污泥處理的新技術(shù)
為避免污水處理廠污泥對(duì)環(huán)境的二次污染,各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)對(duì)污泥的最終處置問題十分重視并根據(jù)各國(guó)的國(guó)情制定出污泥處置的法規(guī)和具體方案。
大部分歐洲國(guó)家的污泥以填埋為主;美國(guó)和英國(guó)的污泥以農(nóng)用為主;日本的污泥則以焚燒為主;總之,污泥農(nóng)用和陸地填埋是大多數(shù)國(guó)家污泥處置的兩種最主要方法,農(nóng)用和陸地填埋方案的選擇很大程度上取決于各國(guó)政府有關(guān)的法律法規(guī)和污染控制狀況;同時(shí)也與國(guó)家的大小和農(nóng)業(yè)發(fā)展情況有關(guān)。
近年來,隨著污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(如合成有機(jī)物和重金屬含量)的日益嚴(yán)格,許多國(guó)家,如德國(guó)、意大利、丹麥等污泥農(nóng)用的比例不斷降低,而污泥填埋的比例增加。但也有一些國(guó)家,如美國(guó)、英國(guó)和日本等污泥農(nóng)用的比例增加,填埋的比例減少。
近十年來,世界各國(guó)污泥處理涌現(xiàn)了許多新技術(shù),最集中的有以下幾個(gè)方面。
1、污泥熔化
為了減少污泥體積和利用其中的重金屬黏結(jié)作用,日本曾開展污泥熔化技術(shù)研究,但還不十分深入。污泥熔化處理也是污泥熱化學(xué)處理方法的一種。污泥熔化技術(shù)是把污泥加熱至1300~1500℃,使污泥中有機(jī)物燃燒,其殘留物質(zhì)可用來制作玻璃、鋼鐵、建筑材料等。
2、 兩相消化
目前,新型的污水污泥處理工藝如高溫酸化-中溫甲烷化兩相厭氧消化等不斷出現(xiàn),并逐步被應(yīng)用。邊興玉等采用污水污泥兩相厭氧消化工藝,將產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分別置于各自的反應(yīng)器中,形成各自的相對(duì)優(yōu)勢(shì)微生物種群,提高了整個(gè)消化過程的處理效果和穩(wěn)定性。VSS(揮發(fā)性懸浮顆粒物)去除率比中溫傳統(tǒng)工藝提高50%以上,比高溫傳統(tǒng)工藝提高35%左右。高溫酸化0.5d后,中溫甲烷化8•5d,可達(dá)到中溫傳統(tǒng)法20d的處理效果,節(jié)省了時(shí)間。另外,滅菌效果優(yōu)于中溫傳統(tǒng)法,產(chǎn)甲烷反應(yīng)器保持較高的緩沖能力,對(duì)揮發(fā)性酸積累的抵御和耐沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)。
3、污泥制油
污泥制油是把含水率為65%的干泥在隔絕空氣下,加熱升溫450℃,在催化劑作用下把污泥中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔?最大轉(zhuǎn)化率取決于污泥組成和催化劑的種類,正常200~300L(油)/t(干泥)的產(chǎn)率,其性質(zhì)與柴油相似。加拿大正在進(jìn)行中試試驗(yàn),澳大利亞Perth也正在建造利用熱化學(xué)方法將污泥制油的工廠。
4、污泥濕式氧化(wet air oxidation簡(jiǎn)稱WAO)
濕式氧化法是在高溫(125℃~320℃)和高壓(0.5~20MPa)條件下,以空氣中的氧作為氧化劑,在液相中將有機(jī)物分解為二氧化碳、水等無機(jī)物或小分子有機(jī)物的化學(xué)過程。由于剩余污泥在物質(zhì)結(jié)構(gòu)上與高濃度有機(jī)廢水十分相似,因此這種方法也可用于處理剩余污泥。剩余污泥的濕式氧化法處理是濕式氧化法最成功的應(yīng)用領(lǐng)域,目前有50%以上的濕式氧化裝置應(yīng)用于剩余污泥的處理。
5、臭氧剩余污泥減量化
這一工藝是由日本的H•Yasui等學(xué)者提出的。此工藝中,剩余污泥的消化與污水處理在同一個(gè)曝氣池中同時(shí)進(jìn)行。工藝分成兩個(gè)過程,一個(gè)是臭氧氧化過程,另一個(gè)是生物降解過程。
從二沉池中沉下來的污泥,一部分直接回流到曝氣池中,另一部分則是先進(jìn)行臭氧處理然后再回流到曝氣池。污泥經(jīng)過臭氧處理后,能夠提高其生物降解性,在曝氣池中與污水同時(shí)進(jìn)行生物處理。而且在經(jīng)臭氧處理后,將有一部分污泥(1/3)被無機(jī)化。因此,只要操作適當(dāng),可以使污水處理過程中凈增污泥量與無機(jī)化污泥量相等,從而可以達(dá)到無剩余污泥的目的。
6、超聲波處理剩余污泥
超聲波通常是指頻率為的20kHz~10MHz的聲波。當(dāng)其聲強(qiáng)增加到一定的數(shù)量時(shí),會(huì)對(duì)其傳播中的媒質(zhì)產(chǎn)生影響,使媒質(zhì)的狀態(tài)、組成、功能和結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化,通稱為超聲效應(yīng)。超聲波與媒質(zhì)作用的機(jī)制可分為熱機(jī)制、機(jī)械機(jī)制和空化機(jī)制,超聲波主要通過空化機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余污泥的處理。
7、高速生物反應(yīng)器
高速生物反應(yīng)器技術(shù)是在利用土壤處理污泥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。利用土壤中的微生物處理污泥,由于系統(tǒng)是開放的,因而會(huì)受到氣溫和土壤濕度的影響,使土壤利用的時(shí)間和區(qū)域受到一定的限制。
美國(guó)SWEC公司在80年代開始研制開發(fā)高速生物反應(yīng)器,該技術(shù)將污泥的脫水、消化和干化相結(jié)合,將土壤處理的整個(gè)過程放置在室內(nèi)一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行。Texaco經(jīng)過近20年的研究開發(fā),使高速生物反應(yīng)器技術(shù)成熟并得以推廣。整個(gè)操作系統(tǒng)的核心部分是生物反應(yīng)器,它由二個(gè)區(qū)域組成:上半部分是污泥與土壤相混合的區(qū)域,使污泥負(fù)荷達(dá)到均一化,污泥的有機(jī)部分在這一區(qū)域中被生物降解;下半部分是氣、液分離區(qū),使液體不滯留于土壤中,以增加氧的傳遞率。高負(fù)荷率的污泥通過該系統(tǒng)的處理,污泥中的有機(jī)組分將降解70%~80%,懸浮固體濃度去除率達(dá)到45%~60%。從沉淀池排出濃度為5000~30000mg/L的污泥都可以直接進(jìn)入該系統(tǒng)中,而不需要任何的預(yù)處理。相比于其它生物處理技術(shù),該系統(tǒng)所需能量較少,可以連續(xù)運(yùn)行,并能保持最佳溫度以利于微生物的降解,特別適合于受自然條件限制或土壤濕度大的污泥處理過程中。
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