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环保知识

国外通 常是怎样进行污泥处理的?

发布时间:2020年02月26日 14:49 作者:环保水圈 点击数:

文章来源:环保水圈


污泥主要成分是水,从液体 污水中除去较少量的固体物质。初级污泥包括在 初级澄清器中初级处理期间除去的可沉降固体。在二级 澄清池中分离的二级污泥包括来 自二级处理生物反应器的处理过的污水污泥。

污泥处 理的重点是减少污泥重量和体积,以降低处置成本,并降低 处置方案的潜在健康风险。脱水是 重量和体积减少的主要手段,而病原 体破坏通常通过嗜热消化,堆肥或 焚烧期间加热来实现。

污泥处 理方法的选择取决于产生的污泥量,并比较 可用处置方案所需的处理成本。风干和 堆肥可能对农村社区具有吸引力,而有限 的土地供应可能使有氧消化和机械脱水成为城市的首选,规模经 济可能会鼓励大城市地区的能源回收替代方案。

在厌氧 消化过程中或通过焚烧干燥的污泥,可以通 过甲烷气体生产从污泥中回收能量,但是能 量产量通常不足以蒸发污泥水含量或为脱水所需的动力鼓风机,泵或离心机提供动力。

01 生物固体

“生物固体”是一个 常用于污水工程出版物和当地水务部门公共关系工作的术语,当污泥 经过适当的处理过程后,他们希 望将重点放在污水污泥的再利用上。事实上,生物固 体被定义为有机废水固体,可在稳定过程(如厌氧消化和堆肥)后重复使用。 

 “生物固体”一词是 由水环境联合会于1998年在美国引入的。然而,有些人 认为该术语是一种“宣传”(或至少 是一种委婉用语),其目的 是隐藏污水污泥也可能含有可能对环境有害的物质这一事实。例如环 境持久性制药污染物。

02 处理过程

 1、浓缩

图片 7.png
             污水污泥浓缩剂

 

浓缩通 常是污泥处理过程的第一步。可以搅 拌来自一级或二级澄清池的污泥(通常在 添加澄清剂之后)以形成更大,更快速沉降的聚集体。

初级污 泥可以增稠至约8%或10%,而二级 污泥可以增稠至约4%固体。增稠剂 通常类似于添加搅拌机制的澄清剂。固体含量低于10%的稠化 污泥可以接受额外的污泥处理,而液体 增稠剂溢流则返回污水处理过程。

 

2、脱水

图片 8.png带式压滤机示意图,用于对 污水污泥进行脱水
最初通 过重力提取滤液,然后通过辊挤压布料

通过离心,过滤或 蒸发可以降低污泥的含水量,以降低 处理的运输成本,或改善堆肥的适用性。离心可 以是减少污泥体积以用于随后过滤或蒸发的预备步骤。
过滤可 以通过沙子干燥床中的渗透物或作为带式压滤机中的单独机械过程进行。通常将 滤液和浓缩物返回污水处理过程。
脱水后,污泥可以作为含有50%至75%水的固体处理。具有较 高水分含量的脱水污泥通常作为液体处理。

3、侧流处理技术

用于污 泥浓缩或脱水的污泥处理技术有两种产品:增稠剂或脱水污泥机。液体部 分称为污泥处理液。

这种液 体需要进一步处理,因为氮和磷含量高,特别是 如果污泥已被厌氧消化。处理可 以在污水处理厂本身中进行(通过将 液体循环到处理过程的开始)或作为 单独的过程进行。

4、磷回收

处理污 泥脱水液体的一种方法是磷回收。好处是 可以减少阻塞性鸟粪石的形成。

例如,加拿大公司Ostara Nutrient Recovery Technologies正在推 广一种基于磷在流化床反应器中受控化学沉淀的方法,该反应 器从污泥脱水流中回收晶体颗粒形式的鸟粪石。得到的 结晶产品以注册商品名“Crystal Green”出售给农业,草坪和 观赏植物部门作为肥料。

5、消化

使用各 种消化技术处理污泥,其目的 是减少固体中存在的有机物质的量和引起疾病的微生物的数量。最常见 的治疗选择包括厌氧消化,好氧消化和堆肥。通过将污泥量减少近50%并将沼 气作为有价值的能源,污泥消 化提供了显着的成本优势。

1)厌氧消化

厌氧消 化是在没有氧气的情况下进行的细菌过程。该过程 可以是嗜热消化,其中污泥在55℃的温度下在罐中发酵,或者是在约36℃的温度 下在中温下发酵。尽管允 许更短的保留时间(并因此允许更小的罐),但就加 热污泥的能量消耗而言,嗜热消化更昂贵。

嗜温厌氧消化(MAD)也是处 理污水处理厂产生的污泥的常用方法。将污泥 送入大型罐中并保持至少12天,以进行 消化污泥所需的四个阶段,包括水解,产酸,产乙酸和产甲烷。
厌氧消 化产生的沼气与甲烷的比例高,生成甲 烷是厌氧过程的关键优势。其主要 缺点是该过程需要很长时间(最多30天)以及较高的成本。

许多较 大的场地利用沼气来提供热能和动力,使用发 电机的冷却水将消化设备的温度维持在所需的35±3°C。

2)好氧消化

好氧消 化是在氧气存在下发生的细菌过程,类似于 活性污泥过程的延续。
在有氧条件下,细菌迅 速消耗有机物并将其转化为二氧化碳。一旦缺乏有机物质,细菌就 会死亡并被其他细菌用作食物。该过程 的这个阶段称为内源性呼吸。

这个阶 段中发生固体减少。因为好 氧消化比厌氧消化快得多,所以有 氧消化的成本较低。
然而,由于鼓风机,泵和马 达所使用的能量,有氧消 化的运行成本大得多。然而,也出现 了使用自然气流进行曝气的新技术。

通过使 用扩散系统或喷射曝气器来氧化污泥也可以实现好氧消化。细泡扩 散器通常是更具成本效益的扩散方法,然而,由于沉 积物沉积到较小的气孔中,容易造成堵塞。
粗泡扩 散器更常用于活性污泥池或絮凝阶段。选择扩 散器类型的关键是确保它能产生所需的氧气转移率。

6、堆肥

堆肥是 混合污泥与碳的农副产品来源,如锯屑,稻草或需氧处理木屑。在存在氧气的情况下,消化污 水污泥和植物材料的细菌产生热量以杀死引起疾病的微生物和寄生虫。
通过将 预先堆肥的污泥的绝缘毯放在充气堆肥堆上可以辅助均匀分布病原体杀灭温度。堆肥混 合物的初始含水量应为约50%; 但温度 可能不足以减少病原体,湿污泥 或降水会使堆肥水分含量超过60%。

堆肥混 合物可堆放在具有内置空气管道的混凝土垫上,由一层 未混合的填充剂覆盖。通过使 用曝气鼓风机通过堆肥管道抽吸真空,通过下面的管道,并在水分含量达到70%时排出 先前堆肥的污泥过滤堆,可以最 大限度地减少气味。在暗渠 管道中积聚的液体可以返回污水处理厂;
在足以 减少病原体的堆肥间隔后,可以筛 选堆肥堆以回收未消化的填充剂以便再利用; 通过筛 网的堆肥固体可用作土壤改良材料,具有与 泥炭相似的益处。

堆肥混 合物的最佳初始碳氮比为26~30:1; 但是农 业副产品的堆肥比例可以通过将污泥中有毒化学物质的浓度稀释到预期的可接受水平所需的量来确定。

7、焚烧

图片 9.png 

污泥焚烧过程示意图(注意强 调空气质量控制)
由于空 气排放问题以及燃烧低热值污泥和蒸发残余水所需的补充燃料(通常是 天然气或燃料油),污泥的焚烧不太常见。在干固体基础上,污泥的燃料值从每磅(980卡/克)未消化的污水污泥约9,500英热单位到每磅(260卡/克)消化的初级污泥2,500英热单位。
具有高 停留时间的阶梯式多炉焚烧炉和流化床焚烧炉是用于燃烧废水污泥的最常用系统。在城市 垃圾发电中共同燃烧偶尔会进行工厂,假设固 体废物已经存在并且不需要辅助燃料,这种选择便宜。
焚烧会 使剩余固体中的重金属浓度最大化,需要处理。

8、干燥床

图片 4.png

在污泥 干燥床中干燥后的污泥
图片 10.png叙利亚 大马士革附近的这种简单的蒸发污泥干燥床说明了初级污泥通过前景中的管道从初级沉淀池排出的初始稠度

 

简单的 污泥干燥床在许多国家使用,特别是在发展中国家,因为它 们是一种廉价且简单的干燥污水污泥的方法。干燥床 有时被覆盖但通常没有覆盖。在干燥 过程的初始阶段翻转污泥的机械装置也可在市场上获得。
干燥床 通常由四层由砾石和沙子组成。第一层是15至20厘米厚的粗砂砾。其次是10厘米厚的细砂砾。第三层是沙子,可以在10到15厘米之间,用作污 泥和砾石之间的过滤器。

9、新兴技术

图片 11.png 

华盛顿特区Blue Plains处理厂 的热水解系统是2016年世界 上最大的热水解系统

 

污水污 泥或污泥脱水溪流中的磷回收受到越来越多的关注,特别是在瑞典,德国和加拿大,因为磷 是一种有限的资源(这一概念也被称为“ 高峰磷 ”),需要作 为肥料来养活不断增长的世界人口。
废水或 污泥中的磷回收方法可以根据所用物质的来源(废水,污泥液,消化或未消化的污泥,灰分)或回收 过程的类型进行分类。自2003年左右以来,已经在 瑞典和德国开展了污水污泥磷回收方法的研究,但鉴于 目前磷在世界市场上的价格,目前正 在开发的技术还不具备成本效益。

热解聚 的产生来自加热至250℃的污泥 的轻质烃并压缩至40MPa。

热水解有两个阶段,结合污泥的高压沸腾,然后快速减压。这种联 合作用使污泥消毒,使其更易生物降解,从而提高消化性能。灭菌会 破坏污泥中的病原体,导致其达到土地使用(农业)的严格要求。

10、处置或用作肥料

当产生液体污泥时,可能需 要进一步处理以使其适合于最终处置。通常将 污泥浓缩或脱水以减少在场外运输以进行处置的体积。
减少含 水量的方法包括干燥床;压滤机;离心机。可以通 过液体注入土地或通过垃圾填埋处理来处置污泥。

来自商 业或工业区域的大量污泥被从工业过程释放到下水道中的有毒物质污染。此类物 质的浓度升高会使污泥不适合农业使用,因此需 要将其焚烧或丢弃至垃圾填埋场。

 


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