问题
2.1 污泥上浮
在活性污泥法处理污水过程中,特别是在二沉池内,对污泥的沉降性能会产生较大的影响,其中很大一部分污泥可能无法沉降,部分会随着水流流走,部分会从池下浮起漂走,从而对出水的水质带来较大的影响。导致这种问题发生不仅存在管理上的问题,同时还有设计上的问题。导致二沉池污泥上浮的原因大致有污泥膨胀、污泥脱氮上浮及污泥腐化等几个方面。
2.1.1 污泥膨胀
污泥膨胀是污泥上浮的重要原因,正常情况下,活性污泥具有较好的沉降性,含水率也较好。但是如果活性污泥出现变质,污泥中的含水率增加,就会导致污泥体积膨胀而出现沉淀困难的现象。出现污泥膨胀主要是由于污泥内的丝状细菌大量繁殖,致使污泥块出现松散而降低密度,最终导致污泥膨胀。
2.1.2 污泥脱氮上浮
在曝气池中,一旦曝气时间较长或是曝气量较大时,在曝气池中会产生高度硝化作用,从而导致混合液中会有较多的硝酸盐出现,这种情况下,二沉池极易出现反硝化现象,从而造成污泥上浮。当混合液硝酸盐较高时,将其静止沉淀,在开始时污泥具有较好的沉降效果,但在后续过程中则会在反硝化作用下产生氮气,污泥中有小气泡产生,造成污泥比重降低,污泥会出现整块上升的现象,从而浮出水面。
2.1.3 污泥腐化
在曝气量过小的情况下,二沉池内的污水会出现长时间滞留的现象,亦或是二沉池排泥不畅,池内氧气含量降低,由此会导致污泥出现厌氧分解,产生大量的气体而致使污泥上升。另外,当构筑物设计缺乏合理性时,污泥也会出现上浮问题,通常情况下在设计时,污泥回流缝过大或是导流室断面太小等,如果污泥回流缝较大,曝馇的运动会对沉淀区液体产生一定波动,在回流缝中会出现大量的微气泡,这些气泡会带动污泥上升。如果导流室的断面设计太小,就会影响气水分离,从而影响污泥的沉降性能。
2.2 活性污泥不增长或减少
在利用活性污泥法来对污水进行处理过程中,活性污泥的含量会因不同原因而出现不增长或者减少的现象。减少是因为污泥上浮时会随着水而流出,不增长主要是活性污泥缺少养料的供应,比如进水中的有机物含量下降,活性污泥的生长就会受到影响,所以会出现不增长的现象,直接影响到污水处理效果。
2.3 泡沫问题
在利用活性污泥法来对污水进行处理过程中,曝气池中产生的泡沫是影响污水处理的重要问题。泡沫的产生可能是由于曝气池中进水时,在进水中含有合成洗涤剂,或者是其他含有气泡的物质。曝气池中的泡沫会直接导致活性污泥上升,降低污泥含量,从而影响到污水的处理效果。此外,曝气池中的气泡还会对表面曝气的机械产生一定的影响,曝气叶轮的充氧能力变化而影响到曝气池的日常操作管理。
3 提高活性污泥法处理污水质量的措施
3.1 污泥膨胀控制
为了能够有效的控制污泥膨胀,则需要与进水浓度和处理效果进行有效结合,使曝气量出现变更,确保有机物与曝气量能够维持在适当的比例范围内。同时还要对排泥量和排泥时间进行严格控制,以此来预防丝状菌污泥膨胀现象发生。同时还可以通过加强曝气,使池中保持足够的溶解氧,对于水中工业污水量较大的情况,可以适当的添加氮化物或是磷化物,将漂白粉或是液氯等加入到回流污泥中,以此来实现对丝状菌的有效控制,另外,还可以通过调整PH值来消除丝状菌。
3.2 污泥脱氮上浮问题的处理
防止污泥脱氮上浮的措施如下:一是增加污泥回流量或及时排泥,以减少二沉池中的污泥量。二是减少曝气量或缩短曝气时间,以减弱硝化作用。三是减少二沉池进水量,以减少二沉池的污泥量。
3.3 活性污泥不增长或减少的解决办法
在具体操作过程中,可以通过提高污泥沉淀效率来对污泥随水流出的现象进行有效防范,也可以增加进水量,或是增加营养物的投放量来解决活性污泥不增长或减少的问题。另外,当营养物较少时,可以通过减少曝气量,而营养物较多时,则需要加大曝气量,以此来促进活性污泥的增长。
3.4 控制泡沫的措施
对于控制曝气池中泡沫的方法主要有三种,第一种为使用自来水或者是处理后的水喷洒在曝气池的表面,这种做法的成本较低,操作简单,也会对控制泡沫起到较好的效果。但是使用自来水会导致水资源的浪费,使用处理后的水会对操作环境产生影响。第二种方法为使用消泡剂,比如柴油和煤油等,虽然价格低廉且效果好,但是投放量较大时会对水体产生污染,所以此种方法应该谨慎使用。第三种方法为增加曝气池中的污泥浓度,这种方法是控制大量泡沫产生的根本方法,但是在实际运行的过程中,会因为回流污泥量不足而无法保证曝气池中污泥的浓度。
4 结束语
当前在污水处理过程中活性污泥法应用十分广泛,但在实际应用过程中,在运行过程中和后续处理过程中都存在较多的问题,因此需要加大对活性污泥法的研究力度,努力提高污水处理技术,加快推动其向高效率、低能耗及简便方向的发展。
参考文献
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目前为止,生物处理工艺仍是去除废水中有机物最为经济、最具环境效益、应用最为广泛的城市污水和工业废水处理方法。而传统的活性污泥法则是生物处理方法中最为常用的处理方法,主要优点是处理能力高,出水好,负荷较低,但基建与运行费用较高,管理复杂,容易发生污泥膨胀与上浮;生物膜法是另一种常规生物处理工艺技术,特别是在工业废水中应用更加广泛,其主要特点是负荷高,抗冲击能力强,无污泥膨胀,但是随着社会经济的发展,城市和工业废水的排放量不断加大,废水中污染物的种类和数量也不断增加,许多常规生物处理系统都面临着进水负荷超过设计水平以及运转不稳定出水超标等问题,必须对常规生物处理工艺进行创新改进,对提高系统的去除能力具有重要意义。
通过对常规生物处理工艺的研究并进行了小试和工程实践,开发出高效复合式生物处理技术工艺――泥膜共生生物处理技术,该工艺是在好氧活性污泥法与生物膜法有效结合的基础上,兼顾强化多相物系的传质而提出的,以发挥两种工艺各自的优势,克服各自存在的不足,使得生物处理系统在去除有机污染物方面更为有效。
二、 泥膜共生处理技术机理及特点
泥膜共生生物处理工艺是悬浮生长活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺。其通过在活性污泥曝气池中投加一定数量的载体填料作为微生物附着生长的载体。利用悬浮生长的活性污泥与附着生长的生物膜共同去除污水中有机污染物,受限填料同时作为多相流体中水力半径的控制因素,以增加水力剪切,提高传质效率,系统中废水与生物相处于推流状态,在局部单元处理完全混合状态,系统中活性污泥量通过污泥回流控制,在这个系统中由于填料的加入,使污水处理的机理和效能都大为改变,微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变为气、液、固三相,这种转变为微生物创造了更丰富的存在形式,形成了一个更为复杂的复合式生态系统,在任何时候都有一些游离的菌体附着在载体表面,同时又有一些生物膜脱离载体表面,而形成悬浮污泥,当这一过程达到平衡时,反应器中的载体表面就形成稳定状态的生物膜,这层生物膜与液相中的悬浮污泥共同发挥作用,各种发挥自己的降解优势,同时又在纵横两个方向上相互关联。在纵向上,微生物构成了一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级别组成的复杂生态系统,其中每一个营养级的数量都受到环境和其他营养级的制约,最终达到动态平衡,在横向上,沿着液体到载体的方向,构成了一个悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型、附着厌氧型的各种运动能力,呼吸类型、营养类型的微生物系统,从而使得系统有可能同时完成有机物的去除和脱氮除磷的任务。
在该工艺中,附着生长在填料上的长泥龄生物膜为生产缓慢的硝化菌提供了非常有利的生存环境,可实现有效的硝化效果,而悬浮生长的活性污泥的泥龄相对较短,主要起去除有机物的作用,由此避免了活性污泥工艺中为了实现硝化作用而需要较长的泥龄并因此而易出现污泥膨胀的问题。因而,这种悬浮态和附着态微生物共池生长的工艺其污泥负荷要远低于单纯的活性污泥工艺,因而其处理效率更高,且运行更稳定。泥膜共生生物曝气池几乎适用于所有形式的曝气池,尤其适用于对超负荷运行的城市污水和工业废水处理厂的改造,可无须扩大原有处理构筑物的容积,而提高处理能力;适用于为满足更为严格的处理出水水质要求的常规工艺的改造。因而该工艺与活性污泥工艺相比,在达到同样处理效果的前提下,其所需的反应器可明显缩小,或在同样的容积负荷条件下,其处理效果将更好,功能更强。
三、 泥膜共生生物处理系统在工业废水中的应用及效果
该工艺已成功应用于淀粉废水、制革废水、造纸废水,化肥厂氨氮废水和明胶废水等工业废水处理工程中,并取得了良好的效果,下表是泥膜共生技术在各工业废水中的处理效果:
效果表
项 目 制革厂 造纸 淀粉 化肥厂 明胶厂
泥膜共生系统 COD 进水 600-1000 300-600 600-800 600-1100
出水 60-85 35-65 30-70 30-80
去除率 91% 89% 93% 94%
NH3-N 进水 50-90 300-350 50-130 50-70
出水 5-10 2-10 5-10 2-8
去除率 89% 98% 91% 92%
备 注 一级 一级 二级 一级 一级
从上表可以看出,泥膜共生技术在去除COD和NH3-N方面有很高的去除效果。
四、 泥膜共生技术的优点
从试验研究和实际工程的结果可以看出该工艺具有以下优点:
(1) 泥膜共生生物曝气池内的生物量比单一的活性污泥或生物膜曝气池内的生物量大,去除有机物的能力强。
(2) 在相同生物量下,与活性污泥法相比,减少了曝气池的容积,减低基建费用。
(3) 通过合理控制操作参数,可实现高效脱氮。
(4) 易于在原有设施下改建,有利于现有污水处理工艺的升级改造。
(5) 对难降解废水的降解有显著的效果。
(6) 运行稳定,管理方便,不会发生污泥膨胀。
(7) 有极强的抗冲击负荷能力。
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在城市污水处理中,通常要截留相当数量的悬浮物质,这些物质统称为污泥固体,与水的混合体叫污泥。污泥通常是指主要含有各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物,含有大量的有毒有害物质,如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子;植物营养素(氮、磷、钾)、有机物及水分等。另外,污泥易于腐化发臭、颗粒较细,相对密度较小,含水率高且不易脱水,属于胶状结构的亲水性物质。因此,对污泥需要及时处理和处置。
二、国内外污泥资源化处理现状
2.1国外污泥处理现状
随着世界人口的不断增长和城市化进程的飞速发展,城市污泥的产量与日剧增,如何安全经济的处理污泥对环境造成的二次污染,已成为世界各国共同面临的环境问题。
对污水厂的污泥处理,发达国家从20世纪60年代已采用先进的成套技术与设备,如污泥浓缩脱水、污泥消化系统、污泥干燥焚烧、沼气利用、污泥高温堆肥以及污泥固化做燃料等技术与设备。20世纪80年代以来,发达国家的城市污泥处理已进入成熟阶段,此阶段特点有两个,一个是进一步完善污泥的处理技术;另一方面是重视污泥的处置与资源化利用。在污泥处理技术方面,进一步发展与完善的:如污泥消化工艺, 20世纪80年代研究开发的好氧-厌氧两段消化,或酸性发酵-碱性发酵两相消化以及中温-高温双重消化等新工艺;在污泥无害化工艺方面,除沿用厌氧消化或好氧消化技术外,还开发了辐射处理(β射线、γ射线)技术,以及正在研究微波与超声波技术等。在污泥浓缩与脱水方面,除传统的重力浓缩外,又开发气浮浓缩,脱水技术由真空干燥自然脱水(污泥干化床)发展为机械脱水,以及板框压滤、离心脱水等。
2.2我国污泥处理现状
近年来,随着我国政府不断加强环境保护力度,城市污水处理率不断提高,但污泥的产量也迅速增加,随之而产生的污泥对环境造成二次污染的威胁也日益加剧。
在城市污水处理方面,通过引进、改进国外先进技术,已经建立了较为完善的污水处理系统。然而,在污泥处理方面,现有的国外污泥处理和处置方法并不完全适合我国,因此没有有效的污泥处理技术可借鉴,从而使我国在对城市污泥的最终处理方面进展缓慢,远滞后于污水处理技术的发展。
三、污泥处理与资源化基本方向
3.1资源化利用
污泥资源化利用包括了物质回收、转换,能量转换,具体包括了污泥的有用元素、能源和材料利用等方面。
3.1.1污泥的有用元素利用
污泥的有用元素利用主要指污泥的土地利用。污泥中含有丰富的腐殖质、有机物及植物所需的各种微量元素,它不仅能够为植物的生长提供大量的营养物质,提高土壤肥度,还能改良土壤结构,改善土壤的物理化学性质。污泥土地利用包括农业利用、绿地利用、土地恢复等。污泥土地利用风险在于污泥中存在许多有毒有害物质,因此在污泥土地利用时,应严格控制这些风险,避免对周围环境和人类食物链安全造成负面影响。
3.1.2污泥的能源利用
(1)污泥低温制油技术。污泥低温制油技术是指在300-500℃,常温或高压缺氧条件下,借助污泥中所含的重金属和硅酸铝,将污泥中的蛋白质和脂类转变成碳氢化合物。
(2)污泥沼气利用 污泥通过厌氧消化可产生以甲烷为主要成分的沼气。发酵产物主要是气态甲烷和二氧化碳,将其收集后用作清洁燃料。利用厌氧发酵制气的优点是资源化程度高,生产环境好,臭气产生量极小;大气污染小,无酸性物、二噁英,粉尘产生。
(3)污泥燃料化利用 污泥燃料化包括了污泥能量回收系统和污泥燃料。污泥燃料可用于发电,也可用于厂区水泥的生产,还适合纸浆造纸厂应用,有利于降低造纸厂的能耗。污泥燃料热值较高,性质比较稳定,可以方便控制。
3.1.3污泥制作建筑材料
(1)污泥制砖 污泥制砖可直接用干化污泥制转,也可用污泥焚烧灰制砖。用干化污泥直接制砖时,应对污泥成分进行适当调整,使其成分与制砖黏土的化学成分相当。
(2)污泥制陶粒和生态水泥 目前,污泥陶制的工艺主要有两种,一种是直接以脱水污泥为原料制陶粒,另一种是利用生污泥或厌氧发酵污泥焚烧灰造粒后烧结。此外,还可利用城市污水处理厂产生的脱水污泥为原料制造水泥。
(3)污泥制混凝土和吸附剂 细填料污泥焚烧灰可作为混凝土的细填料,代替部分水泥和细砂。利用污泥中含碳有机物对污泥进行热解制成含碳吸附剂,不同污泥所制取的吸附剂有不同的用途。
3.2焚烧
焚烧可达最大限度减量的目的。焚烧可破坏全部有机质,杀死一切病原体。如果城市卫生要求高或污泥有毒物质含量高是污泥无法再利用,但污泥自身的燃烧热值较大时,可采用焚烧方法进行处理。通过焚烧可利用污泥中丰富的生物能来发电并使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中所有的病菌、病原体均被彻底杀灭、又有害的有机残余物被氧化分解。
污泥以焚烧为核心的处理方法是彻底的处理方法,其优点在于其产物为无菌、无臭的无机残渣,迅速实现偶尔无菌化和减量的目的。
3.3填埋
填埋处理是指把污泥运到限定的区域内(山地、平地、峡谷和废矿坑内)铺开压实成薄层至一定厚度,在其上覆盖惰性土壤,已封闭的填埋场覆以由粘性土壤组成的最终覆盖层,上面可种绿色植物。污泥既可单独填埋,也可与工业废物和生活垃圾一起填埋,具有投资少、容量大、见效快等特点。然而,污泥填埋并未最终避免环境污染,有害成分的渗漏可能会对地下水造成污染,填埋场废气排放等,因此,土地填埋技术有待进一步探索研究。
四、结语
污泥无论在近期还是远期都将成为地表水和地下水的潜在污染源,也不可避免的给环境带来严重的二次污染,因此寻找合理的污泥处理技术,对营造和谐的生态环境,维持人类的长足发展具有重要的科学意义。建立和健全惩治污泥处理处置政策的规章体系及配套机制,加快推进城镇污水、污泥的同步治理刻不容缓。
参考文献:
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目前,造纸行业是世界六大工业污染源之一,它产生的废水量约占国内工业总废水量的10%。造纸废水的综合治理一直是国内外造纸工业和环保界的研究热点。造纸废水处理应着重于提高循环用水率、减少用水量和废水排放量,同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的废水处理方法。目前造纸废水处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法和化学法大部分是作为造纸工业废水的前处理工艺,能有效的去除悬浮颗粒物,方便生物法进一步处理造纸废水。而生物法广泛应用于造纸废水二级处理中,且能有效的处理废水的COD、BOD等污染物,使污染物达标排放。
一、生物处理技术在造纸废水处理中的应用
废水的生物处理技术就是利用微生物的新陈代谢功能,使废水中的有机污染物(主要是有机氯化物)被降解并转化为无害稳定的物质。而生物处理制浆工业废水还可分为好氧法、厌氧法、酶处理法和光合细菌法等。
(一)好氧生物处理
好氧生物处理法是指在有氧参与的条件下,利用好氧微生物(主要是好氧菌)将废水中复杂的有机物加以分解的方法。好氧法主要有活性污泥法、好氧生物流化床法、缺氧一好氧两段活性污泥法、升流式曝气生物滤池、接触氧化法、循环式活性污泥系统等。
1.活性污泥法
活性污泥法是应用最为广泛的废水生物处理技术。它是利用悬浮生长的微生物絮体吸附、吸收、氧化和降解废水中的有机污染物,使之转化为无害的物质,从而使废水得以净化的一种好氧生物处理法。活性污泥法主要降低废水的BOD值,但传统活性污泥法会排放出大量剩余污泥,这些污泥中饱含着各种污染物,所以处理和处置这些污泥也是一大难题,现在的活性污泥法发展趋势是污泥减量化和与厌氧法组合处理工艺。
2.序批式活性污泥法(sBR)
序批式活性污泥法(sBR)是一种间歇运行的废水处理工艺,它是在一个反应器内按时间顺序先后完成普通连续流活性污泥法中多个处理单元所进行的工艺环节。SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。利用SBR工艺对造纸废水进行处理, COD去除率可达82.5%,且运行比较稳定,处理效果良好,出水水质达到国家规定的造纸行业废水排放标准。
3.高效生物反应器(HcR)
高效生物反应器(HcR)是活性污泥法的一种发展,其特点是高效、高浓、高负荷,占地小、污泥少、能耗低,很适合于COD浓度较高的造纸工业废水的处理。HcR的反应效率较常规活性污泥法高,接近到纯氧曝气的水平,其容积负荷可达50~70kgc0D/m3·d,是常规活性污泥法的10~30倍;反应时间为1~2h,是常规活性污泥法的l/20~l/4;污泥负荷可达5~10kgcoD/kg(ss)·d,是常规活性污泥法的2~3倍。
(二)厌氧生物处理
厌氧生物处理法是指在没有氧气参与的条件下,通过厌氧生物对有机物进行酸性发酵和碱性发酵两个阶段的分解处理,从而完成整个代谢过程。主要有厌氧滤池、厌氧流化床等。
1.厌氧滤池(AF)
厌氧生物滤池是一种内部装填有微生物载体的厌氧生物反应器,厌氧微生物部分附着生长在滤料上,形成厌氧生物膜,水中的有机物扩散到生物膜表面,使生物膜中的微生物降解。厌氧滤池分升流式和降流式2种,目前降流式已取代了升流式,因为降流式避免了悬浮物的堵塞问题和短路问题,它特别适合于处理硫化合物含量高和低BOD/硫化值(小于10~15:1)的造纸黑液。BOD的去除率达85%,COD去除率为70%,负荷率为12.7 kgC0D/m3·d。
2.厌氧流化床(AFB)
厌氧流化床是使附着微生物的填充材料的有效表面积最大,体系内附着的活性微生物浓度最大的反应器。实验室和中试研究都表明用AFB处理制浆造纸废水能达到比其他高效厌氧反应器高得多的负荷率.同时保持相似的处理效果,其BOD和COD的去除率分别可达53.3%和72.2%,负荷率可达35 kgC0D/m3·d。
(三)生物酶处理技术
生物酶处理有机物是先通过酶反应形成游离基,然后游离基发生化学聚合反应生成高分子化合物沉淀。与其他微生物相比,酶处理技术具有催化效能高、反应条件温和、对水质及设备情况要求较低、反应速度快、对温度、浓度和有毒物质实用范围广、可以重复使用等优点。乔庆霞等进行了选育优势菌处理含氯漂白废水的研究,实验结果表明:优势菌在漂白中段水相对浓度为50%、pH为7.O、菌液量为2mL时,对废水中有机氯化物和c0D的综合处理效果较好。
(四)光合细菌处理技术
自然界中光合细菌对污水的自然净化起着重要作用,光合细菌中红螺菌科的一些菌种,其细胞内具有能进行光合作用的载色体,可进行光合磷酸化反应和光氧化还原反应。在好氧黑暗条件下,红螺菌的这种载色体不起作用,此时它通过三磷酸循环来进行有机酸代谢。在厌氧光照时又很快激活载色体,上述循环受阻,迅速转换代谢途径,并将有机酸异化与同化的氧化还原反应和光氧化还原反应紧密地衔接起来。这种随着生长条件的变化而灵活地改变代谢类型的特性,促使PSB不像好氧活性污泥那样受溶解氧的影响,可利用光能进行高效的基质代谢;又不像厌氧甲烷细菌那样对氧的存在非常敏感,即使环境中的氧增加,其降解活性不受影响。PSB在厌氧、好氧条件下均可降解有机化合物,PSB处理草浆废水已经得到实质性的应用,取得了惊人的效果。
二、一些新技术的应用
(一)高速上流式厌氧污泥床反应器联合供气式低压射流曝气氧化沟工艺
采用目前在国内制浆造纸厂广泛应用的厌氧一好氧一深度处理工艺。例如河南新密某造纸厂经过实际运行结果表明,该工艺设计合理,运行稳定可靠。总排放口出水COD≤90 mg/L、SS≤30 mg/L、BOD5≤20mg/L,出水水质可达到《造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)的要求。且该工艺基本达到封闭运行,实现了系统的零排放。
(二)液膜法
目前我国造纸工业普遍采用碱法制浆,制浆过程中产生的黑液含有大量的难降解的有机物。潘碌亭等人将液膜法用于黑液的处理,以LMA-1 为表面活性剂,稀硫酸为内相试剂,煤油为溶剂组成较稳定的乳化液膜,取得了很好的分离效果,COD的去除率达98 % 。进一步研究表明,加入载体如TOA 会增加COD的去除率。朱亦仁等人进一步研究了乳状液膜法处理草浆厂黑液的传质过程及膜组成,对破乳提出了很好的思路,不仅消除了污染还回收了木质素,为中小造纸企业的黑液处理提出了新的途径。
(三)高级氧化法
高级氧化法泛指氧化过程中有大量羟基自由基参与的化学氧化过程,包括光催化氧化法、湿式催化氧化法、超临界水氧化法、电催化氧化法等。木质素是纸浆造纸废水中重要的污染物之一,也是难降解的有机高分子,Tinucci等用光催化氧化法处理含木素磺酸盐的酸法制浆废水,浊度完全消失,COD的去除率高达99.6% 。崔玉民等利用复相催化剂WO3 / a- Fe2O3 / W 深度处理碱法草浆造纸废水,废水COD和色度去除率分别为68.3%和71.2%。
三、结束语
生物法处理造纸废水具有效率高、成本低、不产生二次污染等优点,今后随着造纸工业和生物技术的迅猛发展以及对环境质量要求的提高,生物法是解决我国造纸工业水污染的最终出路,生物处理技术必将在制浆造纸工业废水处理中得到更广泛的应用。
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