污泥處理的新技術
為避免污水處理廠污泥對環境的二次污染,各國政府及研究機構對污泥的最終處置問題十分重視并根據各國的國情制定出污泥處置的法規和具體方案。
大部分歐洲國家的污泥以填埋為主;美國和英國的污泥以農用為主;日本的污泥則以焚燒為主;總之,污泥農用和陸地填埋是大多數國家污泥處置的兩種最主要方法,農用和陸地填埋方案的選擇很大程度上取決于各國政府有關的法律法規和污染控制狀況;同時也與國家的大小和農業發展情況有關。
近年來,隨著污泥農用標準(如合成有機物和重金屬含量)的日益嚴格,許多國家,如德國、意大利、丹麥等污泥農用的比例不斷降低,而污泥填埋的比例增加。但也有一些國家,如美國、英國和日本等污泥農用的比例增加,填埋的比例減少。
近十年來,世界各國污泥處理涌現了許多新技術,最集中的有以下幾個方面。
1、污泥熔化
為了減少污泥體積和利用其中的重金屬黏結作用,日本曾開展污泥熔化技術研究,但還不十分深入。污泥熔化處理也是污泥熱化學處理方法的一種。污泥熔化技術是把污泥加熱至1300~1500℃,使污泥中有機物燃燒,其殘留物質可用來制作玻璃、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,并逐步被應用。邊興玉等采用污水污泥兩相厭氧消化工藝,將產酸相和產甲烷相分別置于各自的反應器中,形成各自的相對優勢微生物種群,提高了整個消化過程的處理效果和穩定性。VSS(揮發性懸浮顆粒物)去除率比中溫傳統工藝提高50%以上,比高溫傳統工藝提高35%左右。高溫酸化0.5d后,中溫甲烷化8•5d,可達到中溫傳統法20d的處理效果,節省了時間。另外,滅菌效果優于中溫傳統法,產甲烷反應器保持較高的緩沖能力,對揮發性酸積累的抵御和耐沖擊負荷的能力強。
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物轉化為碳氫化合物,最大轉化率取決于污泥組成和催化劑的種類,正常200~300L(油)/t(干泥)的產率,其性質與柴油相似。加拿大正在進行中試試驗,澳大利亞Perth也正在建造利用熱化學方法將污泥制油的工廠。
4、污泥濕式氧化(wet air oxidation簡稱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,在液相中將有機物分解為二氧化碳、水等無機物或小分子有機物的化學過程。由于剩余污泥在物質結構上與高濃度有機廢水十分相似,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用領域,目前有50%以上的濕式氧化裝置應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等學者提出的。此工藝中,剩余污泥的消化與污水處理在同一個曝氣池中同時進行。工藝分成兩個過程,一個是臭氧氧化過程,另一個是生物降解過程。
從二沉池中沉下來的污泥,一部分直接回流到曝氣池中,另一部分則是先進行臭氧處理然后再回流到曝氣池。污泥經過臭氧處理后,能夠提高其生物降解性,在曝氣池中與污水同時進行生物處理。而且在經臭氧處理后,將有一部分污泥(1/3)被無機化。因此,只要操作適當,可以使污水處理過程中凈增污泥量與無機化污泥量相等,從而可以達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。當其聲強增加到一定的數量時,會對其傳播中的媒質產生影響,使媒質的狀態、組成、功能和結構等發生變化,通稱為超聲效應。超聲波與媒質作用的機制可分為熱機制、機械機制和空化機制,超聲波主要通過空化機制實現對剩余污泥的處理。
7、高速生物反應器
高速生物反應器技術是在利用土壤處理污泥的基礎上發展起來的。利用土壤中的微生物處理污泥,由于系統是開放的,因而會受到氣溫和土壤濕度的影響,使土壤利用的時間和區域受到一定的限制。
美國SWEC公司在80年代開始研制開發高速生物反應器,該技術將污泥的脫水、消化和干化相結合,將土壤處理的整個過程放置在室內一個封閉的循環系統中進行。Texaco經過近20年的研究開發,使高速生物反應器技術成熟并得以推廣。整個操作系統的核心部分是生物反應器,它由二個區域組成:上半部分是污泥與土壤相混合的區域,使污泥負荷達到均一化,污泥的有機部分在這一區域中被生物降解;下半部分是氣、液分離區,使液體不滯留于土壤中,以增加氧的傳遞率。高負荷率的污泥通過該系統的處理,污泥中的有機組分將降解70%~80%,懸浮固體濃度去除率達到45%~60%。從沉淀池排出濃度為5000~30000mg/L的污泥都可以直接進入該系統中,而不需要任何的預處理。相比于其它生物處理技術,該系統所需能量較少,可以連續運行,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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