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關鍵詞: 污水處理、污水分類、污泥處理
中圖分類號:U664文獻標識碼: A 文章編號:
我國正處在經濟高速發(fā)展的時期,城鎮(zhèn)化的步伐加快,城市污水排放量增大,在這種背景下,合理地開發(fā)適合城市綜合污水處理的技術和工藝,不僅能緩解城市水資源短缺的現狀,同時維護生態(tài)環(huán)境,將對人類社會和經濟具有深遠的歷史意義及現實意義。
1.城市綜合污水處理的概念
城市綜合污水是指納入城市污水系統的生活污水、醫(yī)療污水和工業(yè)廢水的混合污水。污水直接排入自然河流,污水中的總氮、氨氮、陰離子表面活性劑等有機污染物以及種類繁多的各類重金屬會污染河流。隨著經濟社會發(fā)展較快,許多地方治污規(guī)劃滯后,市政設施薄弱,無生活污水處理系統,在人口密度大的地區(qū),河流污染愈趨嚴重,河流的稀釋凈化作用已大為削弱,超出了河流的自凈界限。
近幾年來,伴隨著科學技術的不斷提高,污水處理工藝有較大的發(fā)展,通常來說城市綜合污水先經過初步處理或二級生化處理,處理后城市污水的主要污染物為氮、磷等富營養(yǎng)物質,然后再利用污水處理系統對它進行深度處理。一級處理主要是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物,方法有格柵、沉淀、沉砂、油分離、氣浮等。二級處理目的是大幅度去除污水呈膠體和溶解狀態(tài)的有機性污染物質,目前常用的處理方法為活性污泥法和它們的改良型,工藝為一、二級可以混合處理,有的部分已達到三級混合處理,如缺氧好氧生物脫氮除磷法、缺氧-厭氧-好氧-生物脫氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化溝法、生物模法等。這些工藝的特點是促使化學需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、酚等有機物進一步降解。為了更好地去除污水氮和磷,又進一步研制了除磷脫氮技術。其特點是利用優(yōu)勢菌種(主要為聚磷菌)在缺氧-厭氧-好氧處理過程中(特別在好氧過程中)需要大量吸氧以供生長的原理,從而降低污水中磷氮含量,使污水在這一過程中達到三級處理,最終使綜合污水達到國家排放水體的標準,所剩污泥可以進行濃縮、消化、脫水、堆肥或農用填埋而最終處置。
2城市綜合污水處理的分類
由于污水種類繁多,性質各異,故各污水處理策略上也有很不相同。
2.1生活污水
通常以城市生活污水為主的污水處理,只需經過一級處理與簡單的二級處理即可達到城市中水使用的要求,可以滿足工業(yè)循環(huán)冷卻和家居如廁所等用水的要求,達到中水回用的目的。此類污水處理中,尤其以膜生物反應器污水處理技術最為突出。膜生物反應器是指將膜分離技術中的超微濾技術與污水處理中的傳統活性污泥的二次沉淀池進行固液分離,達到去除懸浮物、細菌及大分子有機物的目的。采用復合式膜生物反應器工藝對污水處理中的脫氮除磷性能進行研究,結果表明經過膜生物反應器處理過的污水水質完全符合建設部頒布的《生活雜用水水質標準(CJ25-1-1989)S 要求。
2.2醫(yī)院污水
醫(yī)院污水是醫(yī)院或其它醫(yī)療機構在診治、預防疾病過程中產生的一類廢水,具有潛在傳染性和急性傳染性。其中含有多種微生物和傳染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、傷寒、痢疾、結核桿核菌等病毒,被列為國家HW01號危險污染物,如不經處理直接外排,病菌將通過水、土壤和大氣傳播,對人體造成威脅。此類污水經污水處理廠二級處理后,水質已經改善,細菌含量也大幅度減少,但細菌的絕對數量仍很可觀。因此,醫(yī)院污水以病毒細菌危害為主,應將消毒作為主要處理手段。
目前,醫(yī)院污水的消毒處理方法主要有氯化物消毒劑消毒法、過氧化物消毒劑(過氧化氫、過氧乙酸、臭氧和二氧化氯)消毒法、紫外線輻照消毒法等。
2.3工業(yè)污水
工業(yè)污水的水中由于含有大量的金屬離子,如汞、鉻、鎘等,以及堿、硫化物和鹽類等無機物而顯出獨特的顏色,污染性很強。如果工業(yè)污水直接進入水生態(tài)系統中,微生物不但不能降低重金屬的濃度,相反還能富集、放大其效應。據研究表明,重金屬進入生物體后,能積累在某器官中造成累積性中毒,最終危害生命。
污水中污染物有的惡化水質,危害水生物,危害農業(yè);有的使人慢性中毒,破壞人體的正常生理過程,其中重金屬對人體危害最大,甚至致癌。然而工業(yè)污水無機物構成千差萬別,因此,對工業(yè)污水的有效治理,需要因地制宜,具體情況具體分析,以適宜的水處理技術與具體的工業(yè)堿污水處理設備相結合,才能有效地降低工業(yè)污水中的毒害原素。最為有效的方法為工廠內將污水直接凈化,即直接在工業(yè)廠房或其附近采用有針對性的污水處理方法。現在,工業(yè)污水的直接凈化技術是國家節(jié)能減排戰(zhàn)略中非常具有生命力的前沿技術。
2.4污泥處理
污泥是污水處理后的附屬品,是一各特殊垃圾,是一種由有機殘片、細菌菌體、膠體等組成的極其復雜的非均質體。隨著我國污水處理量和處理率的提高,污泥的處理量也日趨增大,如果不及時以妥善處理和處置將造成堆放和排水區(qū)周圍環(huán)境嚴重的二次污染。目前污泥的處理方法主要有:
2.4.1衛(wèi)生填埋
該方法操作相對簡單,投資費用較小,適應性強,但是侵占土地嚴重,存在潛在的土地污染和地下污染,縮短填埋場的使用年限。
2.4.2污泥農用
該方法投資少,能耗低,有機部分可轉化成土壤改良劑成分。但是直接農用存在重金屬污染和病原體、難降解有機物對地表水和地下水的污染。
2.4.3污泥焚燒
該方法能徹底無害化,殺死病原體,最大限度地減少污泥體積。但需要的設施投資大,處理費用高。添加燃燒會產生劇毒物質。
2.4.4污泥堆肥
該方法自動化程度高,周期短,日處理量大,處理后污泥質量穩(wěn)定,容易有效利用,可廣泛用于農業(yè)和林業(yè),可以有效控制臭氣等,防止二次污染,綜合效應好。
關鍵詞:化學強化一級處理;絮凝;化學污泥;清潔生產
0 前言
隨著社會經濟的高速發(fā)展,污水的排放量逐年增加,而污水處理設施又不能滿足發(fā)展的需要,導致大量污水直接排放到城市水體,造成河道水體污染日趨嚴重,成為目前重要的環(huán)境問題。為了解決水環(huán)境的污染負荷增加與治理投入有限的矛盾,應用經濟高效的污水化學強化一級處理(CEPT,Chemically Enhanced Primary Treatment)技術處理污水。該技術又稱化學混凝強化處理工藝,即在常規(guī)混凝處理過程中,通過提高絮凝劑(復合聚氯化鋁、聚氯化鐵、氯化鐵)的投加量或優(yōu)選絮凝劑來提高污染物去除率的過程。CEPT法凈化后基本可達到國家二級排放標準[1]。目前,用CEPT法處理污染河道水質的處理廠在歐洲十分普通,國內在香港、北京、上海、廣東、山東等地應用的凈化廠也陸續(xù)投產[2]。
部分污水處理廠產生的污泥絮狀體,未經處理任意排放,不僅對環(huán)境造成嚴重的二次污染,同時又是對資源的嚴重浪費,如果還是用傳統的處置方法(土地填理、海洋排放)進行處理,相對于當今環(huán)境標準的更加嚴格化,顯然是不符合我國提出的對工業(yè)過程實行清潔生產的要求。因此,有必要對化學污泥的特性及處置進行探討,實踐與探索化學污泥的清潔生產。
1 化學污泥的特點
污水化學混凝強化處理原理是通過投加大量的絮凝劑,使微小的懸浮固體、膠體顆粒脫穩(wěn),聚集形成較大的顆粒(含大量絮凝劑成分和污染物質);以重力沉降或溶氣浮除等分離所得的固體物為化學污泥(初沉污泥),為一種含水率很高的絮狀泥粒,實際上是由污水中的懸浮物、微生物與所吸附的有機物、無機物顆粒組成的極其復雜的“非均質體”的聚集體,其含固量一般在0.25%~2%之間。污泥組成十分復雜,其中有機質、氮、磷含量很高,重金屬含量也很高,還含有大量的病原微生物,還含有大量絮凝劑成分(鋁鹽和鐵鹽)。污泥變異性大,水分比例極高且不易脫水,增加了處理的難度。根據實際經驗,欲使污泥處理達標,其費用一般要占運行成本的40%以上[3]。如何處置大量的污泥是一個值得深入研究的課題。
2 污泥的資源化
在清潔生產的理論中沒有廢物的概念,污泥在傳統意義上是廢棄物,實際是“放錯了位置的資源”,對污泥進行合理的處理,可以成為其它過程的原材料[4]。對污泥的資源化利用本身就是節(jié)約資源,為污泥處置與處理找到一條變廢為寶的出路。
2.1 土地利用[5.6]
污泥資源化利用最常用的是堆肥處理,制成污泥肥料為農業(yè)和園林等應用。污泥中含有的N、P、K是農作物生長所必須的營養(yǎng)物質,污泥中的腐殖質是良好的土壤改良劑,施用于農田能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長。在國外將污泥堆肥干燥顆粒化后用于出售的復合肥己經相當普遍;珠江三角洲農民約600年前就把其塘泥用為肥料加以利用。研究結果表明,林地施用污泥堆肥后,樹木的樹高和樹徑的生長都明顯高于對照樹木,林地土壤得到了改良。在建設草地的過程多次施用污泥堆肥,可促進樹木、花卉、草坪的生長,提高其觀賞品質。
污泥的土地利用具有能耗低,可回收利用污泥中營養(yǎng)物等優(yōu)點,是大多數國家污泥處置的主要途徑之一。但隨著可填埋的范圍逐漸縮小,土地利用將是未來發(fā)展方向。我國是一個發(fā)展中的農業(yè)大國,土地利用將是污泥資源化利用的一個重要途徑。
2.2 熱值利用
污泥資源化應用于工業(yè)過程的途徑主要是利用污泥所含的熱值。化學絮凝污泥中含有一定量的有機成分和一定量的纖維木質素,脫水后的污泥熱量約375~635kJ/ kg,經脫水干燥的污泥可用焚燒處理。將污泥按一定比例摻入適量的引燃劑(煤粉和油)、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物混合配制成“合成燃料”, 作為垃圾發(fā)電廠爐窯的輔助燃料,可以充分發(fā)揮污泥的熱值。
對日處理能力較大的污水處理廠所產生的污泥,宜先采用厭氧消化制沼氣。應用中溫厭氧消化可以降解污泥中的有機物,殺死部分病原菌和寄生蟲,從而使污泥穩(wěn)定和部分無害化,同時消化產生一定量的沼氣,可以作為能源回收,對節(jié)能降排有很大意義[7]。
近幾年新建的污水廠開始采用污泥焚燒方法來處理污泥,在日本利用該法處置的污泥占總量的60%以上,其優(yōu)勢在于可以迅速和較大程度地使污泥達到資源化、減量化,焚燒后產生的熱量也可充分利用,具有應用前景。
2.3 作建筑材料
將污泥與粘土、改性劑、水泥等膠凝材料混合固化成建材制品或鋪路。國內用河底泥通過調節(jié)配方制得輕質磚,經過檢測,產品的物理特性基本上可以達到燒結普通磚的技術要求。底泥制磚使得As和重金屬變得穩(wěn)定,成品中重金屬的浸出率相對于原料而言大大降低,因此不會對周圍環(huán)境造成影響;同時底泥制磚能減少資源的消耗,使自然泥土資源的使用期得到延長,也避免了建設新的堆場和補償地的耗費。
另我公司對含水率80%的脫水污泥進行添加石灰干化試驗,試驗結果顯示,按每噸干污泥投加1噸石灰的比例,能使污泥含水率降低至40%,投加入石灰后有機質含量降低約50%,微生物及大腸桿菌全部死亡,泥餅臭味減少。干燥后的污泥石灰含量高,然后用于燒制水泥或市政用磚等建筑材料,優(yōu)點是有效利用污泥自身的熱值,減少燒制時燃料消耗。但污泥在制建材前必須脫水,機械脫水成本較高,其應用還要進一步研究。
2.4 制備環(huán)保材料
用礦化污泥可制備用于回收水表面溢油的吸附劑,且效果相當顯著。從污泥中提取出微生物絮凝劑,不僅可用于油水分離,還可用于去除污水中的懸浮物、有機物。污泥能作為粘結劑將無煙粉煤加工成型煤,污泥可改善高溫下煤內部孔結構,降低灰渣中的殘?zhí)迹勰酂嶂狄驳玫匠浞掷谩?/p>
污泥熱解的衍生材料可以作為很好的吸附劑。以污泥為原料,利用活化方法制備活性炭吸附劑,現已取得了較好的處理效果,以污泥制備吸附劑來脫除煙氣中SO2,不但為燃煤煙氣SO2的處理提供了一條新途徑,對于廢物的資源化利用,實現“以廢治廢”具有重要的意義。
電鍍、礦冶、化工、制革等行業(yè)每年要排放大量的重金屬廢水,而目前處理重金屬廢水最好的方法是吸附法,具有可回收有價金屬、選擇性好、污泥量少等特點而倍受親睞,但吸附劑的價格高制約了吸附法的應用。將污泥炭化后制得的污泥吸附劑可作為一種新型廉價吸附材料,對廢水中的Pb2+、Cr6+、Cr3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子具有較強的吸附性能[8.9]。
2.5 回收化學絮凝劑
鋁鹽和鐵鹽是污水化學混凝強化一級處理以及自來水廠水處理、工業(yè)用水處理最常用的絮凝劑。化學絮凝污泥中的主要成分是氫氧化鋁和其他金屬氫氧化物、有機質和硅酸鹽,鋁的含量接近低品位鋁釩土礦,是一種重要的鋁再生資源。作者應用東莞市某水質凈化廠的脫水化學絮凝污泥為原料,開發(fā)一種回收鋁來制備絮凝劑的新技術,可回收污泥中約90~95%鋁鹽,鐵鹽的再生率最高可達70%~85%,制成具有絮凝效用的凈水劑,回用于污水處理中;回收鋁鹽和鐵鹽后的泥餅制備具有較強的吸附性能的吸附劑。該新技術在資源化利用的同時達到減量化、無害化,實現了污水化學混凝強化一級處理中污泥零排放,達到工業(yè)生產過程中的清潔生產。
3 污泥的無害化
污泥無害化的方法主要有焚燒法、消化法、濕法氧化法、生物除臭法、熱干燥法等。污泥無害化處理目的是降解污泥中的有機質,穩(wěn)定重金屬離子,進一步減少污泥含水量,殺滅污泥中的細菌、病原體,消除臭味等。污泥中含有一些有毒物質無法直接資源化利用,應先對其進行無害化處理。
污泥焚燒是污泥無害化處理中最為有效的方法,通過焚燒可以將污泥中含有的病原菌及寄生蟲卵全部殺死,并且可以使污泥的體積大大減少,但這種方法的投資和運行費用相當高,焚燒過程中會產生有毒尾氣,煙塵(固體粉塵)和尾氣含有重金屬造成污染擴散,限制了它的使用范圍。
4 污泥的減量化
污泥減量化技術是指在保證污水處理效果的前提下,借助于物理的、化學的和生物的方法使活性污泥處理系統向外界排放的污泥量減至最少,從根本上達到降低污染的目的。污泥減量化必須引入“清潔生產”的概念,從源頭開始治理是清潔生產的重要思想,目的要求在生產過程中盡可能少地產生污染物質。
通過工藝改造,降低工藝單元污泥產率。在污泥處理過程中延長曝氣時間或提高曝氣池中的溶解氧濃度,可活化CEPT污泥,后回流到曝氣池,可以使總的污泥產量減少40~53%。實現從源頭上減量化,但是這種方法的缺點是造成動力費用的增加。
超聲波水處理技術是在超聲波作用下,在液體中發(fā)生空化現象,將產生大量空化氣泡,氣泡破滅產生的強大水力剪切力使污泥絮體被破碎成小的碎塊,可以壓碎細胞壁、釋放細胞內含物,使污泥中顆粒態(tài)COD轉變?yōu)槿芙鈶B(tài)COD,可達到減少污泥量的作用。
應用臭氧可以削減50%左右的污泥量,同時可以提高污泥的沉降性能。依據臭氧污泥減量原理,作者嘗試以過氧乙酸(PAA)與Fenton試劑為氧化劑,研究了它們對污泥的降解性能,都有一定的減容效果。相比而言,Fenton試劑對污泥的減容效果更為顯著[10]。
采用專用深度脫水處理設備和專用脫水劑配合使用,對污泥進行深度脫水處理,實現了將含水率85%以上的污泥脫水到含水率40%~60%的效果,污泥體積大大減少,脫水后的污泥可以粉碎,便于填埋和多方面的資源化利用。
5 結語
污泥的處理與處置必須嚴格遵循“減量化、無害化、資源化”的原則,把污泥“減量化”作為工作重點,將“無害化、資源化”作為未來工作的方向,改變傳統思路,樹立科學發(fā)展觀,引入清潔生產的理念,實現污泥綜合利用,才能從根本上解決污泥對環(huán)境的污染。
參考文獻
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關鍵詞:污水;污泥;處理;分析
Abstract: based on the author engaged in sewage and sludge research for many years work experience, analysis of urban sewage and sludge treatment scheme as discussed.
Keywords: wastewater; Sludge; Processing; analysis
中圖分類號:[TU992.3]文獻標識碼: A 文章編號:
0.前言
隨著我國社會經濟和城市化的發(fā)展,城市污水處理廠的規(guī)模不斷擴大,處理程度不斷提高。到目前為止,全國已建成和在建的城市污水處理廠已近300座,污水處理能力為1000萬m3/d。
一.城市綜合污水處理的概念
近年來,伴隨著科學技術的不斷提高,污水處理工藝有了較大的發(fā)展,通常來說城市綜合污水先經過初步處理或二級生化處理,處理后城市污水的主要污染物為氮、磷等富營養(yǎng)物質,然后再利用污水土地處理系統對它進行深度處理。一級處理主要是去除污水中懸浮狀態(tài)的固體污染物,方法有格柵、沉淀、沉砂、油分離、氣浮等。二級處理目的是大幅度去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機性污染物質,目前常用的處理方法為活性污泥法和它們的改良型,工藝為一、二級可以混合處理,有的部分已達到三級混合處理,為了更好地去除污水中氮和磷,又進一步研制了除磷脫氮技術。其特點是利用優(yōu)勢菌種(主要為聚磷菌)在缺氧-厭氧-好氧處理過程中(特別在好氧過程中)需要大量吸氧以供生長的原理,從而降低污水中磷氮含量,使污水在這一過程中達到三級處理。
二.城市綜合污水處理的分類
由于污水種類繁多,性質各異,故各污水處理策略上也有很不相同。
2.1生活污水
通常以城市生活污水為例污水處理,只需經過一級處理與簡單的二級處理即可達到城市中水使用的水質要求,可能滿足工業(yè)循環(huán)水冷卻和家居如廁等用水的要求,達到中水回用的目的。膜生物反應器(MBR)是指將膜分離技術中的超微濾技術與污水處理中的傳統活性污泥法(CAS)相結合,用膜組件代替活性污泥法的二次沉淀池進行固液分離,達到去除懸浮物、細菌及大分子有機物的目的。MBR具有出水水質好,容積負荷高,占地面積小,剩余污泥產量低,操作管理方便等優(yōu)點。
2.2醫(yī)院污水
醫(yī)院污水是醫(yī)院或其他醫(yī)療機構在診治、預防疾病過程中產生的一類廢水,具有潛在傳染性和急性傳染性。其中含有多種微生物和傳染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、傷寒、痢疾、結核桿菌等病毒,被列為國家HW01.號危險污染物,如不經處理直接外排,病菌將通過水、土壤和大氣傳播,對人體造成威脅。此類污水經污水處理廠二級處理后,水質已經改善,細菌含量也大幅度減少,但細菌的絕對數量仍很可觀。
2.2.1氯消毒
氯消毒常用的有液氯法和次氯酸鈉法。液氯法是20世紀80年代國內最流行的方法,技術成熟,價格便宜,設備故障率和成本均明顯低于臭氧法,但氯氣泄漏現象時有發(fā)生,且易產生二次污染物:次氯酸鈉法是20世紀90年代應用于最多的方法,設備投資少,運行費用低,安全可靠,易管理,對于藥源可靠的地區(qū)在污水消毒中得到廣泛應用,但消毒作用不如氯氣強。
2.2.2過氧化物消毒
過氧化物消毒劑最常用的有二氧化氯和臭氧。二氧化氯與氯消毒的特性不同,它的殺菌機制主要是二氧化氯分子滲入細胞內,將核酸(DNA或RNA)氧化,以快速抑制微生物蛋白質的合成來破壞微生物的生存的。二氧化氯是被世界衛(wèi)生組織(WHO)確認的一種高效強力殺菌劑,是國際上公認的氯系列消毒最理想的更新替代產品,為國家環(huán)境保護總局所推薦的,其最大的優(yōu)點在于與腐殖質或有機物反應幾乎不產生發(fā)散性有機鹵物,不生成并抑制生成致癌物三鹵甲烷,也不與氨及氨基化合物反應。
臭氧消毒法,臭氧是一種極強的氧化劑,殺菌效果好,接觸時間短,氯的殺菌作用是漸時的,而臭氧的滅菌作用是快速、瞬時的。另外,臭氧不僅完全不產生致癌的三鹵甲烷,還能有效地降解和消除污水中的色、臭、味、酚、氰等污染物,除臭脫色效果好,使水溶解增加,現在西歐國家普遍使作,但投資大,設備故障率高電耗大,費用較氯化消毒高,而且由于臭氧化學性質極不穩(wěn)定,直接帶了臭氧消毒的缺點,無法貯存,不易運輸,臭氧消毒后水中不能維持剩余臭氧,對細菌的生長難以控制,控制和檢測O3均需一定的技術,管理難度大。
2.2.3紫外線輻照消毒
紫外線輻照消毒具有廣譜殺菌性、能夠有效地殺滅各種病菌、細菌和原生菌,作為一種物理消毒方法,無毒性、蓄積毒性和腐蝕作物,操作簡單,不加化學藥劑,不產生二次污染消毒后的水無殘留輻射,缺點是紫外光源壽命短,若光照強度低時,殺菌效率不高,且無后續(xù)作用,不能大規(guī)模應用。
2.3工業(yè)污水
工業(yè)污水的水中由于含有大量的金屬離子,如汞、鉻、鎘等,以及堿、硫化物和鹽類等無機物而顯出獨特的顏色,污染性很強。如果工業(yè)污水直接進入水生生態(tài)系統中,微生物不但不能降低重金屬的濃度,相反還能富集、放大其效應。據研究表明:重金屬進入生物體后,能積累在某器官中造成累積性中毒,最終危害生命。
污水中污染無機物有的惡化水質,危害水生生物,危害農業(yè);有的使人慢性中毒,破壞人體的正常生理過程,其中重金屬對人體危害最大,甚至致癌。然而工業(yè)污水無機物構成千差萬別,因此,對工業(yè)污水的有效治理,需要因地制宜,具體情況具體分析,以適宜的水處理技術與具體的工行業(yè)減污處理設備相結合,才能有效地降低工業(yè)污水中的毒害原素。最為有效的方法為工廠內生污水直接凈化,即直接在工業(yè)廠房或其附近采用有針對性的用污水處理方法。現在,工業(yè)污水的直接凈化技術是國家節(jié)能減排戰(zhàn)略中非常具有生命力的前沿技術。
三.污泥處理
常用的污泥處理方法有:農業(yè)利用、衛(wèi)生填埋、焚燒和投入海洋等。目前我國污泥處理仍以農業(yè)和衛(wèi)生填埋為主。
3.1衛(wèi)生填埋
衛(wèi)生填埋優(yōu)點是投資省、實施快、方法簡單、處理規(guī)模大,缺點是對污泥的土力學性質要求較高,需要大面積的場地和大量的運輸費用,地基需作防滲處理以防地下水污染等。填埋目前仍是我國污泥處置的重要方法之一,但是從長遠看,常規(guī)填埋是一種不可循環(huán)的最終處置方式,需要大面積的土地,其應用比例將會逐漸減少。
3.2海洋傾倒
海洋傾倒是一種簡便、經濟的處理方法。對于那些靠近海岸的大型污水處理廠來說,將其液態(tài)污泥排海是一種方便的污泥處置方法。90年代英國、日本、美國相繼使用這種方法處理污泥,但投海會污染海洋,對海洋生態(tài)系統和人類食物鏈造成威脅,有鑒于此,污泥海洋傾倒已受到越來越多的反對,不得在水體中處置污泥。
3.3土地利用(污泥農用)
我國是一個農業(yè)大國,無論是從經濟因素,還是從肥效利用因素出發(fā),污泥的土地利用是符合我國國情的處置方法。污泥農用從我國具體情況來說是最可行、最現實的處置方案。污泥農用可大量處置污泥,原則上只有污泥達到國家有關標準就可用于農田;污泥參與農田的自然物質循環(huán)過程,污泥中的氮、磷、鉀、有機質和微量元素是良好的農用肥料,對農作物有增產作用;污泥中的有機質、腐殖質可改善土壤結構,是良好的土壤改良劑;污泥農業(yè)利用使生產費用降低,適合我國目前的經濟發(fā)展狀況。
3.4污泥堆肥
污泥堆肥農用的一個重要方面,它是利用污泥中的微生物進行發(fā)酵的過程。此技術早在20世紀初,在歐洲就開發(fā)研究成功,開始只被用于城市垃圾的處理,后來這種方法被引用到污泥處理施用農田。
3.5污泥焚燒
污泥焚燒后,大大減量化。另外,污泥中所含有的重金屬在高溫下被氧化成穩(wěn)定的氧化物,是制造陶粒、瓷磚等產品的優(yōu)良材料。近年來,焚燒法得到了較大的發(fā)展,和其它各法相比,焚燒法有以下幾個突出的優(yōu)點:1大大地減少了污泥的體積和重量,因而最終需要處理的物質很小,有時焚燒灰可制成有用的產品;2污泥處理速度快,不需長期儲存;3污泥可就地焚燒,不需長距離運輸;④可以回收能量用于發(fā)電和供熱。
四.結束語
關鍵詞:泥膜共生;生物處理;污水處理
一、 引言
目前為止,生物處理工藝仍是去除廢水中有機物最為經濟、最具環(huán)境效益、應用最為廣泛的城市污水和工業(yè)廢水處理方法。而傳統的活性污泥法則是生物處理方法中最為常用的處理方法,主要優(yōu)點是處理能力高,出水好,負荷較低,但基建與運行費用較高,管理復雜,容易發(fā)生污泥膨脹與上浮;生物膜法是另一種常規(guī)生物處理工藝技術,特別是在工業(yè)廢水中應用更加廣泛,其主要特點是負荷高,抗沖擊能力強,無污泥膨脹,但是隨著社會經濟的發(fā)展,城市和工業(yè)廢水的排放量不斷加大,廢水中污染物的種類和數量也不斷增加,許多常規(guī)生物處理系統都面臨著進水負荷超過設計水平以及運轉不穩(wěn)定出水超標等問題,必須對常規(guī)生物處理工藝進行創(chuàng)新改進,對提高系統的去除能力具有重要意義。
通過對常規(guī)生物處理工藝的研究并進行了小試和工程實踐,開發(fā)出高效復合式生物處理技術工藝――泥膜共生生物處理技術,該工藝是在好氧活性污泥法與生物膜法有效結合的基礎上,兼顧強化多相物系的傳質而提出的,以發(fā)揮兩種工藝各自的優(yōu)勢,克服各自存在的不足,使得生物處理系統在去除有機污染物方面更為有效。
二、 泥膜共生處理技術機理及特點
泥膜共生生物處理工藝是懸浮生長活性污泥法和附著生長的生物膜法相結合的一種工藝。其通過在活性污泥曝氣池中投加一定數量的載體填料作為微生物附著生長的載體。利用懸浮生長的活性污泥與附著生長的生物膜共同去除污水中有機污染物,受限填料同時作為多相流體中水力半徑的控制因素,以增加水力剪切,提高傳質效率,系統中廢水與生物相處于推流狀態(tài),在局部單元處理完全混合狀態(tài),系統中活性污泥量通過污泥回流控制,在這個系統中由于填料的加入,使污水處理的機理和效能都大為改變,微生物生存的基礎環(huán)境由原來的氣、液兩相轉變?yōu)闅狻⒁骸⒐倘啵@種轉變?yōu)槲⑸飫?chuàng)造了更豐富的存在形式,形成了一個更為復雜的復合式生態(tài)系統,在任何時候都有一些游離的菌體附著在載體表面,同時又有一些生物膜脫離載體表面,而形成懸浮污泥,當這一過程達到平衡時,反應器中的載體表面就形成穩(wěn)定狀態(tài)的生物膜,這層生物膜與液相中的懸浮污泥共同發(fā)揮作用,各種發(fā)揮自己的降解優(yōu)勢,同時又在縱橫兩個方向上相互關聯。在縱向上,微生物構成了一個由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物等多個營養(yǎng)級別組成的復雜生態(tài)系統,其中每一個營養(yǎng)級的數量都受到環(huán)境和其他營養(yǎng)級的制約,最終達到動態(tài)平衡,在橫向上,沿著液體到載體的方向,構成了一個懸浮好氧型、附著好氧型、附著兼氧型、附著厭氧型的各種運動能力,呼吸類型、營養(yǎng)類型的微生物系統,從而使得系統有可能同時完成有機物的去除和脫氮除磷的任務。
在該工藝中,附著生長在填料上的長泥齡生物膜為生產緩慢的硝化菌提供了非常有利的生存環(huán)境,可實現有效的硝化效果,而懸浮生長的活性污泥的泥齡相對較短,主要起去除有機物的作用,由此避免了活性污泥工藝中為了實現硝化作用而需要較長的泥齡并因此而易出現污泥膨脹的問題。因而,這種懸浮態(tài)和附著態(tài)微生物共池生長的工藝其污泥負荷要遠低于單純的活性污泥工藝,因而其處理效率更高,且運行更穩(wěn)定。泥膜共生生物曝氣池幾乎適用于所有形式的曝氣池,尤其適用于對超負荷運行的城市污水和工業(yè)廢水處理廠的改造,可無須擴大原有處理構筑物的容積,而提高處理能力;適用于為滿足更為嚴格的處理出水水質要求的常規(guī)工藝的改造。因而該工藝與活性污泥工藝相比,在達到同樣處理效果的前提下,其所需的反應器可明顯縮小,或在同樣的容積負荷條件下,其處理效果將更好,功能更強。
三、 泥膜共生生物處理系統在工業(yè)廢水中的應用及效果
該工藝已成功應用于淀粉廢水、制革廢水、造紙廢水,化肥廠氨氮廢水和明膠廢水等工業(yè)廢水處理工程中,并取得了良好的效果,下表是泥膜共生技術在各工業(yè)廢水中的處理效果:
效果表
項 目 制革廠 造紙 淀粉 化肥廠 明膠廠
泥膜共生系統 COD 進水 600-1000 300-600 600-800 600-1100
出水 60-85 35-65 30-70 30-80
去除率 91% 89% 93% 94%
NH3-N 進水 50-90 300-350 50-130 50-70
出水 5-10 2-10 5-10 2-8
去除率 89% 98% 91% 92%
備 注 一級 一級 二級 一級 一級
從上表可以看出,泥膜共生技術在去除COD和NH3-N方面有很高的去除效果。
四、 泥膜共生技術的優(yōu)點
從試驗研究和實際工程的結果可以看出該工藝具有以下優(yōu)點:
(1) 泥膜共生生物曝氣池內的生物量比單一的活性污泥或生物膜曝氣池內的生物量大,去除有機物的能力強。
(2) 在相同生物量下,與活性污泥法相比,減少了曝氣池的容積,減低基建費用。
(3) 通過合理控制操作參數,可實現高效脫氮。
(4) 易于在原有設施下改建,有利于現有污水處理工藝的升級改造。
(5) 對難降解廢水的降解有顯著的效果。
(6) 運行穩(wěn)定,管理方便,不會發(fā)生污泥膨脹。
(7) 有極強的抗沖擊負荷能力。
五、 泥膜共生生物處理技術的應用前景
關鍵字:污水處理生物膜法氧化法
1城市污水處理的重要性和迫切性
我國淡水資源十分短缺,人均擁有量2300m3,相當于世界人均水平的1/4,居世界110位。1997年起,全國城市污水排放量占廢水排放總量的比例接近45%,改變了我國水污染治理工作一直以工業(yè)廢水治理為主的局面,開始加強城市污水的綜合治理工作。1999年我國城市污水污染負荷首次超過了工業(yè)廢水污染負荷,我國水污染控制重點已經從工業(yè)點源污染為主的控制,逐步轉變?yōu)橐猿鞘形鬯廴緸橹鞯目刂啤?003年中國環(huán)境狀況公報》公布,2003年,全國廢水排放總量為460億噸,其中城市生活污水排放量247.6億噸,占污水排放總量的53.8%。廢水化學需氧量(COD)排放總量1333萬噸,其中生活污水COD排放821.7萬噸,占廢水COD排放總量的61.6%,由此可見,目前我國的水污染形勢嚴峻,特別是城市污水的排放對地表水和地下水水質的影響顯得更加突出。據有關資料統計,全國近80%的生活污水未經處理,直接排入江河湖海,年排污量達400億m3,造成全國1/3以上的水域受到污染。專家指出,水污染加劇了水資源的短缺,直接威脅著飲用水的安全和人民群眾的健康,影響到工農業(yè)生產和農作物安全造成的經濟損失約為GNP的1.5%~3%,水污染已成為不亞于洪災、旱災甚至更為嚴重的災害。未來城市的最大危害就是污水。造成我國水污染嚴重的主要原因之一是由于全國城市污水處理率較低,使大量的城市污水未經處理而直接外排,導致了嚴重的水污染,并加劇了水資源的短缺。加上隨著城市化和工業(yè)化進程的加快,城市污水產生量不斷增大,使得水環(huán)境污染日益嚴重。城市污水處理的嚴重滯后,已經成為影響我國區(qū)域水污染防治目標實現的一個重要因素,并且嚴重制約了城市社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。國家專門就城市污水處理問題頒布了一系列政策及技術規(guī)定,制訂城市治污達標的“時間表”,加快建設城市污水集中處理設施刻不容緩。
2.污水處理常用方法探討
2.1活性污泥法。
長期以來,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各國應用最廣的一種生物處理流程,具有處理能力高,出水水質好的優(yōu)點。該方法主要由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系統組成。廢水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個生物反應器,通過曝氣設備充入空氣,空氣中的氧溶入混合液,產生好氧代謝反應,且使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮狀態(tài),這樣,廢水中的有機物、氧氣同微生物能充分接觸反應。隨后混合液進入沉淀池,混合液中的懸浮固體在沉淀池中沉下來和水分離,流出沉淀池的就是凈化水。沉淀池中的污泥大部分回流,稱為回流污泥,回流污泥的目的是使曝氣池內保持一定的懸浮固體濃度,也就是保持一定的微生物濃度。曝氣池中的生化反應引起微生物的增殖,增殖的微生物量通常從沉淀池中排除,以維持活性污泥系統的穩(wěn)定運行,這部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有機物的能力外,還要有良好的凝聚和沉降性能,以使活性污泥能從混合液中分離出來,得到澄清的出水。
由于污水處理是一項側重于環(huán)境效益和社會效益的工程,因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制,使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的“瓶頸”。歸納起來,目前在城市生活污水處理研究和應用領域,普遍存在的問題有:(1)采用傳統的活性污泥法,往往基建費、運行費高,能耗大,管理復雜,易出現污泥膨脹現象;設備不能滿足高效低耗的要求;(2)隨著污水排放標準的不斷嚴格,對污水中氮、磷等營養(yǎng)物質的排放要求較高,傳統的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主,往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯,形成多級反應池,通過增加內循環(huán)來達到脫氮除磷的目的,這勢必增加基建投資的費用及能耗,并且使運行管理較為復雜;(3)目前城市污水的處理多以集中處理為主,龐大的污水收集系統的投資遠遠超過污水處理廠本身的投資,因此建設大型的污水處理廠,集中處理生活污水,從污水再生回用的角度來說不一定是唯一可取的方案。
因此,如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及實現磷回收和處理水回用等可持續(xù)的方向發(fā)展,已成為目前水處理技術研究和應用領域共同關注的問題。這要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善,同時也需要一并考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題,且所采用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
2.2生物膜法。
在污水生物處理的發(fā)展和應用中,活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。生物膜法主要用于從廢水中去除溶解性有機污染物,主要特點是微生物附著在介質“濾料”表面,形成生物膜,污水同生物膜接觸后,溶解的有機污染物被微生物吸附轉化為H2O、CO2、NH3和微生物細胞物質,污水得到凈化,所需氧化一般直接來自大氣。生物膜法處理系統適用于處理中小規(guī)模的城市廢水,采用的處理構筑物有高負荷生物濾池和生物轉盤,生物濾池在我國南方更為適用。隨著新型填料的開發(fā)和配套技術的不斷完善,與活性污泥法平行發(fā)展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發(fā)展。由于生物膜法具有處理效率高、耐沖擊負荷性能好、產泥量低、占地面積少、便于運行管理等優(yōu)點,在處理中極具競爭力。
2.3氧化法。
氧化法是目前廣泛采用并極具發(fā)展?jié)摿Φ某鞘猩钗鬯A處理方法之一。根據氧化劑的種類及反應器的類型,氧化法可分為化學氧化法、催化氧化法、(催化)濕式氧化法,光催化氧化法、超臨界氧化法等。化學氧化法雖然操作簡單,但由于其處理效果并非十分理想,而且由于其運行成本較高,因此,在城市生活污水處理應用中使用并不很多。為了達到提高處理效果,同時降低運行成本的目的,人們開發(fā)了一些其他的氧化技術。光催化氧化法設備簡單、運行條件溫和、氧化能力強、殺菌作用強、處理徹底,因此,在水的深度處理及對難生物降解的有機廢水的處理具有極好的應用前景,目前已成為國內外非常活躍的研究課題,有專家預測,氧化法將成為21世紀廢水處理中重要的方法之一。
結論:
綜上所述,城市污水處理是一個迫在眉睫的問題,目前越來越多的受到人們的關注。但目前遇到的最到的問題是技術的改良和污水處理實際落實的問題。還希望相關部門能夠將污水處理真正提上日程,投資進行新技術的研究,為人們的生活帶來更多的綠色和清新。
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