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2020年污泥处理与处置的方法大全以及定义和要求

作者:污泥烘干机 来源:www.zjngz.com 发布时间:2020-05-06 08:54:00

污泥的来源和介绍
污泥是污水处理后的产物,是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上),有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物,可以用泵运输,但它很难通过沉降进行固液分离。

传统的处理方法

污泥浓缩处理

污泥浓缩处理
污泥浓缩后含水率可降为95%~97%,近似糊状。浓缩可以达到污泥的减量化。重力浓缩法用于污泥处理是广泛采用的一种方法,已有50多年历史。机械浓缩方法出现在20世纪30年代的美国,此方法占地面积小,造价低,但运行费用与机械维修费用较高。气浮浓缩于1957年出现在美国。此法固液分离效果较好,应用已越来越广泛。
污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法、带式重力浓缩法和离心浓缩法,还有微孔浓缩法、隔膜浓缩法和生物浮选浓缩法等。

污泥重力浓缩处理

污泥重力浓缩处理
利用重力作用的自然沉降分离方式,不需要外加能量,是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩只是一种沉降分离工艺,它是通过在沉淀中形成高浓度污泥层达到浓缩污泥的目的,是污泥浓缩方法的主体。单独的重力浓缩是在独立的重力浓缩池中完成,工艺简单有效,但停留时间较长时可能产生臭味,而且并非适用于所有的污泥;如果应用于生物除磷剩余污泥浓缩时,会出现磷的大量释放,其上清液需要采用化学法进行除磷处理。重力浓缩法适用于初沉污泥、化学污泥和生物膜污泥。

污泥气浮浓缩处理

污泥气浮浓缩处理
气浮浓缩与重力浓缩相反,是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒的周围,减小颗粒的比重而强制上浮。因此气浮法对于比重接近于1g/cm3的污泥尤其适用。气浮浓缩法操作简便,运行中同样有一定臭味,动力费用高,对污泥沉降性能(SⅥ)敏感;适用于剩余污泥产量不大的活性污泥法处理系统,尤其是生物除磷系统的剩余污泥。

带式重力浓缩法

带式重力浓缩法
带式重力浓缩法是利用带式重力浓缩机的一种机械浓缩法。由于其具有投资适中,运行费适中,效果好,对各种性能的污泥适应性较强等特点,因此近几年被广泛采用;但实际运行中会受到污泥中高分子的影响,运行时湿度大,因而需要仔细操作。带式重力浓缩法适用于各种生物污泥。

污泥离心浓缩处理法

污泥离心浓缩处理法
离心浓缩法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的离心力进行浓缩。离心浓缩法的特点是自成系统,效果好,操作简便;但投资较高,动力费用较高,维护复杂;适用于大中型污水处理厂的生物和化学污泥。

污泥稳定化处理方法

污泥稳定化处理方法
稳定处理的目的就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、病原体等,消除臭味,这是污泥能否资源化有效利用的关键步骤。污泥稳定化的方法主要有堆肥化、干燥、厌氧消化等。厌氧消化:在污泥处理工艺中,厌氧消化是较普遍采用的稳定化技术。污泥厌氧消化也称为污泥厌氧生物稳定,它的主要目的是减少原污泥中以碳水化合物、蛋白质、脂肪形式存在的高能量物质,也就是通过降解将高分子物质转变为低分子物质氧化物。厌氧消化是在无氧条件下依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用,使污泥中有机物分解的厌氧生化反应,是一个极其复杂的过程。

碱性发酵阶段

碱性发酵阶段
一般可分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段,酸性发酵阶段又可以分为水解阶段和产酸阶段,碱性发酵阶段可以分为酸性衰退阶段(产乙酸阶段)和产甲烷阶段。厌氧分解过程中产生大量气体,主要成分为甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氢等。但运行管理要求高,消化池需密闭、池容大、池数多。

好氧消化处理污泥

好氧消化处理污泥
好氧消化污泥出现于20世纪50年代,与活性污泥法极为相似。当外来养料被消耗完以后,微生物靠消耗自己的机体来产生能量以维持生命活动。这就是微生物的内源代谢阶段。细胞组织在好氧条件下的内源代谢产物为CO2、NH3、H2O,而NH3会在有氧条件下进一步氧化为硝酸盐。污泥好氧消化的反应可以用下面的方程式表达:
C6H7NO2+7O2→5CO2+NO3-+3H2O+H+
上式中C6H7NO2为细胞组织的元素组成。
此法降解程度高,无臭稳定,易脱水,肥份高,运行管理简单,基建费用低。但运行费用高,消化污泥量少,降解程度随温度波动大。

石灰稳定技术

石灰稳定技术
石灰稳定技术始于20世纪50年代,在投加石灰的条件下,保持一定pH值及一定时间,可以杀灭传染病菌,并防腐与抑制臭气的产生。该技术操作简单、成本较低,处理后较容易脱水。污泥最终处置可采用农用或者卫生填埋。

好氧堆肥

好氧堆肥
堆肥技术探讨始于1920年,堆肥系统可分为三类:条形堆肥系统、静态好氧堆肥系统和装置式堆肥系统。城市污水处理厂的污泥中含有大量促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养成分,肥效较好,经过堆肥处理可以达到稳定化、无害化及资源化的目的。堆肥是一个由嗜温菌、嗜热菌对有机物进行好氧分解的稳定过程,其特点是自身可以产生一定的热量,并且高温持续时间长,不需外加热源,即可达到无害化。堆肥的一般工艺流程主要分为前处理,一次发酵,二次发酵和后处理四个过程。经过堆肥化处理后,污泥的性状改善,含水率降低(小于40%),成为疏松、分散、细粒状,可杀灭病原菌和寄生虫(卵),便于贮藏、运输和使用。
石灰稳定技术石灰稳定技术始于20世纪50年代,在投加石灰的条件下,保持一定pH值及一定时间,可以杀灭传染病菌,并防腐与抑制臭气的产生。该技术操作简单、成本较低,处理后较容易脱水。污泥最终处置可采用农用或者卫生填埋。
将污泥发酵成有机肥,如再加入部分牛粪等,就会发酵成优质的有机肥,具体操作方法如下:
  1、加菌。1公斤金宝贝肥料发酵剂可发酵4吨左右污泥+牛粪。需按重量比加30-50%左右的牛粪,或秸秆粉、蘑菇渣、花生壳粉、或稻壳、锯末等有机物料以便调节通气性。其中如果加入的是稻壳、锯末,因其纤维素木质素较高,应延长发酵时间。菌种稀释:每公斤发酵剂加5-10公斤米糠(或麸皮、玉米粉等替代物)拌匀稀释后再均匀撒入物料堆,使用效果会更佳。
  2、建堆:备料后边撒菌边建堆,堆高与体积不能太矮太小,要求:堆高1.5-2米,宽2米,长度2-4米
  2、拌匀通气。金宝贝肥料发酵剂是需要好(耗)氧发酵,故应加大供氧措施,做到拌匀、勤翻、通气为宜。否则会导致厌氧发酵而产生臭味,影响效果。
  4、水分。发酵物料的水分应控制在60~65%。水分判断:手紧抓一把物料,指缝见水印但不滴水,落地即散为宜。水少发酵慢,水多通气差,还会导致“腐败菌”工作而产生臭味。
  5、温度。启动温度应在15℃以上较好(四季可作业,不受季节影响,冬天尽量在室内或大棚内发酵),发酵升温控制在70-75℃以下为宜。
  6、完成。第2-3天温度达65℃以上时应翻倒,一般一周内可发酵完成,物料呈黑褐色,温度开始降至常温,表明发酵完成。如锯末、木屑、稻壳类辅料过多时,应延长发酵时间,待充分腐熟。
  发酵好的有机肥,肥效好,使用安全方便,抗病促长,还可培肥地力等。

污泥脱水与干化

污泥脱水与干化
污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要的环节,其目的是使固体富集,减少污泥体积,为污泥的最终处置创造条件。为使污泥液相和固相分离,必须克服它们之间的结合力,所以污泥脱水所遇到的主要问题是能量问题。针对结合力的不同形式,有目的采用不同的外界措施可以取得不同的脱水效果。污泥脱水与干化包括自然脱水、机械脱水和热处理干化。
污泥经浓缩、消化后,尚有95%~97%含水率,且易腐败发臭,需对污泥作干化与脱水处理。常用脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。利用芦苇等沼生植物也可以进行较好的脱水。

污泥干燥

污泥干燥
为了进一步降低脱水后污泥的含水率(75%),采用干燥工艺。经干燥后含水率可降至约20%左右。干燥工艺除了最简单的日晒外,常用的是热干燥技术。污泥热干燥开始于本世纪初的英国,此方法可以完全杀灭病原菌,使污泥处于稳定化状态。但干燥过程产生的大量的废气净化费用问题、运行费用,都是使用干燥工艺要考虑的问题。

污泥熔融

污泥熔融
为了减少污泥体积和利用其中的重金属黏结作用,日本曾开展污泥熔融技术研究,但还不十分深入。污泥熔融处理也是污泥热化学处理方法的一种。污泥熔融技术是把污泥加热至1300~1500℃,使污泥中有机物燃烧,其残留物质可用来制作玻璃、钢铁、建筑材料等。
两相消化
新型的污水污泥处理工艺如高温酸化-中温甲烷化两相厌氧消化等不断出现,并逐步被应用。边兴玉等采用污水污泥两相厌氧消化工艺,将产酸相和产甲烷相分别置于各自的反应器中,形成各自的相对优势微生物种群,提高了整个消化过程的处理效果和稳定性。VSS(挥发性悬浮颗粒物)去除率比中温传统工艺提高50%以上,比高温传统工艺提高35%左右。高温酸化0.5d后,中温甲烷化8·5d,可达到中温传统法20d的处理效果,节省了时间。另外,灭菌效果优于中温传统法,产甲烷反应器保持较高的缓冲能力,对挥发性酸积累的抵御和耐冲击负荷的能力强。

污泥制油

污泥制油
污泥制油是把含水率为65%的干泥在隔绝空气下,加热升温450℃,在催化剂作用下把污泥中有机物转化为碳氢化合物,最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类,正常200~300L(油)/t(干泥)的产率,其性质与柴油相似。加拿大正在进行中试试验,澳大利亚Perth也正在建造利用热化学方法将污泥制油的工厂。

污泥处理技术

污泥处理技术
湿式氧化法是在高温(125℃~320℃)和高压(0.5~20MPa)条件下,以空气中的氧作为氧化剂,在液相中将有机物分解为二氧化碳、水等无机物或小分子有机物的化学过程。由于剩余污泥在物质结构上与高浓度有机废水十分相似,因此这种方法也可用于处理剩余污泥。剩余污泥的湿式氧化法处理是湿式氧化法最成功的应用领域,有50%以上的湿式氧化装置应用于剩余污泥的处理。

臭氧减量化

臭氧减量化
这一工艺是由日本的H·Yasui等学者提出的。此工艺中,剩余污泥的消化与污水处理在同一个曝气池中同时进行。工艺分成两个过程,一个是臭氧氧化过程,另一个是生物降解过程。
从二沉池中沉下来的污泥,一部分直接回流到曝气池中,另一部分则是先进行臭氧处理然后再回流到曝气池。污泥经过臭氧处理后,能够提高其生物降解性,在曝气池中与污水同时进行生物处理。而且在经臭氧处理后,将有一部分污泥(1/3)被无机化。因此,只要操作适当,可以使污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等,从而可以达到无剩余污泥的目的。

超声波处理

超声波处理
超声波通常是指频率为的20kHz~10MHz的声波。当其声强增加到一定的数量时,会对其传播中的媒质产生影响,使媒质的状态、组成、功能和结构等发生变化,通称为超声效应。超声波与媒质作用的机制可分为热机制、机械机制和空化机制,超声波主要通过空化机制实现对剩余污泥的处理。

高速生物反应器

高速生物反应器
高速生物反应器技术是在利用土壤处理污泥的基础上发展起来的。利用土壤中的微生物处理污泥,由于系统是开放的,因而会受到气温和土壤湿度的影响,使土壤利用的时间和区域受到一定的限制。
美国SWEC公司在80年代开始研制开发高速生物反应器,该技术将污泥的脱水、消化和干化相结合,将土壤处理的整个过程放置在室内一个封闭的循环系统中进行。Texaco经过近20年的研究开发,使高速生物反应器技术成熟并得以推广。整个操作系统的核心部分是生物反应器,它由二个区域组成:上半部分是污泥与土壤相混合的区域,使污泥负荷达到均一化,污泥的有机部分在这一区域中被生物降解;下半部分是气、液分离区,使液体不滞留于土壤中,以增加氧的传递率。高负荷率的污泥通过该系统的处理,污泥中的有机组分将降解70%~80%,悬浮固体浓度去除率达到45%~60%。从沉淀池排出浓度为5000~30000mg/L的污泥都可以直接进入该系统中,而不需要任何的预处理。相比于其它生物处理技术,该系统所需能量较少,可以连续运行,并能保持最佳温度以利于微生物的降解,特别适合于受自然条件限制或土壤湿度大的污泥处理过程中。

污泥处理处置的定义及存在的问题和解决方案

一、污泥处理处置的定义

一、污泥处理处置的定义
污泥处理(sludge handling or sludge treatment):污泥经单元工艺组合处理, 达到“减量化、稳定化、无害化”目的的全过程。

我国目前主要的污泥处理方式包括浓缩、调理、脱水、稳定、干化等。

污泥处置(sludge disposal):处理后的污泥,弃置于自然环境中(地面、地下、水中)或再利用, 能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。我国目前主要的污泥处置方法有卫生填埋、土地利用、焚烧后建材利用等。

二、污泥处理处置存在的问题

二、污泥处理处置存在的问题

1、污泥处理率极低

早期污水厂甚至忽略污泥处理单元,只进行污水处理,污泥却被随意倾倒在湖泊,沟壑、良田中。还有一些污水厂为节省费用,空置污泥处理设施,将污泥随意排放。我国污水处理厂所产生的污泥有80%以上没有得到妥善处理。

2、重水轻泥、污泥处理发展滞后

近几年环保领域的水处理发展迅速,但是污泥处理却比起十几年前依旧没有太大的进步。被无害化处理的污泥比例低,多数污泥排入环境还是有害的,甚至违法偷排事件屡见不鲜。这是由于“重水轻泥”的不成熟处理思路造成的。

3、技术路线生搬硬套

污泥处理技术主要有污泥浓缩脱水、好氧消化、厌氧消化、干化、堆肥和焚烧等。污泥处置技术主要有填埋(包括地面、地下和水中)和土地利用。

有些人错误地认为污泥干化焚烧是当前最先进的污泥处理技术,代表污泥处理技术的发展方向,因而不加分析地加以推广。个别企业以盈利为目的,一味的夸大其先进性,对很多不了解的人造成了误导。

4、监管有难度

由于长期以来对污泥处理的忽视以及污泥排放的间歇性,导致政府有关部门对污泥的监管困难。

5、付费机制不完善

在污水处理费用中征收污泥处理费用是大势所趋,但从当前情况来看,处置费用的征需存在较大阻力。我国现行收取的污水处理费用较低,尚无法保证污水厂的正常运行,而推行在污水处理费中加入污泥处理、处置费,又将在一定程度上加重被征收者的经济负担。因此,在未来较长一段时间内,补贴将是污泥处理处置资金的主要来源。

目前国内已经有部分城市对污泥处理处置给予补贴,由于处理方案不同等因素造成标准不一,污泥处理产业很难自己盈利,运转严重依靠政府补贴。同时,补贴覆盖范围明显不足。

“水十条”或许会将为污泥处理处置补贴政策的明确带来契机。《水污染防治行动计划》预计总投资可能超过2万亿。除了为水处理改造、运营带来巨大市场以外,“水十条”或将在污泥处理处置方面给予更多的倾斜。

技术层面上,极有可能改变过去以填埋为主的处置路线;

经济层面上,或将要求针对污泥处理处置的补贴在全国范围推广,同时明确补贴标准。

虽然有众多条文规定污水处理费应包含污泥处理成本,但目前将污泥处理费纳入污水费用的地方仅为北京市、江苏省太湖地区、常州市、广州市,且占比较低。

6、“资源化”不是最终目的,保护生态环境才是最终目的

误认为污泥就是资源, 强调污泥处理处置的资源化和经济效益, 并以资源化为首要目的。个别企业利用这一误区强调个别单元工艺可以实现能量回收和物质回用, 割裂其他处理处置过程需要投入的能量和费用, 误导了技术的选取和对污泥资源化的认识。

污泥处理处置应该以“减量化、稳定化、无害化”为目的, “资源化”并不是最终的目的,应尽可能利用污泥处理处置过程中的能量和物质,以实现经济效益和节约能源的效果,实现其资源价值。

三、如何解决污泥难题

三、如何解决污泥难题
1、明确责任主体,健全管理体制

污水处理厂是政府的实施机构,不能独立承担责任。政府应加大对于污泥处置的资金投入,给予财政补贴和税收优惠。实施将污泥处理费纳入污水处理费。

2、企业和政府应该把污泥处置当做是责任

如果污泥处理处置不当,污水处理企业将承担首要责任,当然其前提是污水收费必须包含污泥处理所需的费用。

3、技术路线的选择需要因地制宜

不同地区的污水处理厂处理污水产生的污泥物理、化学和生物特征具有明显区别,因此建议在选择工艺路线时应综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素,因地制宜地确定污泥处理处置方式。

四、未来的主流技术

四、未来的主流技术
借鉴国际经验,未来污泥处理处置的技术发展主要有四条路径:

1、沼气能源回收和土地利用为主的厌氧消化技术路线

厌氧消化具有以下优点:

1)提高后续处理的效率并减少后续处理能耗。通常认为厌氧反应可以实现污泥减量化、稳定化。通过厌氧反应,污泥中有机物去除40%-60%,有害病菌减少。此外,厌氧消化提高污泥脱水稳定性,让焚烧等后续处理减少35%以上的能耗。

2)厌氧消化成本较低。根据《中国环境报》统计,单纯厌氧消化投资成本约为20-40 万元/(吨/日),由于不用鼓风曝气等,节约了成本,单纯厌氧消化运行费用约为60-120元/吨(含水率80%,不包括浓缩和脱水),而好氧发酵运行费用为120-160 元/吨。

欧美50%以上的污泥采用厌氧消化处理,产生的沼气转化为电能可满足污水厂所需电力的33%~100%。

污泥处理的权利要求书

权利要求书

 
污泥处理的权利要求书
  1.一种污泥处理处置系统,其特征在于:包括设置在可移动平台上的调理装置、压滤机和好氧发酵装置,其中调理装置包括调理池、调理剂罐和连接调理剂罐和调理池的调理剂投加泵,好氧发酵装置包括顺次连接的混料机构和好氧发酵仓,调理池、压滤机、混料机构顺次连接。

  2.根据权利要求1所述的一种污泥处理处置系统,其特征在于:还包括与所述调理装置连接的污泥预浓缩装置,该污泥预浓缩装置包括出口与所述调理池入口连接的污泥浓缩机、预浓缩药剂储罐和连接污泥浓缩机和预浓缩药剂储罐出口的药剂投加泵。

  3.根据权利要求1或2所述的一种污泥处理处置系统,其特征在于:在所述压滤机上设有空气装置,该空气装置与所述压滤机连接。

  4.根据权利要求3所述的一种污泥处理处置系统,其特征在于:该空气装置与所述好氧发酵仓连接。

  5.根据权利要求4所述的一种污泥处理处置系统,其特征在于:还包括分别与所述污泥浓缩机和压滤机连接的清洗装置。

  6.根据权利要求5所述的一种污泥处理处置系统,其特征在于:所述压滤机出口和所述混料机构入口之间设有泥饼破碎及输送装置。

  7.一种基于权利要求1所述系统的污泥处理处置方法,其特征在于:包括以下步骤:

  1)将污泥移送至调理池中,启动调理剂投加泵将调理剂罐中的调理剂加入调理池中对污泥进行调理;

  2)将调理后的污泥移送至压滤机中,使调理后的污泥在压滤机的过滤介质上进行过滤,再使过滤后的污泥在压滤机内压榨以实现污泥脱水;

  3)将脱水后的污泥移送至混料机构中,再将辅剂同步加入混料机构内并使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀;

  4)将混合均匀的辅剂和污泥移送至好氧发酵仓内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品。

  8.根据权利要求7所述的污泥处理处置方法,其特征在于:在所述步骤1)前还包括步骤5)将污泥移送至污泥浓缩机内,启动药剂投加泵将预浓缩药剂储罐内的预浓缩药剂加入到浓缩机内对污泥进行预浓缩。

  9.根据权利要求8所述的污泥处理处置方法,其特征在于:在所述步骤4)后还包括步骤6):将一部分堆肥产品排出好氧发酵仓外直接用于土地应用,将另一部分堆肥产品作为返混料运送回好氧发酵仓内与新加入的混合均匀的辅剂和污泥混合继续发酵。

  说明书


  一种污泥处理处置系统及方法

  技术领域


  本发明主要涉及污泥处理技术领域,尤其是指一种移动式的污泥处理处置一体化系统及方法。

  背景技术


  污泥是污水处理过程中伴生的产物,具有含水率高(99.2%-99.8%)、体积大、性质不稳定、极易腐化并产生臭气的特点,需要进行处理处置后方能排放,目前,全国每年产生污泥约4000万吨(含水率80%),其中大多数污泥没有得到无害化及稳定化的处理处置。

  常见的污泥处理工艺有厌氧消化、调理压榨、石灰稳定、好氧发酵、热干化。厌氧消化属于国外引进的处理技术,我国污泥中含沙量较大不适宜厌氧消化,加上工艺自身运行条件苛刻、管理复杂,使得我国大多数已建的厌氧消化项目处于停运状态,厌氧消化的应用受限。石灰稳定具有工艺运行简单、投资及运行成本低的优势,但投加生石灰量大,严重浪费资源,且处理后的污泥资源化利用途径受阻,将其作为一种临时应急的工艺尚可,不能作为污水厂污泥长期处理的首选工艺。热干化工艺的投资及运行成本高,部分设备依赖进口,且存在着臭气污染的问题,可能会对周边环境产生不良影响。好氧发酵是一种高效的污泥处理工艺,发酵产品直接土地利用是国家优先支持的污泥处置技术路线,但如果采用含水率80%的污泥直接进行好氧发酵所需的建设及运营成本高,占地面积非常大,而经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50%,体积仅为含水率80%的污泥的40%,再进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低。污泥调理压榨深度脱水工艺通过向污泥中投加专性调理剂,改善污泥脱水性能,同时能够杀灭部分病原菌,固化重金属,具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点,在国内也得到了广泛的应用,处理后污泥含水率降至50%以下,可与各种污泥处置方式衔接,例如好氧发酵后土地利用、焚烧及填埋等。

  针对一定区域范围内的污泥,传统的污泥处理工程建设可分为集中式和分散式两种,均呈现建设周期长、项目投资大、管理工作繁杂的特点,故在大中型污水处理厂应用较多,而在中小型污水处理厂应用较少,特别是数量多、分布散、污泥量小的城镇污水处理厂(污水处理规模低于2万m3/d)。这些中小型污水处理厂的资金有限、技术和管理水平不足,各自分别建设污泥处理处置工程的难度较大。为解决上述困境,提供一种无土建或少土建的污泥处理处置一体化方式,推动中小型污水处理厂的污泥处理处置发展,急需开发一套投资及运行费用低、移动灵活的污泥处理处置一体化产品。

  目前国内有一部分厂商开展了车载式污泥集成处理系统的研发,但是开发出的产品多集中在污泥处理的某一个环节,没有考虑后续的处置问题,对污泥处理与处置问题的系统性考虑不足。以此思路开发出的产品只针对污泥处理一个环节,且系统的自动化程度不够,操作便捷性较差,导致系统处理的效率较低,人力成本高、操作繁杂,与后续处置脱节,急需改善。

  发明内容


  本发明提供一种污泥处理处置系统,污泥经该系统处理后可直接排放,系统的处理效率高,且运行成本低。

  本发明提供一种污泥处理处置方法,应用该方法对污泥进行处理后可直接排放和土地利用,处理效率较高。

  本发明采用的技术方案为:

  一种污泥处理处置系统,包括设置在可移动平台上的调理装置、压滤机和好氧发酵装置,其中调理装置包括调理池、调理剂罐和连接调理剂罐和调理池的调理剂投加泵,好氧发酵装置包括顺次连接的混料机构和好氧发酵仓,调理池、压滤机、混料机构顺次连接。

  该系统包括依次连接的调理装置、压滤机和好氧发酵装置,该调理装置包括调理剂罐、调理剂投加泵和调理池,将待处理的污泥移送至调理池内,启动调理剂投加泵将调理剂罐内的调理剂加入调理池内对调理池内的污泥进行调理,即可提高其过滤性能;再将调理后的污泥移送至压滤机中,污泥通过压滤机内的过滤介质实现固液分离,过滤结束后的污泥在压滤机中被二次压榨,以实现进一步挤压污泥中的水分,使污泥的含水率降低至50%以下;而该好氧发酵装置包括好氧发酵仓和混料机构,将上述脱水后的污泥移送至混料机构中,再将辅剂同步加入混料机构内,使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀后移送至好氧发酵仓内,辅剂与污泥在好氧发酵仓内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品,该堆肥产品可直接进行土地利用,应用时,也可将一部分堆肥产品作为返混料运送回好氧发酵仓内与新加入的辅剂和污泥混合继续发酵,以提高发酵效率。该系统结构简单,污泥经该系统处理后可直接排放,高效快捷;经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50%,体积仅为含水率80%的污泥的40%,再将该污泥进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低,且对污泥进行调理可同时杀灭部分病原菌,固化重金属,具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点。系统可移动,可满足单独污水厂定点或者多个污水厂联合处理处置的需求。

  还包括与所述调理装置连接的污泥预浓缩装置,该污泥预浓缩装置包括出口与所述调理池入口连接的污泥浓缩机、预浓缩药剂储罐和连接污泥浓缩机和预浓缩药剂储罐出口的药剂投加泵。当污水处理厂污水处理工艺不设置有浓缩段时,在调理装置前设置污泥预浓缩装置可通过对污泥进行预浓缩处理,使得污泥的含水率降低,提高污泥处理效率。

  在压滤机上设有空气装置,该空气装置分别与压滤机、好氧发酵仓连接。一方面能够完成经压滤机腔室内污泥的吹芯,使泥饼表面更干燥,易与过滤介质分离,也能使卸饼时的操作环境更清洁;再者,空气装置可为好氧发酵仓提供污泥发酵过程中微生物发酵所需的氧气。

  还包括分别与所述污泥浓缩机和压滤机连接的清洗装置。该清洗装置可对污泥浓缩机及压滤机内部进行清洗,清洗后的污水通过前述污水处理系统处理后达标排放。

  所述压滤机出口和所述混料机构入口之间设有泥饼破碎及输送装置。在压滤机的底部设置有泥饼破碎及输送装置,完成压滤机生产出的低含水率(低于50%)的污泥的破碎及输送,将破碎后的污泥输送至混料机构中,结构简单,提高系统的污泥处理效率。

  一种基于前述系统的污泥处理处置方法,包括以下步骤:

  1)将污泥移送至调理池中,启动调理剂投加泵将调理剂罐中的调理剂加入调理池中对污泥进行调理;

  2)将调理后的污泥移送至压滤机中,使调理后的污泥在压滤机的过滤介质上进行过滤,再使过滤后的污泥在压滤机内压榨以实现污泥脱水;

  3)将脱水后的污泥移送至混料机构中,再将辅剂同步加入混料机构内并使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀;

  4)将混合均匀的辅剂和污泥移送至好氧发酵仓内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品。

  在步骤1)前还包括步骤5)将污泥移送至污泥浓缩机内,启动药剂投加泵将预浓缩药剂储罐内的预浓缩药剂加入到浓缩机内对污泥进行预浓缩。

  利用该方法处理后的污泥可直接排放或直接土地利用,经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50%,体积仅为含水率80%的污泥的40%,再该污泥进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低,且处理效率得到大大提高,再者,对污泥进行调理可同时杀灭部分病原菌,固化重金属,具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点。

  在步骤4)后还包括步骤5):将一部分堆肥产品排出好氧发酵仓外直接用于土地应用,将另一部分堆肥产品作为返混料运送回好氧发酵仓内与新加入的混合均匀的辅剂和污泥混合继续发酵。可加快发酵速率,提高效率。

  本发明所带来的有益效果为:

  1、同步实现污泥的处理和处置,可达到与工程相同的效果,处理后的污泥可直接排放或直接土地利用,处理效率高,;

  2、系统可移动,可满足单独污水厂定点或者多个污水厂联合处理处置的需求。

  3、投资成本和运行成本省,系统无需或只需较少的土建施工,省去了大部分的土建费用,同步也减少了对应的工程管理工作。系统基本实现无人值守,运行便捷。

我国污泥处理处置技术现状


填埋处置


将需填埋的污泥,采用高干度离心脱水后,将其含水率降至约65%左右,此时,可按约为5kg/tDS的比例投加絮凝剂的用量;需填埋处置的污泥通过离心脱水后,将其含水率降至80%左右,此时,可按约为2.5kg/tDS的比例投加絮凝剂的用量。


污泥焚烧处置


通常,采用污泥焚烧处理工艺时,需处理的污泥必须经离心脱水后,含水率降为80%左右,按照2.5kg/tDS的比例投加絮凝剂量用量,污泥经焚烧后,残余灰分量约为污泥干重的1/3;焚烧烟气处理需消耗约37kg/tDS的NaOH量(NaOH价格约为3450元/t)。在此过程中,污泥运输费用按照0.75元/(t·km),运输距离为40km进行计算,运输费用为30元/t。污泥所需填埋费用,参照城市生活垃圾填埋运行费用约15元/t计算。各处理流程的耗电量约为:浓缩25kW·h/tDS,脱水75kW·h/tDS,消化150kW·h/tDS,焚烧200kW·h/tDS,电费约为0.7元/(kW·h)。

根据上述计算结果,污泥干固体处理总成本约为800元/t,以1×104t的污水产生2.0t的污泥计算,1t污水的污泥处理成本,大约为0.16元/t。按照国内大型污水处理厂污水处理部分成本0.3~0.45元/t计算,约占处理成本的35%~50%。将该数据与发达国家相比,测算结果相差不大。

污泥脱水


目前国内城市污水处理厂常用的污泥脱水方式为机械脱水,常用的机械脱水设备有真空过滤机、离心脱水机、板框压滤机及带式压榨过滤机。使用最广泛的带式脱水机和离心脱水机,处理后的污泥含水率一般只能达到78%左右。污泥经过化学药剂调理后再通过板框压滤机处理,泥饼的含水率下限可达到60%以下。

厌氧消化


污泥厌氧消化是一个多级过程阶段,利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机质,并产生可以再次利用的甲烷气体,实现污泥的稳定化、无害化和资源化。污泥厌氧消化是目前国际上常用的污泥生物处理方法,同时也是一种应用于大型污水处理厂中较为经济的污泥处理方法。厌氧消化工艺分为直接厌氧消化和预处理+厌氧消化两类。直接厌氧消化工艺即传统的厌氧消化,不经过任何前期处理而直接进行厌氧消化反应的一种处理模式。通常用于有机质含量较高的污泥或掺有高浓度有机质废物的混合污泥。

我国污泥处理处置技术发展

加大对污泥处理处置的资金投入


政府和相关部门要认识到污泥处理处置对污水处理厂日常工作的重要作用,从根本上加强对污泥处理处置工作的重视和资金的投入力度。政府也应该采用多种融资渠道,确保有充足的资金对污泥处理处置工作进行支持。政府要根据当地发展的实际情况,制定相应的优惠政策,吸引更多的企业对污泥处理进行投资,采用投资、托管、租赁、承包等多种形式完善污泥处理处置基础设施建设,促进污泥处理处置工作的顺利进行。

完善基础设施建设和污泥处理处置技术


目前,我国污泥处理处置工作的相关基础设施建设仍然不健全,相关部门应该根据城镇污水处理厂的相关情况完善城镇污泥处理处置的基础设施建设。

对污泥处理处置设施进行淘汰、整改、配套和完善等,确保污泥处理处置的合理性和科学性。同时,相关部门也要不断完善污泥处理处置技术,对污泥深度脱水、余热干化、厌氧消化等技术进行合理的选择和应用,在对污泥进行减量化和稳定化处理的过程中也要加强对污泥的无害化和资源化处置。针对污泥厂的不同情况采用不同的技术和工艺对污泥进行科学有效的处理和处置。

进一步明确防爆区域的安全范围


确定污泥消化处理系统中的防爆区域十分重要,因为该区域的确定会对总体的平面布置、工艺设备等各方面的设计、施工造成较大的影响,要进行科学、全面的布局和设计,提高整体系统建设以及运行过程中的安全性,要对污泥消化处理系统的防爆区域进行界定,画出科学合理的安全范围。在沼气系统的防爆区域内,相关建筑、设施的设计必须符合甲级防爆要求。另外在防爆区域内,相关建筑、设施的设计要按照国家相关安全管理部门制定的相关文件进行实施。比如,在防爆区域内防爆电气设备符合GB3836.1~4—2000《爆炸性气体环境用电气设备》、GB3836.9—2006《爆炸性气体环境用电气设备第9部分:浇封型“m”》等一系列的文件的要求,确保设备的安全运行。

加强对污泥处理处置工作的监管


政府和环保部门都应该加强对污泥处理处置工作的监管力度,对污泥的处理和运输过程进行有效监管,促进污泥的合理科学处理,减少污泥处理过程中的环境污染和大气污染。依据相关法律法规对非法倾倒或者违法处置污泥的行为进行严厉的打击和惩治。污水处理厂在日常的污泥处理过程中也要落实相关的环境管理规章制度,设置专门的监督人员对污泥处理过程进行日常的监督和监管,并对污泥处理情况进行明确的记录和备份,定期向环保部门和有关部门报备,对日常污泥处理处置信息进行公开化和透明化管理。

传统活性污泥法


活性污泥法是有一百年历史的污水处理方法,其缺点表现为:以传统概念“消除污染物”为主导;基本原理无重大突破;效率低、能耗高(每人年降解COD和N需电耗约2O一25kWh);温室气体排放(CO2、N20等);污染物C、N、P等)资源化利用水平低。污泥问题未能解决,滞后于现有科技发展水平。活性污泥法高能耗问题无论在中国还是全球,都没有得到解决,污泥也没有达到其应有的资源化水平。在2014年活性污泥一百周年时,全世界科学家都一致认为:资源化是污水处理未来发展的方向,污泥的资源化利用是未来需要突破的重要环节。

污泥处理处置资源化背景


过去很多东西,我们认为是污染物,随着大数据时代的到来,对资源和能源的期望也增加了。

在此背景下,现在污泥中的污染物,将来会实现最大程度的“资源化”。从处理处置为目标转变观念为以资源化利用为导向,实现科技创新服务可续发展。

欧盟的污泥管理原则


欧盟的废弃物框架指令(2008/98/EC)提出“五层倒金字塔”原则,指导成员国按照五层优先顺序制定各自的政策法规。国家发展阶段,以处理处置为主,然后是资源利用,最后是源头控制的方式,调整为源头控制、减量为主,资源化利用处理,循环利用,其他途径再利用,最后才是处理处置的“五层倒金字塔”原则。“五层倒金字塔”原则的提出也充分反映了全球对污染物资源化利用的需求和期待。

污泥资源化能源化研究的热点


未来技术都要遵循五个方面的原则:第一,以资源循环为主导的可持续发展趋势;第二,污泥生物质能源的最大化回收;第三,污泥营养物质(磷和氮)的回收;第四是温室气体排放的控制;第五,健康安全保障。
 

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