污水处理厂污泥的处理处置研究

2023-01-31

污水处理厂是削减水污染物的重要设施。城市污水和工业废水在污水处理厂 (站) 进行处理的过程中都将产生各种污泥。污泥中的固体有的是截留下来的悬浮物质;有的是由生物处理系统排出的生物污泥等等。如果得不到及时、有效的处理, 会给生态环境和人体健康带来危害。若城镇污水处理厂污泥处理、处置不当, 不仅不能充分发挥其消除污染、保护环境的作用, 也大大弱化了污水处理厂的净化功能。

1 污泥对生态环境的影响

(1) 重金属污染。

在污水处理过程中, 通过吸附或沉淀而转移到污泥中的重金属占70%~90%。一部分重金属元素主要来源于工业排放的废水如镉、铬;另一部分重金属来源于家庭生活的管道系统如铜、锌等重金属。由于污泥施用于土壤后, 重金属将积累于地表层。所以重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素。同时重金属一般溶解度很小, 性质较稳定、难去除, 所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。

(2) 病原微生物。

污水中的病原体经过处理还会进入污泥。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种, 其中危害较大的是寄生虫。污泥农用引起的潜在疾病的流行, 被认为主要与沙门氏菌和绦虫卵有关。

(3) 污泥盐分污染。

污泥含盐量较高, 会明显提高土壤电导率, 破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收, 甚至对植物根系造成直接的伤害, 而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失。

(4) 有机物高聚物污染。

苯、氯酚等是城市污泥的主要有毒成分。尽管目前国内外对城市污泥中有机污染物的研究并不多, 但是一些国家对城市污泥中有机污染物的特征及其在农业环境中的行为、生态效应和调控措施等方面进行了一定的研究。我国还未能制订出较完善的城市污泥有机污染物限制标准。迄今为止的试验研究表明, 通过根部有效的吸收和在植物中转移的二恶英/呋。

(5) 氮磷等养分的污染。

在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等的污泥之后, 当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时, N、P等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化, 进入地下引起地下水的污染。

2 污泥处理与处置

污泥进入环境之前应注意对污泥处理, 进入环境之后要加强处置污泥。处理和处置的目的是: (1) 降低含水率, 使其变流态为固态, 同时减少数量; (2) 稳定有机物, 使其不易腐化, 避免对环境造成二次污染。污泥处置是指污泥在环境中如何消纳, 常见的处置方式有:在填埋场填埋、在土地中加以利用、制成建材后利用等。污泥处理则是指为了满足污泥进入环境消纳要求, 而要采取的必要措施, 以使其在处置中不会对环境产生有害的影响。处理得当的污泥, 最终处置时才会最大程度地避免其有害影响。

对污泥的处理, 一定要按照污泥处置的方式和要求来确定。就像污水处理采用何种工艺、达到何种出水标准, 需要根据出水的受纳水体功能来决定一样。所以, 首先要明确污泥如何处置, 也就是说, 应该先要明确污泥到哪去、做什么。当然, 在实际中究竟如何选择污泥的处置方式, 还需要根据污泥的性质、成分、污泥处理的技术水平、当地条件来决定。减量和稳定是满足任何处置要求的最基本处理措施。通过机械脱水去除空隙水、附着水和毛细水后, 固体物含量可达20%~35%。通过污泥干燥去除吸附水和内部水后, 固体物含量可达95%。

3 怎样处理和处置污泥

我们一般情况是把污水厂污泥的稳定和脱水 (一般脱水至含水率达70%~80%) 称作污泥的处理;将污泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用, 称为污泥的处置。怎样处理和处置污泥呢?我们常常进行污泥稳定化处理。

(1) 污泥稳定化处理。

所谓的污泥稳定化处理是指降低污泥中有机物的含量, 使污泥在后续处理与处置过程中不致发生腐败或变化。主要的稳定化技术包括:污泥的厌氧消化技术、污泥的好氧消化技术等。

其机理是促使活性污泥进入内源呼吸阶段, 通过自身氧化降低污泥中的有机物的含量, 使污泥达到稳定化。其反应方程式如下:

只有约80%的细胞组织能被氧化, 剩余的20%则是不能被生物降解的。

(2) 污泥的处置。

污泥的处置, 主要采取以下几种方式。

(1) 自然干化。自然干化主要采用的是污泥干化床, 其中主要的干化机理是自然蒸发与渗透。一般经过自然干化处理后的出泥的含水率可接近65%。但由于自然干化床的占的面积较大, 一般仅适用于中小规模的污水处理厂。

(2) 机械脱水。据统计, 西欧国家经脱水处理的污泥占其污泥总量的69.3%, 其中机械脱水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%;主要的脱水机械有:转筒离心机、板框压滤机、压式压滤机、真空过滤机, 分别占21.7%, 15.8%, 11.4%和2.5%。

其次, 复合肥化。根据目前的经济条件, 对许多污水厂来说, 污泥用于农田是比较可行和现实的方案。污泥中的氮、磷、钾和微量元素, 对农作物有增产作用;污泥中的有机质、腐殖质是良好的土壤改良剂。污泥经适当浓缩、脱水后运至市郊或邻近省份作为农肥, 是许多污水厂采用的方法。但农田施肥有季节性, 不需要泥肥时, 污水厂会泥满为患, 影响正常运行。于是一些污水厂支付费用, 让农民把污泥拉走, 而不问其去向, 这会造成二次污染。

最后, 卫生填埋。国内有些城市拟将污水厂的污泥运至城市垃圾填埋场一并处置, 这存在两个实际问题:一是管理体制上的问题。垃圾的中转站和填埋场的布点、设计和投资, 属环卫局管理, 而污水厂的污泥属市政系统管理, 设计垃圾填埋场使用年限和布点距离未考虑接纳污水厂污泥;二是脱水污泥含水率过高。运往垃圾填埋场的污泥, 要求含水率不大于30%, 而目前污水厂的脱水污泥含水率在70%~80%, 这类污泥不易碾压填埋, 除非将污泥作适当干化或加石灰、絮凝剂处理。无论作何种填埋, 污泥宜采取高干度脱水方案。

摘要：处理污水所产生的污泥未经处理处置直接进入环境后, 将对环境造成二次污染, 其对生态环境和人类活动构成了严重威胁。污泥处理和处置是解决污泥问题密不可分的两个环节, 污泥如何处理、达到何种处理程度取决于污泥处置的方式, 处置决定处理。因此如何合理地处理、处置污泥, 已成为城市污水厂和相关部门必需引起重视的问题。

关键词：污泥,处理,处置,填埋,焚烧