城市污泥资源化技术探讨?
国内外处理处置污泥的方法很多。污泥一般经过浓缩、消化、脱水、干燥等处理,然后进行有效利用(主要用于农业)、填埋和焚烧,或者其中的一些组合。污泥的最终出路是资源化利用或以某种形式回归环境。随着禁止海洋倾倒,污泥处置的比例逐渐降低,陆地填埋也越来越受到限制。在我国,农用污泥占44.3%,卫生填埋占31%,其他方式占11%,未处理污泥占13.7%。人们意识到污泥处理的重点是减量化、资源化和废弃,污泥减量化、稳定化和无害化作为一种资源化再利用已成为主流。
污泥处理处置方案的选择应根据当地污泥的性质和数量;投资情况和运营管理费用;环境保护要求及相关法律法规;城市发展趋势和污泥资源化利用综合考虑后选定[5]。随着人们环保意识的增强,充分利用污泥中有用成分,提高污泥附加值的污泥资源化技术不断升温。污泥资源化是污泥处理可持续发展的重要途径。
1.污泥资源化工艺的选择
1.用污泥制作陶粒
污泥制陶粒是利用污泥与粘土成分相似的原理,将污泥与粘土或粉煤灰按一定比例混合,高温烧制成陶粒的一种污泥处置方法。烧制陶粒时,原料的化学成分是影响陶粒膨胀系数的主要因素。烧制陶粒的材料(球团或小球)必须具备膨胀的两个基本条件:一是在膨胀温度下能产生适当的粘度和表面张力;第二,同时产生足够的气体。只有同时满足以上两个条件,才有可能获得膨胀性良好的均质多孔陶粒。利用不同污水处理厂的生物污泥替代部分粘土配料,可以生产出符合国家标准的轻质陶粒。烧制轻质陶粒的污泥配料烧结温度约为65438±0200℃。根据污水处理厂生物污泥成分的不同,应适当调整配方。正常情况下烧制陶粒污泥用量较低,混烧比例约为1%。
2.污泥制砖
污泥制砖有两种方法,一种是直接用干污泥制砖,另一种是用污泥灰制砖。利用干化污泥制砖时,污泥的无机成分与制砖粘土的化学成分相似,可以部分替代粘土作为制砖原料。污泥砖是将粉碎过筛后的污泥与辅料混合,干燥,用隧道窑制砖工艺高温焙烧制成。工艺路线如图1-2所示。污泥与粘土的最佳比例为1: 5,污泥砖的强度可以达到普通红砖的强度。
用污泥烧灰制砖时,污泥灰制砖的工艺与干污泥制砖基本相同,灰的化学成分与制砖粘土基本相似。制砖时,只需加入适量的粘土和掺合剂,直接将污泥灰与其他制砖原料混合成型烧结制砖即可。合适的配料重量比是:灰:粘土:污泥= 100: 50: (65438+。在烧制过程中,有毒的重金属被密封在污泥中,也杀死了所有的有害细菌和有机物,烧制的砖没有异味。污泥制砖既实现了废物利用,又减轻了污泥处理的负担,是污泥资源化利用的较好途径。
生产肥料
污泥制肥是污泥资源化利用的主要途径。污泥富含有机质、氮、磷、钾和植物生长所需的多种微量元素,非常适合生产土壤改良剂或其他优质缓释复合肥。但未经处理的污泥含水率高,粘度大,含有大量病原菌,不能直接施入土壤。一般采用生物发酵技术生产肥料。
干化污泥因其具有臭味、致病菌、粘性等负面特性,质量得到了显著改善,可以直接施入土壤,也可以通过好氧发酵技术和复合肥生产技术开发精制肥料。技术路线如图1-3所示。干化后的污泥首先被送到储料仓进行发酵和分解。在发酵过程中,污泥分解更充分,有机质结构、粒度、含水率等条件更适合农业,可以直接包装成精制有机肥出售。腐熟后的污泥可以干燥粉碎,与磷酸一铵、氯化钾、过磷酸钙等无机原料按一定比例混合,造粒后也可作为优质缓释复合肥,最大限度地实现资源化利用。
烧制水泥
用污泥烧水泥可以在一定程度上实现部分成本回收,是目前污泥处置比较彻底的工业方案之一。污泥无机部分的化学特性与水泥生产中使用的原材料基本相似。与普通硅酸盐水泥相比,污泥制成的水泥粒度和比重基本相似,但稳定性、膨胀密度和养护时间更好。污泥作为替代原料,需要干燥到92%-95%以上的固含量,颗粒越细越好。直接添加水泥烧成工艺要求用作水泥原料的污泥必须达到粒度小于90微米的磨细污泥的87%以上,磨细后的含固量大于98%。当干污泥以3-8%的比例加入时,污泥的热值(3000大卡/千克的热值)可满足水泥烧制过程中28%的热量需求。间接添加污泥的水泥烧成工艺以污泥为替代燃料,以剩余灰渣为水泥原料,热量利用率低于前者。
一般情况下,污泥作为水泥的原料,要与粉煤灰、石膏、粘土等原料混合后才能烧制水泥。水泥的烧成温度为1450 ~ 1700℃,燃料消耗和二氧化碳排放低于传统水泥烧成。其工艺原理流程见图1-4。污泥生产生态水泥的技术不需要对原料进行预处理,污泥中的污染物可以被破坏。因此,利用水泥回转窑处理城市污水厂污泥,不仅具有焚烧减容、减量化的特点,而且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分,是体现固体废物处理无害化、减量化、资源化原则的较好的污泥处理利用方式。
5.生物质燃料技术
生物质燃料技术是一种利用污泥制造低品质燃料的技术。该工艺采用间接加热减压干燥技术,将废弃食用油直接混入污泥中作为热媒加热,破坏生物细胞,蒸发组织中的水分。该技术在干燥装置内部的空气孔轴上安装换热板,利用换热板加热产生的蒸汽提高干燥效率,使含水率80%的污泥经处理后含水率达到65438±0%左右,生产的生物质燃料热值为3700-6200kcal/kg,可作为焚烧设施、水泥厂、电厂的辅助燃料。
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