一、国内外同行业现状
1.城市污泥的概念和主要成分
城市污水处理厂在运行过程中会产生大量的污泥,污泥中除含有大量的有机物,丰富的氮 、磷等营养物质外,还存在重金属、致病菌和寄生虫等有毒有害成分。如何处理和处置这些污泥一直是各方面关注的问题。污水处理过程中产生的污泥通常含有大量有毒、有害或对环境产生负面影响的物质,必须妥善处理以防止二次污染,因此污泥处理的目的是通过各种技术手段减少污泥量并使其稳定,便于污泥的运输和最终处置。
据中国国家环保总局提供的数字,目前我国已建成运转的城市污水处理厂有 400余座,13处理能力约 2 534万 m]。按污泥产量 占处理水量的0-3%~0.5%(以含水率97%计)计算,中国城市污水厂污泥的产量在 7.602万 m3/d和 12.67万 m3/d(以含水率 97%计)之间。全国每年污泥产生总量达900万t。随着一座座城市污水处理厂的投入运行,特别是一些大中型污水处理厂的投入运行,我国在污水处理率不断提高的同时,污泥产量也迅速增加,面临巨大的污泥处理处置压力。
城市污泥中除含有大量有机物,如蛋白质,纤维素,油脂,氮磷等,还有病原体和重金属化合物等,以及微生物机体,含水率也很高。
2. 城市污泥的物化性质
城市污泥含水量高(60%以上),呈淤泥状态,成分复杂。城市污泥中除了大量的细小纤维外,还含有丰富的有机质、N、P、K等养分以及中微量元素。城市污泥中除磷与钾偏低外,有机质与总氮含量明显高于一般的农家肥,重金属含量均低于我国1984年颁布的《农用污泥污染物控制标准》(GB4284一84),城市污泥的农用不会导致重金属污染,所以城市污泥是一种良好的肥料资源。而且,在土壤中施用城市污泥也可以起到改良土壤的作用。另外,城市污泥还可以生产填料、活性炭、人造沸石、建筑材料和回用为原料等,在电力部门被用来发电。很多研究者提出,由于城市污泥中有比较好的吸附性和调节PH的可能,可以选择性地利用城市污泥。因此,城市污泥具有良好的开发前景。
3.城市污泥处置现有的主要措施有:综合利用、湿式氧化、焚烧、与城市垃圾一起填埋。
3.1综合利用:污泥中含有各种营养物质和其他有价值的物质,利用方法及途经岁污泥性质和利用价值而异。
3.1.1用作肥料和改良土壤,有机污泥还有丰富植物营养物质,但必须满足《农用污泥污染物控制标准》,防止重金属和其他有害物质污染。
3.1.2其他用途:回收工业原料、金属等,无机污泥/泥渣可用作铺路、制砖、水泥等。
3.2.湿式氧化:将湿污泥中的有机物在高温高压下利用空气中氧进行氧化分解的一种处理方法。由预热系统、反应系统、泥水分离系统组成。特点是对污泥中几乎所有有机物氧化,分解度高,产生矿化物质,脱水效率高。缺点是设备耐高温高压、易腐蚀、投资大、运营贵。
3.3污泥焚烧:最有效和彻底的方法。借助辅助燃料,使焚烧炉内温度升至污泥中有机物的燃点以上,令其自燃,如果污泥中有机物热值不足需不断添加辅助燃料以维持温度。产生的废气(CO2,SO2)和炉渣需分别处理。
在工业中,所有的固态废弃物中,一段污泥占38%。日前,浆纸厂的固态废弃物中的62%通过掩埋来处理。近年来,事实证明,掩埋污泥会造成环境污染,从而导致企业要投入大量的资金来处理污泥。
4.城市污泥的未来处理方向
目前,工业处理与利用城市污泥主要以4个方面来进行:
(1)减量化。减少污泥最终处置前的体积,以降低污泥处理及最终处置的费用。
(2)稳定化。通过处理使污泥稳定化,最终处置后不再产生污泥的进一步降解,从而避免产生二次污染。
(3)无害化。达到污泥的无害化与卫生化。
(4)资源化。在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。
5.国内外对城市污泥的发展现状分析
国内外对城市污泥的处理和综合利用技术先后经过了海洋投弃、土地填埋、堆肥化、焚烧、干燥等多种实践的处置方法,逐步走向成熟。现在世界范围内污泥处置没有一个统一的标准,但有一点是达成了共识即禁止污泥倾倒入海以及有机物含量大的纸浆污泥禁止堆埋。大多数的欧洲国家目前基本认同污泥再利用的方式,以保护资源,如磷等,让其在自然界中循环。另一方面污泥含有一些有害物质如:重金属、医药化学物质这就不允许污泥在农业中随意使用。
各国根据其地理环境和土地资源状况,制订有不同的方针。
  日本由于土地极为狭小,采取全部焚烧的策略,这种不惜代价的焚烧,是其经济发达程度可以承受的。
虽然欧洲一些国家采用了循环利用的方式,而另一些国家却不接收存在的有害物质所带来的风险,因为没有人知道纸浆污泥的再利用最终会对未来的土壤地下水植物动物及人类带来什么样的后果。一些国家如瑞士、比利时的费莱米西地区、荷兰已经决定走污泥热处理的方向发电厂水泥厂垃圾焚烧厂,其他国家如德国奥地利还在就该问题进行讨论,但是趋势基本还是污泥的热处理道路。
欧共体将污泥解释为一种资源,因此其导引要求各国从资源利用的角度去鼓励农用,限制填埋,鼓励一切形式的能源利用。各国根据自身的地理条件,采取的政策多有不同。德国多采取干化、半干化后焚烧,使用大量森林垃圾等作为补充能源。意大利旅游资源极为重要,限制焚烧,鼓励减量,因此多为干化后填埋或做建材。法国、西班牙都在积极推行干化减量和鼓励农用的政策。
在发达国家与国内一些研究单位,就城市污泥的综合利用技术已经发展了很多年,并且已经开发出了多项城市污泥的回收利用技术。总之,污泥减量的必要性是其中的主要经济因素,干化则是主要的技术手段和趋势。
《中国化工信息周刊》报道广州天河农化公司利用城市污泥等废料研究生产生物有机肥料,经过了广州市科技局专家组的验收证明:该项科技项目使用城市污泥制成的新型生物有机肥料,有明显特点:产品的营养成分有别于较为单一的传统基肥,富含精生物降解技术处理后的有机氮、磷、钾及中微量元素;新产品中具有无机肥的速效性和有机肥的缓效性,无化学激素,无二次污染源,施入土壤中,可促使多种有益微生物的繁殖,从而提高氮、磷、钾的利用率,可以满足各种作物不同生长期对营养的均衡需要。
寿光蔡伦申兴化工公司与中科院合作,建设了我国第一个以城市污泥为原料生产无机肥料的项目,每年可吃掉城市污泥30万吨,不仅解决了污泥处理难题,而且可年创产值1亿元,实现了经济发展与环境保护的双赢。这种活性有机肥通过了专家认证,完全可用作有机食品肥料。不仅生态环保,这种有机肥价格更便宜,每吨比作用相同的化肥价格低300多元。
除用作复合肥之外,城市污泥干燥后运到其它地方进行焚烧,如电厂,水泥厂,砖厂等。
因此,合理的焚烧技术方案应该是先将湿污泥干燥到水分为30到40%的颗粒状污泥,此时污泥热值为1560到1820Kcal/Kg(对于绝干污泥热值为2600Kcal/ Kg),并且粒度也正是燃烧炉的最佳燃烧粒度。
上海石洞口设计污泥的干化和焚烧,污泥热值高,能源平衡有余。由于干化污泥燃烧特性接近褐煤,经过循环流化床焚烧炉现场试验,其焚烧特性良好,因此许多国内厂家均有能力配套,技术也相当成熟,采用国产的流化床焚烧炉。另外,平湖热电厂城市污泥及废渣焚烧项目也已经开始运行。
常州市排水管理处和市第一热电厂、市政设计院等单位经过研究,把污泥通过压力泵送到温度高达900多度的锅炉内燃烧,焚烧的效果非常好。经过测算,每吨污泥的综合处置费为80多元,仅为卫生填埋和干化处置费用的50%。而且,污泥经焚烧产生的泥灰还能成为制砖原料。
盛泽镇水处理发展有限公司污泥处理厂采用浙江大学的专利技术,将干燥后的污泥制成颗粒产品,分别利用到制砖和燃煤行业。这样处置污泥,不仅节约了大量土地资源,减少了二次污染,还大大降低了污泥处理费用。
康顺污泥处理工程主要采用浙江大学的“将污水处理中产生的污泥烧制成轻质节能砖”的技术及发展型技术,该技术利用热电厂的烟气对污水厂的污泥进行干化并资源化利用。在经过大量试验和实际应用后,该项工程将于4月底竣工,预计日处理量在200吨左右。
杭州市固废中心针对该市污水处理厂产生的污泥拿出了一套“热干燥造粒技术”的处置工艺。该技术使污泥的干燥和造粒同时进行,一次性完成。处理后的污泥用途极其广泛,既可用于焚烧发电、填埋场的每日覆土,又可用于道路两旁的绿化用土、草坪养护,焚烧后的灰分还可用于生产建材。其中,利用干燥污泥的高热值,与生活垃圾混合焚烧发电最为理想。据估算,该技术每天可有效处置600余吨的市政污泥。
二、城市污泥的排放标准
美国环保署制订条例,规范了污泥的土地利用(见表1)。该条例除限制了农用污泥中有害重金属的含量外,还将污泥分成要求严格的A级和较宽松的B级。
 

1 美国对农用污泥中重金属含量的限制
重金属
B级(mg/kg)
A级(mg/kg)
施 用量[kg/(hm2·a)]
土壤(mg/kg)
As
75
41
2.0
 
Cd
89
39
1.95
1~3
Cr3
3000
1200
150
 
Cu4
4300
1500
75
50~140
Pb
840
300
15
50~300
Hg
57
17
0.85
1~1.5
Mo
75
75
 
 
Ni
420
420
21
30~75
Se
100
36
5
 
Zn
7500
2800
140
150~300


USEPA—503中还对应用B级污泥的作物收成时间作了相应的规定,A级污泥则无此限制,而且可施用于花园、草地。
三、城市污泥的后续应用
将城市污泥先干燥后再焚烧是一种较为先进的处理方法,其优点为:
a、大大减少了污泥的体积和重量,因而最终需要处理的物质很少,有时焚烧灰可制成有用的产品;
b、处理速度快,不需长期储存;
c、可就地焚烧,不需长距离运输;
d、可以回收能量,用于发电或供热。
4.1城市污泥堆肥化的作用
国外试验表明,城市污泥堆肥化处理及农用资源化是一条治本之策,污泥堆肥产品用于林业生产,木材用于,真正形成了林纸一体化的生态工业体系,这一循环技术路线同样也非常适合我国国情。经过堆肥化处理后,污泥的性状改善,含水率降低,成为疏松、分散、细粒状,可杀灭病原菌和寄生虫(卵),便于贮藏、运输和使用。
4.2城市污泥作为土壤改良剂
由于城市污泥堆肥的水分高达40%,根据城市污泥生物转化的特点与堆肥过程中各种参数的变化,城市污泥不适合作为商品土壤改良剂,但可以进一步加工,以符合农村肥料市场的要求。
4.3城市污泥制造填料
据《CA》2003年138,No.14报导:日本静冈Fuji工业研究所研究了循环利用城市污泥灰分作为填料。日本Nippon工业有限公司研制成功利用城市污泥生产填料的方法,该法操作步骤:(1)采用模压机模压含无机组分碳酸钙30%~95%;(2)再干燥、碳化和煅烧模压物;(3)粉碎成颗粒状产物。
4.4回收利用城市污泥为生产原料
由于城市污泥在燃烧和掩埋过程中就变成污染物,从而使它成为污染的主要问题之一。然而一个位于美国乔治亚州的奥古斯塔( Augusta)新闻纸公司—Pyronex公司宣称,他们的城市污泥处理技术是采用一系列控制程度很高的化学和热力学过程,在将油墨和其他有机物蒸发出来的同时将矿物质分离出来。解决了城市污泥的污染问题。
4.5城市污泥生产活性炭
美国依利诺斯工艺技术研究所的研究者们,成功地开发出用城市污泥生产活性炭和催化剂的炭载体材料。该项工艺是将厂污泥干燥,捣碎后与氧化锌混合,在一定的温度下进行化学活化,氧化锌和加热降解的纤维素结合,形成一种多孔的结构物,氧化锌还可以作为干燥剂促进含炭材料的分解,处理后的多孔材料再经紫外光和水蒸汽处理,使其表面氧化,然后在800℃氮气下热分解得到最终产品。此项新技术除了能将废物转变为有用的产品外,与传统的活性炭生产工艺相比其成本更低,具有显著的环境效益和经济效益。
4.6用城市污泥灰分制备人造沸石
据《CA》2003年138, No. 14报导:在日本静冈,每年产生城市污泥约100万t,城市污泥主要组成存在于原来纸张中的方解石、滑石和高岭土,这些无机物在煅烧过程中转化成钙黄长石、偏高岭土、偏滑石和石灰、研究人员采用添加硅的方法与城市污泥灰分合成人工沸石,研究人员还研究了这种合成人工沸石的化学和形态特性,从而为这种人造沸石的应用奠定了基础。
4.7城市污泥是一种可利用有发展前途的建筑材料
据报导:英国废物和再生资源利用部门经过2年研究认为:废纸脱墨污泥是一种有利用价值的资源,可广泛应用于制造建筑产品。
另据报道,杭州绿水环保工程有限公司与浙江省建科所合作,经过一年的努力,终于在近期研发成功了利用城市污泥制成轻质节能墙体材料的新技术,己通过省级专家论证并申报国家专利。
4.9污泥发电——变废为宝
工业的排污水,不论其是否经过了污水处理,其排污过程中均产生污泥。城市污泥中二噁英( Dioxin)含量高,有一种难闻的臭味,是一大公害。但城市污泥中有机物含量高,一般干活性污泥的热值有10000kJ/Kg。
日本污泥的55%、美国污泥的25%和欧洲污泥的11%已用于焚烧发电。城市污泥不能使用一般的流化床锅炉,必须渗入粒度适中的其它不同比重的物质,构成异重多料流化床。发达国家还将垃圾与污泥进行流化床混合焚烧,即用垃圾焚烧排出的烟气,进入粉碎干燥机内,把污泥干燥粉碎,燃后再使之在流化床焚烧炉内混烧和脱臭处理,利用其余热发电。
在我国,城市污泥已成大害,浙江大学热能工程研究所曾进行了垃圾和煤的异重多料床的中试试验,此基础上,将进一步深化试验,以开发我国的城市污泥发电技术,变害为宝。
城市污泥资源化利用除了以上几种典型的方法外,还可以制成饲料、纤维素、酶、乙醇等。日本还利用城市污泥生产多孔性过滤材料,法国研究了用城市污泥作为水泥添加剂,1996年我国利用城市污泥加工成硬质聚氨脂泡沫塑料获得成功。
纵观国内外研究和实践的发展趋势,结合中国国情,污泥的减量化、无害化、资源化是今后的发展方向。而农业,特别是林业、花卉园林是城市污泥处置的良好场所,城市污泥可根据国家颁布的污泥控制标准,宜农则农,宜林则林,也可根据经济和技术条件及环境保护要求,采取其它处置方式,在对城市污泥的综合利用上,如积极开发探索利用城市污泥生产NPK有机复合肥和土壤改良剂,利用污泥中的纤维、氮素等有用物质,开发三倍体毛白杨专用复合肥,利用城市污泥生产复合化学品,开发城市污泥在建筑行业的多功能性应用等,打造有机统一的循环经济圈,真正实现环保工作由投资型、污染型向效益型、资源型的转变,把传统的工业引导到新型工业化发展轨道上来。进一步使其商品化,以获得一定经济、社会和环境效益。  
 
 


设为首页 | 加入收藏 | 留言反馈 | 人才招聘 | 联系我们
三门峡昊翔干燥工程有限公司 Copyright © 2012   电 话:0398-2858969  传 真:0398-2859889  销售:13938109100   Email:hx@s-hx.com