城市污泥的处理处置技术现状毕业论文.doc
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1、广东环境保护工程职业学院毕业论文题目: 城市污泥的处理处置技术现状系 部: 环境工程与土木工程系 专 业: 环境监测与治理技术 班 级: 姓 名: 指导教师: 完成时间: 2013年3月 目录摘 要1第一章前言21.1污泥中的术语及定义21.2污泥的理化性质21.3城市污水处理厂污泥的特点41.4污泥处理处置的一般原则4第二章污泥处理处置技术现状62.1污泥处理处置现状62.2国内外处置与再利用方式62.3污泥处理处置技术现状72.2.1 污泥浓缩和脱水技术72.2.2 污泥干化焚烧72.2.3污泥稳定82.2.4土地利用92.2.5卫生填埋92.2.6污泥建材利用92.2.7其他处置方式10
2、第三章污泥处理处置建议113.1按照处置要求选择处理工艺的建议113.2污泥处理设施布局12第四章结束语13致 谢14参考文献15摘 要随着人口的日益增加和全球社会城镇化的快速发展,居民用水量越来越多,伴随产生的生活污水量也是越来越大,对城市发展和生态环境可能造成严重后果。因此,城市污水的处理势在必行,而在处理过程中产生的大量剩余污泥,也是重点处理的一个方向。与污水处理技术相比较,我国污泥处理技术相对落后,处理方式比较单一,至今还没有一套全面的技术标准问世。目前,污泥处理多是先脱水再干化,处置时也是以堆肥、填埋、焚烧为主,亟需多样化的处理方式,做到污泥最大程度的无害化、减量化、资源化的处理。本
3、文分析了城市污泥特点和理化性质,总结了污泥处理处置的几种方式,并提出了污泥处理处置技术路线的相关建议。关键词:城市污泥;处理处置;现状;技术路线第一章 前言1.1污泥中的术语及定义 污泥:是指城镇生活污水处理厂在污水处理过程中产生的半固态或固态物质,不包含栅渣、浮渣和沉砂。污泥无害化处理处置:是指经处理后的污泥或污泥产品在环境中或利用过程中达到长期稳定,并对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式,经无害化处理处置的污泥含水率须低至60%。污泥无害化处理处置率:是指经无害化处理处置的污泥量与污泥总量的比值。其计算公式:(经无害化处理处置的污泥量/污泥总量)*100%。污泥处理:城镇污水处
4、理厂污泥减容、减量、稳定以及无害化的过程。污泥处置:经处理后的污泥后污泥产品在环境或利用过程中达到长期稳定,并对人体健康和环境不产生有害影响的最终消纳方式。1.2污泥的理化性质污泥的减量化技术的选择通常基于其物理性质,而其化学性质则决定了污泥资源化的方向。表征污泥物理性质常用的指标有含水率、密度、比阻、可压缩性、水力特征等。PH值、有机物、营养成分含量、热值、有毒有害物质含量等都是表征污泥化学性质的指标。(1)污泥含水率:单位质量污泥所含水分的质量分数,即含水量。当处理生活污水及性质与之相近的生产废水时,初次沉淀污泥的含水率为95%97%,腐殖污泥的含水率为96%左右,而剩余污泥的含水率可达9
5、9%以上,相对密度接近于1。因此,污泥的体积V、质量M及污泥所含固体浓度P之间的关系可用式(1-1)来表示。 (1-1)式中:,污泥含水率为时的污泥体积、质量与固体物浓度; ,污泥含水率变为时的污泥体积、质量与固体物浓度。式(1-1)适用于含水率大于65%的污泥。含水率低于65%以后,污泥颗粒之间不再被水填满,体积内有气体出现,体积与质量不再符合式(1-1)关系。如果污泥含水率从99%降到96%,污泥体积可以减少四分之三。(2)污泥的脱水性能与污泥比阻r:前者表征污泥脱水的难易程度,后者是指单位过滤面积上,单位干重滤饼所具有的阻力。污泥比阻也可反映污泥的脱水性能。 (1-2)式中:r比阻,m/
6、kg,1m/kg=;p过滤压力,kgf/,1 kgf/=9.8Pa(按g=9.8m/计);A过滤面积,;滤液的动力粘度,kgs/;滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体质量,kg/;b污泥性质系数,。(3)挥发性固体和灰分:挥发性固体可近似代表污泥中有机物含量,又叫灼烧减量;灰分代表无机物含量,又叫灼烧残渣。通过烘干、高温焚烧称重求得。(4)可消化程度:污泥中挥发性固体被消化消解的百分数。计算公式如(1-3) (1-3)式中:可消化程度,%; ,生污泥及消化污泥的无机物质量分数,%; ,生污泥及消化污泥的无机物质量分数,%。 (5)湿污泥相对密度与干污泥相对密度湿污泥质量等于污泥所含水分质
7、量与干固体质量之和。湿污泥相对密度等于湿污泥质量与同体积的水质量之比值。干固体物质由有机物(即挥发性固体)和无机物(即灰分)组成,有机物相对密度一般等于1,无机物相对密度约为2.52.65。确定湿污泥相对密度和干污泥相对密度,对于浓缩池的设计、污泥运输及后续处理都有实用价值。(6)污泥肥分:污泥中含有大量植物营养素和微量元素,污泥中的有机腐殖质都是良好的土壤改良剂。(7)污泥的毒性与环境危害性:主要来自其所含有的毒性有机物、致病微生物和重金属等。(8)污泥的热值与可燃性污泥的主要成分是有机物,可以燃烧,其可燃性用干基热值表示。干基热值是指单位质量的干固体所具有的燃烧热值。有机固体的干基热值60
8、00kJ/kg时,可稳定燃烧供热或发电。城市污水处理中的各类污泥中,新鲜污泥的热值较高,消化污泥热值较低,但其干基热值均大大超过6000kJ/kg,所以干污泥具有很好的可燃性。1.3城市污水处理厂污泥的特点城市污水污泥的成分复杂,由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体,含有水分、难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物和寄生虫等。中国城市污水厂污泥的成分特点如表1所示。污泥中重金属含量取决于工业废水排入污水处理厂的情况。中国污水中工业废水比重大,故污水处理厂初沉及二沉污泥重金属含量较高,某些重金属含量严重超标。1.4污泥处理处置的一般原则城市污水厂污泥处理与处置必
9、须遵循减量化、稳定化、无害化、资源化的处置原则, 将无害化作为污泥处置的重点,把资源化作为污泥处置的最终目标。为有效、彻底解决污泥的环境污染问题,可以通过技术开发将大量的废物变为可用物质,对污泥进行综合利用,取得良好的经济效益和环保效益。(1)减量化城市污水处理厂的污泥减量化就是通过采用过程减量化的方法减小污泥体积,以降低污泥处理及最终处置的费用。污泥减量化通常分为质量的减少和过程表1 中国城市污水处理厂污泥的成分特点成分特点1.脂肪、碳水化合物脂肪含量低(约20%)、VSS、碳水化合物(淀粉、糖类、纤维)含量高(高于50%)2.污泥的C/N比污泥的含氮量高,一般在3%左右,污泥的C/N比维持
10、在10%20%的范围内3.pH值和酸碱度污泥的pH值和总碱度基本在正常的范围内,pH值在6.5到7.0之间,总碱度在16mg/L26mg/L之间4.重金属离子重金属离子含量较高5.肥分污泥中富含的氮磷钾是农作物必需的肥料成分,有机腐殖质初次沉淀污泥含47%,是良好的土壤改良剂6.污泥的热值污泥含有大量的有机物和一定量的纤维木质素,脱水后的的污泥发热量约为836kJ/Kg,具有较高的热值,在一定含水率下具有自持燃烧和用作能源的可能性减量,质量减少的方法主要是通过稳定和焚烧,污泥体积减小的方法主要是通过污泥浓缩、污泥脱水两个步骤来实现,过程减量可通过超声波技术、臭氧法、膜生物反应器、生物捕食、微生
11、物强化、代谢解偶联及氯化法等方法实现。(2)稳定化污泥稳定化是降解污泥中的有机物质,进一步减少污泥含水量,杀灭污泥中的细菌、病原体,消除臭味,使污泥中的各种成分处于相对稳定状态的一个过程。需要采用生物好氧或厌氧消化工艺,或添加化学药剂等方法,使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物,进一步消解污泥中的有机成分,避免在污泥的最终处置过程中造成二次污染。(3)无害化污泥无害化处理的目的是采用适当的工程技术去除、分解或者固定污泥中的有毒、有害物质(如有机有害物质、重金属)及消毒杀菌,使处理后的污泥在最终处置中不会对环境造成冲击,防止意想不到的污染物在不同介质之间的转移,更具有安全性和可持续性,不会对环
12、境造成危害。(4)资源化污泥的特点和性质决定了污泥的根本出路是资源化。资源化是指在处理污泥的同时,回收其中的氮磷钾等有用物质或回收能源,达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。污泥资源化的特征是:环境效益高、生产成本低、生产效益高、能耗低。第二章 污泥处理处置技术现状2.1污泥处理处置现状目前,我国城市水污染控制普遍存在的问题是“重污水处理而轻污泥处理处置”。我国的污水处理厂污泥处置费用占工程投资和运行费用的24%45%,而发达国家的污泥处置费用已占50%70%。随着我国城镇化水平不断提高,污水处理设施建设高速发展,截止2010年,城镇污水处理能力已达到1.22亿,城镇污水处理厂已达2600座
13、,“十二五”期间还将增加污水处理能力9000万座,增建和在建城镇污水处理厂达1800多座,为实现国家减排目标和污染控制,做出了巨大贡献。但是污水处理厂的建设投运伴随产生大量的剩余污泥,以含水率80%计,全国年污泥总产生量很快突破3000万t。按照预测,到2020年污泥产生量将突破年6000万t。2.2国内外处置与再利用方式目前,国内外的处置与再利用方式有:(1)农用。该法的缺点是,若长期使用,污泥中的重金属离子、有毒有机物会积累并影响人体健康,并且病毒、病虫卵等极易传播扩展。因而,此法并未得以广泛应用。(2)制砖。此法所制砖孔管多而大,表面不平,导致砖的吸水率大,砖的烧成尺寸收缩率大,强度不够
14、,抗腐蚀力差,表面发白,且成本极高,据报道,一块砖零售价格几乎达1美元。因而不可采用。(3)填埋。此法占用大量土地,花费大量运输费用,有时还会渗出严重污染的液体及臭气现象,甚至污染地下水源,渗出的气体主要甲烷,易引起火灾和爆炸,随着填埋率的减少,这一方法正受到限制。(4)焚烧。此法的缺点是投资大,管理复杂,焚烧前必须脱水(有臭味),费用较高。焚烧时易产生二氧化硫、二噁英等气体污染空气。美国环保局一直准备更严格控制其生物固体焚烧物的烟尘排放。另外焚烧成本也十分昂贵,在日本,一套处理量在50/d左右的焚烧设备,陈本高达28亿元日元。(5)排海。此法易造成海洋污染,对海洋生态系统和人类食物链构成威胁
15、,并且也没从根本上解决环境问题。综上所述,对剩余污泥的处置或再利用,国内外尚无一种既可推广又对环境无污染的有效方法。2.3污泥处理处置技术现状2.2.1 污泥浓缩和脱水技术常用的污泥浓缩和脱水技术有以下几种:重力浓缩法、机械浓缩法、板框压缩脱水、带式压滤脱水、离心脱水以及浓缩脱水一体机浓缩脱水,各浓缩脱水技术的比较见表2。表2 常见污泥浓缩脱水技术比较技术分类子类处理效率运行费用运行稳定性二次污染工程实例重力浓缩池低低较好有哈尔滨文昌污水处理厂离心浓缩法离心浓缩机高高好有上海石洞口污水处理厂加压过滤法板框压滤带式压滤低低较少较高好较好有较少北京高碑店污水处理厂日照第一污水处理厂离心分离法卧式离
16、心式脱水机高高好较少杭州七格污水处理厂浓缩脱水一体机高高好较少太原北郊污水处理厂技术路线和设备性能已和国际接轨,由于我国污泥的性质特点,与国外污水处理厂相比,在浓缩效率及加药量方面还存在一定的差异。针对我国目前污泥处置以填埋方式为主的需求,国内近年来开发了多种高干度污泥脱水/固化系统,并已得到工程应用。包括江苏百新环境工程有限公司的电渗透污泥干化脱水技术,山东景津环保设备有限公司的景津聚丙烯高压隔膜滤板压滤机等多家公司的先进技术或设备。2.2.2 污泥干化焚烧污泥干化工艺主要可分为热干化、太阳能干化、生物干化和水热干化等。以焚烧为核心的处理方法是目前污泥处置最彻底、最快捷的方法,它能使有机物全
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