论文部分内容阅读
随着社会经济的发展，人们生活水平的越来越高，产生的污染物也越来越多，对水环境的污染也越来越严重，因此水处理产业得到了快速发展，由于我国在治理水污染的过程中，存在重污水治理轻污泥处置的现象，使得我国的污泥处理起步较晚，使我国每年2000多万吨的污泥大部分未经有效处理而处置，从而导致二次污染。
一、污泥的来源和危害
这里的污泥是指来自于城镇污水厂的污泥，是污水处理后的产物，大部份是生活污泥，污水厂每处理一万吨污水，一般产生含水率80%的5-9吨污泥。污水中含有大量的污染物，有大量的致病菌、病毒、寄生虫卵；氯化物、硫酸盐、磷酸盐、等无机盐类和贡、锂、镉、铬、镍等重金属有害物质及大量的有机物。因此，在污泥中以上有害物质同样存在，这些有害成份如果处置不当，一当进入人类的食物链，必然会导致中毒和疾病传播。
二、污泥的处置方法
污泥处理的主要目的是减量和去除有害成份，使其不会成为新的污染源、致病源。
1、填埋
这种处置方法原始、简单、易行、成本低、适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，会污染地下水环境。填埋场产生的气体会污染空气，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。土地浪费严重。填埋场将成为一个永久的慢性污染源。
2、生物利用
污泥通过生物转换和添加有效元素成为有机复合肥，投资少、费用低、资源化利用等优点，是最有发展潜力的一种处置方式，可减少污泥带来的负面效应。但这种方法由于污泥中有重金属存在，去除较难，土壤有重金属污染的可能，对污泥的要求很高，难以推广。
3、焚烧
污泥直接焚烧目前应用较为普遍，以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法之一，它能使有机物全部碳化，杀死病源体，可最大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，设备维护成本高，而且产生强致癌物质二恶英，容易污染空气。
4、污泥干燥
污泥干燥是应用人工热源以工业化设备对污泥进行深度脱水的处理方法，干燥对污泥的处理效应，不仅是深度脱水，还具有热处理的效应；加之，污泥干燥处理的产物，其含水率可控制在20%以下，即达到抑制污泥中的微生物活动的水平，因此污泥干燥处理可同时改变污泥的物理、化学和生物特性，成本高，处理不彻底。
5、资源化利用
用于制砖、制陶、活性炭等，但用量小，不能满足处理量的要求。
三、污泥干化热解技术
污水处理厂每年产生大量的污泥，经过常规的重力、压滤脱水处理后的污泥含水率通常仍然达到80%左右。目前，污水处理厂产生的污泥后续处置主要途径有焚烧（发电）处置、制砖、填埋等利用方式。随着污泥处置的压力越来越大，成本越来越高，必须寻找一种既经济又彻底无二次污染的处理方法，根据我们的实践经验污泥干化热解技术是一种较为理想的处理方法。该工艺由两部份组成，初步干化和干化热解。第一步：初步干化采用板框式压滤机，将污泥压滤至含水率60%以下。板框式压滤机工作原理是采用固液分离的原理：混合液流经过滤介质，固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。板框式压滤机工艺设施主要分为如下几部分：
（1）污泥调理系统。污泥调理罐主要用于接收污水厂含水率97.5%左右的剩余污泥并在罐内进行调理，使污泥深度处理过程中的进泥量与泥质更为稳定。罐体材质钢结构内衬玻璃钢或混凝土结构。
（2）加药系统及调理-物化反应过程。将储泥池中含水率约97.5%污泥输送到调理罐，同时加药系统定量定点投加污泥调理剂进行调理改性，进行混合搅拌，经过一系列的物理和化学反应，改善脱水性能，使污泥更容易脱水。
（3）压滤脱水过程。将充分反应混匀后的污泥泵送至压滤机进行压滤，压滤脱水后污泥含水率降至60%以下，经破碎后排出。
第二步：污泥干化热解
污泥干化热解是一种先进的固废处理技术，其原理便是利用污泥中所含有的有机物的热值，在无氧条件下对其加热，使大分子有机物产生热裂解，产生热解气，热解气可作为能源回用，而污泥中所含有的重金属等污染物被稳定的固化在残渣中，不再析出。所有致病菌、病毒、寄生虫卵等病源体、微生物在高温作用下被彻底杀灭。残渣的体积减至原来的15%，全面达到了污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化的目标。具体工艺流程如下：
1、污水处理厂的脱水污泥（60%含水率）首先进入干燥鼓中进行干化，污泥干化采用转鼓式蒸汽间接干化装置，以蒸汽为传热介质，蒸汽在干燥鼓内集束管内流通，不跟污泥直接接触。污泥被逐步烘干，烘干后的干污泥和水份在出口处分离，干化后的污泥含水率在10%～30%之间。从干燥鼓中排出的气体通过冷凝装置处理，将水份、粉尘与其他气体分离，除水份、粉尘外其他气体全部进入燃烧室进行燃烧，凝结水回流污水处理厂。烘干用的蒸汽冷凝之后，回流至余热锅炉，作为锅炉给水，整个干燥过程控制在微负压状态，避免处理过程中的臭气等不良气体的逸出。
2、干化后的干污泥通过输送装置直接送入热解鼓中，热解鼓内工作压力为10毫巴左右，基本处于真空状态，鼓内温度600度左右，因与空气隔绝，鼓内没有氧气存在，所以氧化过程无法进行，在无氧条件下对其加热，污泥中的有机物经过45～60分钟，分子结构发生变化，原来的长链分子被打断，成为简单分子，从固态转变成液态和气态，使有机物产生热裂解，有机物根据其碳氢比例被热解，形成有利用价值较高的热解气和固体残渣。热解气送入燃烧室内燃烧，产生的烟气部分提供热解鼓自身所需能量，另一部分进入余热锅炉与水换热产生蒸汽，余热锅炉产生的蒸汽回到干化装置中，为污泥干化提供能量，余热锅炉出口的尾气经过烟气净化系统后达标排放。热解生成的固体残渣进入冷渣机冷却后排出。
3、烟气净化系统。从热解鼓出来的热解气引入燃烧室，燃烧后烟气温度达到1000-1200度，进入热解鼓对污泥热解提供能量，然后进入余热锅炉，为干燥鼓提供干燥所需的水蒸气，余热锅炉出来的烟气经过催化脱硝（SCR）后进入烟道，同时将Ca（OH）2通过螺旋给料器送入反应器，与烟气中的二氧化硫、氯化氢等酸性物质发生化学反应，脱除掉大部分的二氧化硫、氯化氢等有害物质，烟气经反应器的顶部出口后进入袋式除尘器除去大部分烟灰，由除尘器除下的细灰大部分经过空气斜槽循环进入反应器，少量经过排灰装置到输灰系统外排。净化后的烟气经引风机由烟囱排入大气。
四、效果评价
1.经济、成本低，污泥从含水率80%到60%减掉了一半的重量，这一半的重量全部是水，这个过程是一个物理过程，成本较低，利用了污泥内有机物本身的热值（60%污泥有1200大卡的热值）。2.减量彻底，水份基本去除，有机物都已气化燃烧。3.致病菌、病毒、寄生虫卵等病源体、微生物经高温（1000多度）后彻底杀灭，无传染。4.无有害物质产生，污泥内的重金属等有害物质要么固化不溶于水、要么已汽化。5.对周边空气无污染，特别是无臭气和二恶英产生，产生的所有有害气体回锅炉经过高温燃烧后排放。6、热解气可作能源回用、残渣可做成活性炭，整个工艺基本无废弃物产生。
一、污泥的来源和危害
这里的污泥是指来自于城镇污水厂的污泥，是污水处理后的产物，大部份是生活污泥，污水厂每处理一万吨污水，一般产生含水率80%的5-9吨污泥。污水中含有大量的污染物，有大量的致病菌、病毒、寄生虫卵；氯化物、硫酸盐、磷酸盐、等无机盐类和贡、锂、镉、铬、镍等重金属有害物质及大量的有机物。因此，在污泥中以上有害物质同样存在，这些有害成份如果处置不当，一当进入人类的食物链，必然会导致中毒和疾病传播。
二、污泥的处置方法
污泥处理的主要目的是减量和去除有害成份，使其不会成为新的污染源、致病源。
1、填埋
这种处置方法原始、简单、易行、成本低、适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，会污染地下水环境。填埋场产生的气体会污染空气，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。土地浪费严重。填埋场将成为一个永久的慢性污染源。
2、生物利用
污泥通过生物转换和添加有效元素成为有机复合肥，投资少、费用低、资源化利用等优点，是最有发展潜力的一种处置方式，可减少污泥带来的负面效应。但这种方法由于污泥中有重金属存在，去除较难，土壤有重金属污染的可能，对污泥的要求很高，难以推广。
3、焚烧
污泥直接焚烧目前应用较为普遍，以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法之一，它能使有机物全部碳化，杀死病源体，可最大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，设备维护成本高，而且产生强致癌物质二恶英，容易污染空气。
4、污泥干燥
污泥干燥是应用人工热源以工业化设备对污泥进行深度脱水的处理方法，干燥对污泥的处理效应，不仅是深度脱水，还具有热处理的效应；加之，污泥干燥处理的产物，其含水率可控制在20%以下，即达到抑制污泥中的微生物活动的水平，因此污泥干燥处理可同时改变污泥的物理、化学和生物特性，成本高，处理不彻底。
5、资源化利用
用于制砖、制陶、活性炭等，但用量小，不能满足处理量的要求。
三、污泥干化热解技术
污水处理厂每年产生大量的污泥，经过常规的重力、压滤脱水处理后的污泥含水率通常仍然达到80%左右。目前，污水处理厂产生的污泥后续处置主要途径有焚烧（发电）处置、制砖、填埋等利用方式。随着污泥处置的压力越来越大，成本越来越高，必须寻找一种既经济又彻底无二次污染的处理方法，根据我们的实践经验污泥干化热解技术是一种较为理想的处理方法。该工艺由两部份组成，初步干化和干化热解。第一步：初步干化采用板框式压滤机，将污泥压滤至含水率60%以下。板框式压滤机工作原理是采用固液分离的原理：混合液流经过滤介质，固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。板框式压滤机工艺设施主要分为如下几部分：
（1）污泥调理系统。污泥调理罐主要用于接收污水厂含水率97.5%左右的剩余污泥并在罐内进行调理，使污泥深度处理过程中的进泥量与泥质更为稳定。罐体材质钢结构内衬玻璃钢或混凝土结构。
（2）加药系统及调理-物化反应过程。将储泥池中含水率约97.5%污泥输送到调理罐，同时加药系统定量定点投加污泥调理剂进行调理改性，进行混合搅拌，经过一系列的物理和化学反应，改善脱水性能，使污泥更容易脱水。
（3）压滤脱水过程。将充分反应混匀后的污泥泵送至压滤机进行压滤，压滤脱水后污泥含水率降至60%以下，经破碎后排出。
第二步：污泥干化热解
污泥干化热解是一种先进的固废处理技术，其原理便是利用污泥中所含有的有机物的热值，在无氧条件下对其加热，使大分子有机物产生热裂解，产生热解气，热解气可作为能源回用，而污泥中所含有的重金属等污染物被稳定的固化在残渣中，不再析出。所有致病菌、病毒、寄生虫卵等病源体、微生物在高温作用下被彻底杀灭。残渣的体积减至原来的15%，全面达到了污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化的目标。具体工艺流程如下：
1、污水处理厂的脱水污泥（60%含水率）首先进入干燥鼓中进行干化，污泥干化采用转鼓式蒸汽间接干化装置，以蒸汽为传热介质，蒸汽在干燥鼓内集束管内流通，不跟污泥直接接触。污泥被逐步烘干，烘干后的干污泥和水份在出口处分离，干化后的污泥含水率在10%～30%之间。从干燥鼓中排出的气体通过冷凝装置处理，将水份、粉尘与其他气体分离，除水份、粉尘外其他气体全部进入燃烧室进行燃烧，凝结水回流污水处理厂。烘干用的蒸汽冷凝之后，回流至余热锅炉，作为锅炉给水，整个干燥过程控制在微负压状态，避免处理过程中的臭气等不良气体的逸出。
2、干化后的干污泥通过输送装置直接送入热解鼓中，热解鼓内工作压力为10毫巴左右，基本处于真空状态，鼓内温度600度左右，因与空气隔绝，鼓内没有氧气存在，所以氧化过程无法进行，在无氧条件下对其加热，污泥中的有机物经过45～60分钟，分子结构发生变化，原来的长链分子被打断，成为简单分子，从固态转变成液态和气态，使有机物产生热裂解，有机物根据其碳氢比例被热解，形成有利用价值较高的热解气和固体残渣。热解气送入燃烧室内燃烧，产生的烟气部分提供热解鼓自身所需能量，另一部分进入余热锅炉与水换热产生蒸汽，余热锅炉产生的蒸汽回到干化装置中，为污泥干化提供能量，余热锅炉出口的尾气经过烟气净化系统后达标排放。热解生成的固体残渣进入冷渣机冷却后排出。
3、烟气净化系统。从热解鼓出来的热解气引入燃烧室，燃烧后烟气温度达到1000-1200度，进入热解鼓对污泥热解提供能量，然后进入余热锅炉，为干燥鼓提供干燥所需的水蒸气，余热锅炉出来的烟气经过催化脱硝（SCR）后进入烟道，同时将Ca（OH）2通过螺旋给料器送入反应器，与烟气中的二氧化硫、氯化氢等酸性物质发生化学反应，脱除掉大部分的二氧化硫、氯化氢等有害物质，烟气经反应器的顶部出口后进入袋式除尘器除去大部分烟灰，由除尘器除下的细灰大部分经过空气斜槽循环进入反应器，少量经过排灰装置到输灰系统外排。净化后的烟气经引风机由烟囱排入大气。
四、效果评价
1.经济、成本低，污泥从含水率80%到60%减掉了一半的重量，这一半的重量全部是水，这个过程是一个物理过程，成本较低，利用了污泥内有机物本身的热值（60%污泥有1200大卡的热值）。2.减量彻底，水份基本去除，有机物都已气化燃烧。3.致病菌、病毒、寄生虫卵等病源体、微生物经高温（1000多度）后彻底杀灭，无传染。4.无有害物质产生，污泥内的重金属等有害物质要么固化不溶于水、要么已汽化。5.对周边空气无污染，特别是无臭气和二恶英产生，产生的所有有害气体回锅炉经过高温燃烧后排放。6、热解气可作能源回用、残渣可做成活性炭，整个工艺基本无废弃物产生。