剩余活性污泥的资源化利用及发展趋势.docx

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1、摘要活性污泥法因其效率高，占地面积小，在城市生活污水处理中得到了广泛的 应用，随着废水的不断排放，同时也产生了大量的残渣。在国内，普通的二类污 水处理厂，其污泥处理费用约占总费用的34%。目前，我国对于污泥处理和处 置的技术还处于起步阶段，并且，目前，在国内主要的城市污水处理厂中，大多 都是采用消化后脱水和填埋的方法。这种处理方式虽然更加经济，但是存在着占 地面积大、可回收性差、对地下水源的污染等问题。为克服上述不足，德国于一 九九六年就制定了废物处理的优先次序，即减量处理、无害化处理、资源再循环 处理。在我国，对剩余污泥的处理也应该按照这个顺序进行，这样才能尽快地满 足对环境保护和资源回收再

2、利用的废物处置的需要。关键词：剩余活性污泥；处理技术；减量化；资源化；无害化第一章前言随着城市化进程的不断加快，城市污泥的排放量也在不断地增加。在废水的 生物化学处理工艺中以及微生物在对废水中有机质进行降解和繁殖的过程中，都 会产生大量的活性污泥，有污泥中有机物、病原菌、寄生虫卵、重金属和盐类含 量较高，还包含有毒性的化学物质和病原菌，如果不进行有效治理，必然会对外 环境产生二次污染。污泥的综合利用主要指的是对污泥中的有效成份进行利用， 把污泥转化为肥料、饲料、能源燃料、化工原料、建筑材料等，进而把污泥变成 一座宝库，它也是城市污泥处理和资源化的主要发展方向。1.1剩余活性污泥来源在对生活污水

3、进行生物化学处理的过程中，产生了大量的活性污泥。当污水 进入曝气池后，与活性污泥接触，有机物会立即被活性污泥吸收，再经过浓缩， 有机高分子会被细菌分泌的胞外酶分解为分子量更小的物质。污水中的小分子量 有机物能够穿过微生物的细胞膜，以营养物质的形式被微生物摄取。有些微生物 能将废水中的有些毒素被分解成一种无毒的或非常微弱的东西。在人体中，有机 物进入人体后，通过胞内酶的催化，同化并合成出细菌自己的物质，使其不断地 生长和繁殖，同时还会产生一种粘稠的物质，形成一种菌胶，也就是活性污泥， 所以，在曝气池中，活性污泥将会逐渐增多。川当活性污泥的浓度过高时，污泥 不易与净化水分离，使出水中的BoD增大而

4、浑浊，同时也会导致耗氧量高，供 氧不足。如果数量太多，就会影响到处理的效率，因此，需要定期将这些淤泥排 出，这些淤泥就被称为残余的活性污泥。基于曝气池进水量和进水剩余活性污泥 的厌氧发酵，也被称为厌氧消化，根据水质来确定污泥负荷及活性污泥在曝气池 中的停留，只有以有机物组成为主的活性污泥才能进行消化。而排出的污泥，则 是根据污泥负荷、污泥年龄等因素，将其集中起来，存放在封闭的罐子里，计算 得到的结果，在中国石油化工洛阳分公司的高压厌氧环境下，部分细菌会慢慢地 变成厌氧菌，然后在污水处理厂的污水处理厂中，利用厌氧细菌的功能，将污泥 慢慢地消化，并释放出热量。按淤泥年龄确定每日生物化学排泥。第二章

5、 剩余活性污泥利用2.1 剩余活性污泥的资源化的利用从传统角度来看，污泥是一种废弃物，但从清洁生产的角度来看，却不存在 “废物” 一词。其实“废物”就是把资源浪费在错误的地方。如果可以合理地处 理污泥，污泥还能够变成其他工艺的原料，也就是实现资源化。2.1.1 制作水泥随着我国城市污水处理量的增加，污水处理厂的污泥产量也随之增长。其产 量高，含水量大，且含有大量的有机物、细菌、寄生虫及重金属，若处置不当， 将造成二次污染。随着环保法规的不断健全，传统的污泥处置方法（如堆肥、堆 肥、农用及污泥焚烧）因其存在的缺陷，已逐渐成为当前城市环境治理的研究热 点，其中，对污泥进行资源化利用是寻求从根本上根

6、除污泥的最有效方法之一。 目前，国内外一些学者已开展了将污泥用作部分水泥原料或替代部分煤炭原料的 研究。目前，国内外对城市污水处理厂的污泥大多采用焚烧法，因此，本项目的 研究重点是利用焚烧后的灰渣替代部分原材料，制备生态水泥。从我国当前的实 际情况来看，利用污泥自身的特性，在已有的水泥生产线中直接替代部分煤炭燃 料或添加剂，是一种新的解决方案。通过将少量干燥后的污泥添加到水泥生料 中，然后在不同的温度下锻烧，对所制得的水泥生料的各种性质进行研究，以期 为水泥厂对城市污泥的进一步处理提供理论基础。用残渣作建筑材料的流程如下。图2-1剩余污泥做建材的流程图在此基础上，采用微量污泥作外加剂制备生态水

7、泥，可提高原料的易燃性、 降低液相形成温度、显著降低氧化钙的生成。同时，污泥的添加使C2S含量升 高，C3S含量下降，并对其晶格结构产生了一定的影响。结果表明，在1450 锻烧时，随著泥沙用量的增大，水化期越长，其对应之水泥抗压强度越低。但是 考虑到现实的生产安全性，若要使用已有的水泥生产线来处理城市污水，则要对 污水的混入比例进行严格的控制，不得超过10%。污泥制砖的途径主要有两种：一是污泥燃烧后的灰制破；二是将淤泥进行干 燥，然后直接制取破块。通过对污泥燃烧后的灰渣和粘土的掺入量进行分析，得 出污泥灰渣含量为50%的结果，并获得了较好的综合性能。这种方法不但可以对 淤泥进行有效的处理，而且

8、在烧制的过程中，还可以对淤泥进行封存，将有毒的 重金属元素全部杀灭，并且淤泥的质量很轻，有很大的空隙，可以起到一定的隔 音隔热作用。利用城市污水处理厂中的淤泥，可以从根本上解决污水处理厂中产生的淤泥 问题，是目前最好的“零污染”方法。在发达国家，已经有了利用废渣制造生态 环境水泥的成功经验，日本超过四十家的水泥厂，超过百分之五十的工厂都在处 理各类废渣，日本的麻省水泥公司，则是利用污水管道中的淤泥和其它生活垃圾， 来制造高强度的水泥；欧洲水泥生产商联盟下属的一家水泥厂，每年都要燃烧一 百万吨危险废料。中国的科研人员对利用不同种类的淤泥生产生态水泥进行了大 量的工作，杨力远的实验证明，用淤泥取代

9、一些粘土，所生产的淤泥与普通硅酸 盐水泥具有完全一样的矿物组成，并且其水化、凝结、硬化过程和水化产物也与 普通硅酸盐水泥一模一样。2.1.2 制作纤维板活性污泥含30%-35%的球形蛋白及一定的碳水化合物。在热和压力的作用 下，蛋白质会凝结并发生变化，从而使纤维粘结在一起。在制备过程中，将污泥 稀释后，加入碳酸钠、氧化钙、甲醛、硅酸钠等凝聚剂和助滤剂，调节PH=1, 通过加温搅拌制得活性污泥树脂。将经过处理的废弃纤维加到搅拌机中进行搅拌, 使预压片的湿片水分控制在70%左右。在一定的温度和时间内，对其进行干燥处 理，使其水分含量在5%-8%之间，然后在高温、高压下进行热压，得到生物化 学纤维板

10、。用生物纤维做遮阳板，9个月不变形。用于制作卷帘式橱柜装饰板，办公台 面一年以上不会变形，而且可以任意上色，上漆，可与木材纤维板同用。污泥制生化纤维素，主要是利用污泥中所含的粗蛋白和球蛋白，这些物质可 溶于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液中，在一定的条件下，加热、干燥、加压， 进行改性，最后可制成活性污泥树脂，经过漂白、脱脂后，再进行压制，形成板 材。2.1.3 制作陶粒陶粒，尤其是轻质陶粒，优势明显，需求量大，开发新的材料和新的轻质陶 粒具有很大的实际应用价值。市政污泥是一种资源量很大的工业废弃物，利用这 些废弃物制作陶粒具有很好的经济效益和环保效果。金宜英等对城市污水处理厂 的淤泥进行了烧结

11、法和烧结法的试验，并对其烧结法进行了试验，确定了淤泥掺 入80%、350C20分钟、10600C15分钟的烧结法。广州华穗轻质陶粒厂，在生产 过程中，成功地利用生活污水处理厂的污泥代替了河床的泥沙，或用少量的粘土， 生产轻质陶粒，日产量达到了 300吨，年产量为1818万立方米，年产量为18 万立方米。在污泥中含有较多重金属的情况下，应重视对炉窑烟气的治理和对产物中重金属的溶出进行监测。图2-2污泥陶粒生产工艺流程2.1.4 制作复合肥在普通耕地中，由于长期的耕作，导致了作物根系持续地吸收矿物元素，导 致了土壤中有机、无机元素严重匮乏。止匕外，土壤中的无机肥料的长期施用也会 产生负面效应。污泥

12、中的氮、磷、钾、微量元素等是植物生长必需的养分，而有 机腐殖质则可以改善土壤的结构，增强土壤的保水性和抗蚀性，是一种很好的土 壤改良材料。优良的混合肥料，可改良土壤，提高作物生长，提高产量。污泥是废水处理后的一种废物，其主要成分在废水中经过了大量的氧化和降 解，但仍有一小部分富集于污泥中。燕化污水厂是一家集炼油厂、合成橡胶厂、 化一厂、化二厂、化三厂、聚酯厂等为一体的大型企业所排出的精炼、化学废水， 以及燕化数十万市民的生活废水，现已形成日处理能力15万立方米以上，是燕 化污水厂最大的排污单位。城市污水处理厂的污泥主要有两种类型，一种是初沉 淀池污泥，另一种是残余活性污泥。这些淤泥一部分会被送

13、到附近的森林里当肥 料，另外一部分则会被晾晒在外面。不管是哪一种，运输和使用都会造成二次污 染。石化废水处理后产生的污泥，除了矿物油之外，还存在Hg, Cd、3,4-苯并 花、芳香烧等多种有害物质，但其富含N,P,K等元素。经过简单的处理，就可 以满足农用有机肥料的要求。将淤泥作为肥料，将其直接用于农田，在5-10 t浓度下，对土壤中有害物质 无明显残留，也无明显积累，其农产品中的残留量也达到了国家食品卫生标准。 由淤泥生产的复合肥料，淤泥质量分数在30%时，所使用的淤泥量只有0.06%-0.12%结果表明，该复混肥在农业生产中不会对农业生产产生不良影响， 且不会对农业生产产生不良影响。可见，

14、通过对污泥进行肥沃处理，可完全消除 二次污染。按照作物对化肥的吸收状况，通常将化肥及土壤中的总营养成分划分为“速 效”与“迟效”。污泥中的有效N约为1600 mgL,比普通化肥高，可作追肥， 但相对全量而言，有效N只有2%-3%,故其也是一种缓效肥，更适合作底肥。以污泥为原料生产的复合肥，因其含有丰富的有机质，可充当肥料，还可使 土壤变得疏松，改善土壤的结构，还可将污泥中的多种营养元素充分利用起来, 防止长期使用无机肥料造成的土质硬化等问题,因为施用量很小，所以不会对淤 泥中的有害物质产生污染。该方法采用的是以污泥为原料制备复混肥的方法。利用污水处理工厂中产生 的富含有机物的污泥，与氮、磷、钾

15、等微量元素按照一定的比例进行混合，然后 通过破碎、机械混合、造粒、干燥，就可以得到复合肥。脱水后的污泥被送到干化厂进行自然干化，然后被送到污泥棚中，污泥棚中 的污泥和N、P、K肥被分别用计量的方式送到混料机中，并按需要加入适量 的微量元素，对其进行充分的搅拌，使其达到均匀的状态，经过筛分，粒度符合 要求的物料，再送入造粒机上，再经过加热，除去其中的水份，再经过冷却，就 变成了成品。目前，国际上的肥料正在朝着缓效化、复合化、高效化、专用化和流化化的 方向发展。城市污水处理系统通过污泥制备的复混肥，不仅具有丰富的有机质和 氮磷钾三素，还具有多种作物生长发育必需的中、微量元素，而且还具有较高的 迟效

16、性营养成分，在肥料的缓效性和复混肥方面，与我国肥料产业的发展方向和 发展趋势相吻合。如果能对此进行专门的研究，研制出一种有机-无机复合专用 肥料，那么它的发展前景将会更加光明。2.1.5 制作活性炭以污泥为原料制备活性炭，是实现污泥资源化的一种有效方法。活性污泥中 碳含量较高，约为总碳含量的40.9%,从城镇污水处理厂的污泥中生产活性碳的 方法，其包含以下步骤：a.将城镇污水处理厂的污泥，其中添加了 0.5-3%的添加 剂，从而将该污泥的水分含量降低到约10%； b.将所述淤渣和所述激活剂的质量 比为1:1,以20%60%的氯化锌为激活剂,浸泡1248 h,然后于105干燥2050 min； c.添加5至30%的木屑，果壳，果核，作为碳化剂；d.将所述材料混合均匀， 然后将其置于一个高温炉子中，使其升高到500800摄氏度的激活温度，并在 15-50分钟内完成碳化激活；已通过冷却的洗涤和干燥而获