污泥解題36問(上)

           

污泥(sludge) 是由水和污水處理過程所產生的固體沉淀物質。

由于各類污泥的性質變化較大,分類是非常必要的,其處理和處置也是不盡相同的。根據其來源,可以劃分為:

——市政污泥(civil sludge,也叫排水水泥sewage sludge,),主要指來自污水廠的污泥,這是數量最大的一類污泥。此外,自來水廠的污泥也來自市政設施,可以歸入這一類。

——管網污泥,來自排水收集系統的污泥。

——河湖淤泥,來自江河、湖泊的淤泥。

——工業污泥,來自各種工業生產所產生的固體與水、油、化學污染、有機質的混合物。

在非特指環境下,污泥一般指市政排水污泥。

2.污泥如何從廢水中產生?

廢水的處理是由一系列物理化學和生物處理過程組成的:

·沉淀(使用或不使用化學絮凝劑)、過濾、濾清

·通過微生物進行好氧和厭氧處理,產生有機復合物

·生化脫氮和脫磷

·消化處理并產生沼氣

在廢水凈化過程中,廢水中的污染物經生化降解集中去除。生物處理可將大部分有機污染物降解為水和氣體(好氧處理產生CO2、O2,厭氧處理產生CH4為主的氣體),金屬污染物(包括重金屬)則不能處理而集中到污泥中。

污泥是經各級污水處理后產生的固形物,是污水處理廠不可避免的副產品。

3.污泥根據污水處理工藝如何分類?

污水處理廠的污泥根據處理的工藝級別不同,可以分為以下幾種:

·初沉污泥(Primary):只經過物理-化學處理

·二沉污泥(Secondary):生物處理后的污泥

·三沉污泥(Tertiary):脫磷/脫氮后的污泥

根據污泥的性質,又可以區分為:

·未消化生污泥(undigested)

·消化污泥(digested)

 污泥的消化又有好氧與厭氧之分。

各個級別的污泥的物理化學性質不同,消化和未消化污泥的性質差別更大。很多后端處理工藝必須了解前端污泥的性質才能確定其處理方式。

4.什么是污泥干化?

  污水處理所產生的污泥具有較高的含水量,由于水分與污泥顆粒結合的特性,采用機械方法脫除具有一定的限制,污泥中的有機質含量、灰分比例特別是蓄凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說,采用機械脫水可以獲得20%-30%的含固率,所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍然較高,具有流體性質,其處置難度和成本仍然較高,因此有必要進一步減量。此時,在自然風干之外,只有通過輸入熱量形成蒸發,才能夠實現大規模減量。采用熱量進行干燥的處理就是熱干化。

  污泥干化是水分蒸發的過程。為了進行干化項目的調研,以確定減量處理的規模,必須了解有關污泥項目的一些經濟參數,這些參數包括:

·機械脫水后的濕泥含固率

·最終處置的目的、類型

·當地能夠找到的廉價熱能及其價格指數

  污泥成分是根據污水廠的來水水質變化的,當然在很大程度上也會受到污水處理工藝的影響。最終會對干化工藝產生重大影響的內容則是蓄凝劑添加量。對干化工藝來說,以下內容值得注意,這些內容通常是通過試驗來確認其干化效果的:

·污泥中蓄凝劑含量;

·污泥的粘度、彈性;

·有機物在干物質中的比例

·磨蝕性成分的比例(如沙、石等)

·腐蝕性成分的濃度(如氯、硫等)

·油脂類物質的百分比

7. 脫水污泥是怎么來的?

  污水中的污染物和營養成分在大量繁殖的細菌作用下,在化學藥劑的作用下形成聚集,逐漸增大的團粒結構最終在水中沉淀下來,形成污泥。進一步添加高分子絮凝劑,采用物理方法濃縮,可以脫去大部分或一部分所謂的自由態水,形成我們所見到的脫水污泥?! ?/p>

因此經生物處理所得到的污泥,其有機物構成主要就是這些微生物細菌?! ?/p>

因污泥成分不同,未消化的市政污水污泥的有機物含量可能占到干物質的60%-75%,高效消化處理后減半?! ?/p>

有機硝酸鹽是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里,硝酸鹽經生物降解可改善土壤。

8. 脫水污泥為什么含水率很高?

  污水廠污泥脫水車間出來的污泥具有很強的流動性,這是因為其含水率很高,一般在75%-85%,這是污泥本身的性質決定的。根據分析,污泥與水分子的結合非常緊密,并具有不同的相態:

·自由態水:可經重力沉淀和機械作用去除

·物理性結合水:須更多能量去除(如加熱)

-毛細管/間隙水

-膠態/表面吸附水

·化學性結合水:只有打破化學鍵才能去除,被稱為“平衡水”

-細胞內的水

-分子水

9. 污泥對人體是否有害?

  在污水處理過程中,細菌及大部分寄生生物留存在污泥中,病毒可以吸附在污水中的顆粒上,隨顆粒的沉淀也沉積到污泥中?! ?/p>

生污泥中病原菌的數量每克以億計,這些微生物包括:大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌、噬菌體、沙門氏菌、痢疾菌屬、銅綠色極毛桿菌、寄生蟲卵/幼蟲、蛔蟲、鞭蟲、群體鞭蟲、弓蛔蟲、膜翅目幼蟲、腸道病毒等?! ?/p>

由于市政污水的來源是人類生活環境、大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌等是哺乳動物直腸正常的排出物、它們的數量在污水和污泥中基本保持恒定。而其它各種病原菌如沙門氏菌、痢疾菌、腸道病毒(例如脊髓灰質炎病毒、柯薩奇病毒、肝炎病毒、輪狀病毒)和寄生生物(例如蛔蟲、鞭蟲、內阿米巴蟲)在污水/污泥中的比率同當地傳染病的流行有關?! ?/p>

顯然,機械脫水后的污泥如果處置不當,進入人類的食物鏈,必然會導致疾病的傳播。

10.工業污泥有哪些特點?

  工業污泥根據其來源,有著非常大的差異。這些差異主要表現在其粘度、吸濕性、污染物性質、含油率、含水率、有機質比例、無機物比例等多方面?! ?/p>

比較市政污泥來說,其粘度大、含油率高、無機物比例高,有時使得其處理難度更高?! ?/p>

來自化學、制藥工業的污泥因其高濃度的污染成份,必須妥善處置。來自石油、冶金、制革、發酵、食品、屠宰等行業的污泥均可以分別處理并資源化。

11. 污泥的數量是如何估算的?

  污泥的數量估算一般有兩個方法:

<1> 根據污水處理量和含固率進行估算。比如某城市平均污水含固率0.02%,日處理量60萬噸,脫水污泥含固率20%,則年產濕泥餅:

600,000 x 0.02% x 360 / 20% = 216,000 噸/年

<2> 根據人口估算。比如某城市2,400,000人口,典型人均日產污泥(干)50克,脫水污泥含固率20%,則年產濕泥餅:

2,400,000 x 50 / 1,000,000 x 360 / 20% = 216,000 噸/年

后者是國外通行的計算方式,歐共體14國的人均污泥日產量是58克(2000年數據)。根據專家的測算,可以考慮我國人均日產污泥為50克(干物質)。

12. 污泥問題開始提上日程的原因是什么?

  污泥問題日益顯得突出的原因在于早期建設的一批污水處理廠在長期摸索和試驗后,仍然沒有找到好的處置方案,而用于堆放、棄置、填埋的資源越來越少,各地環保部門的監管力度加強,而我國的污水處理正在以前所未有的速度發展和擴大,污泥的處置成為一個棘手的問題?! ?/p>

按照我國的城市人口基數,既便只有1億人口的污水被處理,每天也將產生25000噸含固率20%的污泥泥餅,這部分泥餅如果按照最高2米來堆放,每年需要600個國際標準足球場。對于城市來說,周邊土地資源已經難以滿足需要。因此污泥的合理處置遲早必須進行。

13. 污泥是一種危險的固體廢物嗎?

  污泥不同于其它的固體廢物,在于它具有以下幾個主要特征:  

- 含水率高,多達70%以上,這部分水份難以焚燒,運輸成本高,堆放占地面積大,直接填埋則會使填埋場提前報廢?! ?/p>

- 微生物、病原體含量高,不加處理,直接施用或棄置,可能會污染食物鏈?! ?/p>

- 惡臭污染環境,同時向大氣排放溫室氣體(是二氧化碳的20倍); ?。?超細粉末,在熱干化和處理過程中存在較大的危險?! ?/p>

- 含有重金屬,如果不加控制施用,可能污染土地,造成不可逆的耕地退化;  

目前污泥的危害還鮮為人知,常常被非法取用,造成土地的重金屬積累超標、土地板結,人類居住環境和食物被無意中污染和破壞?! ?/p>

歐共體將污水廠和自來水廠污泥劃為“特殊垃圾”(不是“危險垃圾”),必須具有資格的企業按照規定的程序進行妥善處理,不得棄置。

14. 污泥有用嗎?

  污泥因為主要成分包含有機質和礦物質,因此可以用來產生肥效,改良土壤?! ?/p>

污泥的有機質具有一定的熱值(2200-3000大卡/公斤·干污泥),因此經過處理后,可以作為低熱值的燃料加以利用?! ?/p>

由于其含有大量的無機質,在處理后也可以作為建材的原料?! ?/p>

毫無疑問,以上三種現有的利用途徑均要求這些利用在經濟上是可行的,在衛生方面是安全的。

15. 污泥的處理和處置有什么不同?

  污泥的處置指的是給污泥一個最終的歸宿:要么作為肥料施用到農田、綠化等土壤中,成為土壤的一部分;要么加以資源化利用,形成有用的材料,如鋪路的渣土、水泥、制磚等;要么填埋,未加任何利用,且耗費土地資源而棄置?! ?/p>

任何不能達到最終安置的過程,都可以算作處理。比如污泥堆肥,殺滅細菌和熟化后才能產生安全的肥效;焚燒最終還會產生灰燼,這部分的數量要占到原干物質質量的40%以上,因此還要考慮填埋或利用;干化是為了去掉泥餅中的大部分水份,節約運輸成本,減少占地,少付填埋費,并為其它的最終處置方案提供減量、衛生化和經濟性條件。

16. 我國污泥現在是如何處置的?

  我國的污泥目前絕大部分是棄置或填埋的,只有極小量的進行干化后用于制作混合肥?! ?/p>

由于我國的填埋場標準實施較晚,舊的填埋場接納污泥,可能造成大量的污泥污染物隨滲濾液從地表進入深層,甚至威脅地下水和江河湖海?! ?/p>

無規則的棄置仍是主要消納途徑,其中一小部分進入了農田,這些棄置無論在近期還是遠期都將成為地表水和地下水的潛在污染源。

17. 污泥是否會造成二次污染?

  污泥是一種污染治理工藝的副產物,這種副產物富含微生物、病原體、病毒等,具有較強的污染性質?! ?/p>

污泥如果處置不當,其污染傳播的途徑是很廣泛的?! ?/p>

首先,污泥的含水率極高,除了一部分自然蒸發到空氣中外,大部分將滲入地表土層,并在雨水等的沖刷下進入地表水系統或影響地下水,污泥中的污染物將沿著這兩種途徑進行傳播?! ?/p>

其次,沒有進行衛生化的污泥進入農田以至菜地,可能直接威脅人類的食物鏈?! ?/p>

第三,污泥散發惡臭,可能影響相當大的一片周邊環境。排放的氣體是污染嚴重的溫室氣體。此外,污泥的數量龐大,儲運這些污泥需要較大的空間和很多的工具,這些空間和工具都可能被污染,要做到與其它接觸食物鏈的世界有效“隔絕”有一定難度。

18. 污泥具有肥效嗎?