淺談污泥的處理和處置

肖昌龍

隨著我國的環(huán)保事業(yè)的發(fā)展,全國大多的城市和工礦區(qū)都設立了污水處理廠;隨著時代變遷和處理水技術(shù)的發(fā)展,污水處理后的水質(zhì)越來越好;但大都面臨著安排水處理后產(chǎn)生污泥的出路問題,有很多由于人們認識不到位和技術(shù)措施落后而導致了不少的環(huán)境遺留問題;現(xiàn)就這個問題淺談一下污泥的處理和處置,與大家共同探討污泥的處理和處置的可能技術(shù)措施。

污水處理廠所產(chǎn)生的污泥為處理水的體積的0.5%～1%左右,這些污泥一般富含有機物、病菌等,若不加處理隨意堆放,將會對周圍環(huán)境造成新的污染。污泥的處理和處置就是要通過適當?shù)募夹g(shù)措施,使污泥得到再利用或以某種不損害環(huán)境的形式重新返回自然環(huán)境中。在排水工程中,將改變污泥性質(zhì)稱為處理,而安排出路稱為處置。

城市污水和工業(yè)廢水在污水處理廠進行處理的過程都將產(chǎn)生各種污泥。污泥中的固體有的是截留下來的懸浮物質(zhì);有的是有生物處理系統(tǒng)排出的生物污泥;有的則是因投加藥劑而形成的化學污泥。城市污水廠的污泥主要有:柵渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥和二沉池生物污泥等。柵渣呈垃圾狀,沉砂池沉渣中比重較大的無機顆粒含量較高,所以這兩者一般作為垃圾處置。初沉池污泥和二沉池生物污泥,因富含有機物,容易腐化、破壞環(huán)境,必須妥善處置。初沉池污泥還含有病原體和重金屬化合物。二沉池污泥基本上是微生物機體,含水率高,數(shù)量多。這兩者在處置前要處理。處理的目地是(1)降低含水率,使其變流態(tài)為固態(tài),同時減少數(shù)量;(2)穩(wěn)定有機物,使其不易腐化,避免對環(huán)境造成二次污染。

污泥處理的方法常取決于污泥的含水率和最終的處置方式。污泥中水的存在形式有三種:(1)游離水;存在于污泥顆粒間隙的水,稱為間隙水或游離水,約占污泥水分的70%左右。這部分水一般借助外力可與泥粒分離。(2)毛細水;存在于污泥顆粒間的毛細管中,稱為毛細水,約占污泥水分的20%左右。也有可能用物理方法分離出來。(3)內(nèi)部水;粘附于污泥顆粒表面的附著水和存在于內(nèi)部(包括生物細胞內(nèi)的水)的內(nèi)部水,約占污泥中水分的10%左右。只有干化才能分離,但也不完全。

從沉淀池來的污泥呈流態(tài),含水率常高于95%。降低污泥含水率的最簡單有效的方法是濃縮。濃縮可使剩余活性污泥的含水率約從99.2%下降到97.5%左右,污泥體積縮到原來的1/3左右。但濃縮污泥仍呈流態(tài)。進一步降低含水率的方法是脫水,經(jīng)過脫水污泥從流態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。為了避免污泥進入環(huán)境時,其有機部分發(fā)生腐敗,污染環(huán)境,常在脫水之前先進行降解,稱穩(wěn)定。經(jīng)過穩(wěn)定的污泥如果脫水性能差,則還需調(diào)理。脫水污泥的含水率仍舊相當高,一般在60%～80%左右,需進一步干化,以降低其重量。干化污泥的含水率一般低于10%。經(jīng)過各級處理,100kg濕污泥轉(zhuǎn)化為干污泥時,重量常不到5kg。

污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。經(jīng)濃縮后的污泥近似糊狀,仍保持流動性。污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法。在選擇濃縮方法時,除了各種方法本身的特點外,還應考慮污泥的性質(zhì)、來源、整個污泥處理流程及最終處置方式等。

穩(wěn)定污泥的常用方法是消化法(厭氧生物處理法)。小型污水廠也有采用好氧消化法、氯化氧化法、石灰穩(wěn)定法和熱處理等方法使污泥性質(zhì)得到穩(wěn)定。厭氧消化是對有機污泥進行穩(wěn)定處理的最常用的方法。一般認為,當污泥中揮發(fā)性固體的量降低40%左右即可認為已達到污泥的穩(wěn)定。污泥的厭氧消化包括:水解、酸化、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷等過程。

消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥與初沉污泥的混合污泥等在脫水之前應進行調(diào)理,以改善污泥的脫水性能。城市污水廠污泥中的固體主要是腐殖質(zhì),與水的親和力很強,其脫水非常困難。所謂調(diào)理就是破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu),減少泥水間的親和力,改善污泥的脫水性能。污泥的調(diào)理方法有加藥調(diào)理法、淘洗加藥調(diào)理法、加熱調(diào)理法、冷凍調(diào)理法、加骨粒調(diào)理法等。其中加藥調(diào)理法功效可靠,設備簡單,操作方便,被長期廣泛采用。

污泥脫水的作用是去除污泥中的毛細水和表面附著水,從而縮小其體積,減輕其重量。經(jīng)過脫水處理,污泥含水率能從96%左右降到60%～80%,其體積為原體積的1/10～1/5,有利于運輸和后續(xù)處理。污泥脫水常采用自然干化和機械脫水。自然干化采用污泥干化床;機械脫水的設備常采用帶式壓濾機、轉(zhuǎn)筒式離心機、板框壓濾機。

污泥干燥是將脫水污泥通過處理,去除污泥中絕大部分毛細管水、吸附水和顆粒內(nèi)部水的方法。污泥經(jīng)干燥處理后含水率從60%～80%降低至10%～30%左右。焚化處理能將干燥污泥中的吸附水和顆粒內(nèi)部水及有機物全部去除,使含水率降至零,變成灰塵。因污泥干燥和焚化的設備投資和運行費用十分昂貴,在我國幾乎沒有用于城市污水廠污泥處理,僅用于工業(yè)污泥和垃圾的處理。

污泥處理后就應進行污泥的處置。污泥處置的基本問題是利用適當?shù)募夹g(shù)措施,為污泥提供出路,同時要認真考慮污泥處置所產(chǎn)生的各種環(huán)境和經(jīng)濟問題,并按一定的要求(法規(guī)、條例)妥善地解決。目前,較適合我國國情、常用的污泥處置方法有:農(nóng)業(yè)利用、填埋、焚燒、投放大海。其中投放大海現(xiàn)只有少數(shù)國家采用,因其污染后果嚴重。