制糖廢水處理站污泥的處理處置及工藝選擇_資源化
導(dǎo)讀:：活性污泥法降解工藝的投資較低。本文對(duì)常用污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行比較和評(píng)估。污泥資源化。
關(guān)鍵詞：制糖廢水處理站，污泥，處理處置，資源化
1 引言
甘蔗制糖行業(yè)對(duì)整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定有著不可缺少的推動(dòng)作用，廣西是全國最大的甘蔗糖主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)糖量連續(xù)多年居全國首位。甘蔗制糖業(yè)廢水排放量大，化學(xué)需氧量(COD)濃度高，成分復(fù)雜，廢水處理具有相當(dāng)難度，廢水若不經(jīng)處理直接排入水體，將會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重污染，破壞生態(tài)環(huán)境。近年來，為了工業(yè)污染源達(dá)到國家“一控雙達(dá)標(biāo)”的要求，對(duì)于不能達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)，采取了“關(guān)、停、轉(zhuǎn)”的措施，其中受沖擊較大的是當(dāng)?shù)氐闹铺瞧髽I(yè)。為此，各個(gè)制糖企業(yè)越來越重視環(huán)境保護(hù)和污水綜合治理。
目前國內(nèi)對(duì)制糖廢水的末端處理均趨向于活性污泥法降解；钚晕勰喾ń到夤に嚨耐顿Y較低，操作條件簡(jiǎn)單，但是它處理中產(chǎn)生的大量剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物質(zhì)(如寄生蟲卵、病原微生物、重金屬)及未穩(wěn)定化的有機(jī)物，如果不進(jìn)行妥善處理與處置，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或潛在的污染[1]。污泥處理裝置的投入和運(yùn)行費(fèi)用巨大，可占整個(gè)污水處理廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%到65%之間[2]，顯而易見，污泥的處理與處置成為環(huán)境領(lǐng)域的一大難題。因此資源化，本文對(duì)常用污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行比較和評(píng)估，以便甘蔗制糖行業(yè)對(duì)今后污泥處理處置工藝技術(shù)的選擇提供參考依據(jù)。
2 污泥的處理技術(shù)
2.1污泥濕式氧化法
濕式空氣氧化技術(shù)(WO法)是將污泥置于密閉反應(yīng)器中，在高溫高壓條件下通入空氣或氧氣作氧化劑，按浸沒燃燒原理使污泥中有機(jī)物氧化分解，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的過程，該法主要適用于處理各種難降解的有機(jī)污泥[3]。
2.2臭氧氧化
臭氧氧化使污泥減量的機(jī)理是即臭氧的強(qiáng)氧化性能通過各種作用破壞污泥中微生物的細(xì)胞壁，使細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入到污泥中。對(duì)回流污泥使用臭氧氧化，能使回流中BOD增加，加大了細(xì)胞的可生化性，使剩余污泥量減小模板。
2.3蚯蚓處理污泥
波蘭的BnrskO和Zambrow利用蚯蚓有效地處理廢水篩余物和污泥，得到一種無氣味、類似腐殖質(zhì)且含有高營養(yǎng)的蚯蚓肥料。經(jīng)過蚯蚓凈化處理，污泥中的Cu、Zn、Ni含量均有明顯降低;污泥經(jīng)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闊o臭、疏松、高效的有機(jī)顆粒肥料，但處理污泥后的蚯蚓體內(nèi)有重金屬富集，因此不宜作為飼料以免進(jìn)入人體食物鏈[4]。
2.4膜生物反應(yīng)器
膜生物反應(yīng)器是指將膜分離技術(shù)中的膜系統(tǒng)與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而成的新工藝。膜生物反應(yīng)器中污泥的停留時(shí)間很長，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料價(jià)格問題限制了該方法的推廣應(yīng)用。
2.5污泥人工濕地處理技術(shù)
污泥人工濕地處理技術(shù)是一種新型污泥處理技術(shù)，它是集污泥濃縮、脫水、降解于一體，可以大量節(jié)減基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。據(jù)報(bào)道，丹麥采用人工濕地蘆葦床系統(tǒng)進(jìn)行污泥脫水與礦化處理，污泥由于脫水及礦化在床中減少率年平均為90%及96%。人工基質(zhì)為微生物的生長提供穩(wěn)定的依附表面，為耐水耐污植物提供載體和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過一些物理和化學(xué)途徑降解污泥;耐水耐污植物除直接吸收利用污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)及吸附、富集一些有毒有害物質(zhì)外，還有輸送氧氣到根區(qū)和維持水力傳輸?shù)淖饔?微生物的代謝作用是污泥中有機(jī)污染物降解的主要機(jī)制[5]。同時(shí)它們相互聯(lián)系，互為因果，形成一個(gè)系統(tǒng)，如圖1所示。
圖1污泥濕地處理工藝立面圖
2.6等離子體處理
該法是最近研究成功的，它利用電弧等離子體技術(shù)產(chǎn)生高溫突躍處理脫水污泥，使污泥中的有機(jī)物發(fā)生物理化學(xué)變化，從中快速制得可燃?xì)怏w，其主要成分是CO，產(chǎn)物氣體可直接點(diǎn)火燃燒。
3 污泥資源化
3.1 污泥農(nóng)林利用
活性污泥含有大量的有機(jī)質(zhì)和N，P，K，Mg，Ca，S，F(xiàn)e等植物生長元素，是一種良好的肥料和土壤改良劑。田間實(shí)驗(yàn)表明污泥用于農(nóng)田后能改良土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，增加土壤營養(yǎng)成分，提高土壤可耕作性;在綠化工程中施用無害化處理的活性污泥，綠化植物長勢(shì)好、綠期延長、觀賞性提高，既可遠(yuǎn)離食物鏈，又可就近消化污泥資源化，減少運(yùn)輸費(fèi)用，還能減少化學(xué)肥料的用量。并且制糖廢水污泥中不含有重金屬，這就決定污泥能農(nóng)林利用的主要因素。
3.2 污泥制作動(dòng)物飼料
制糖廢水活性污泥本身含有有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素、及少量吸收元素，都是動(dòng)物所需的營養(yǎng)物質(zhì)且不含有重金屬及其他有害物質(zhì)。污泥中70%的粗蛋白質(zhì)是以氨基酸形式存在，以蛋氨酸、胱氨酸和纈氨酸為主、且各種氨基酸之間相對(duì)平衡，是一種很好飼料蛋白。
3.3 污泥的建材利用
污泥建材利用是污泥資源化方式的一種，其內(nèi)容包含了利用污泥及其焚燒產(chǎn)物制造磚塊、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維等。污泥制磚有干化污泥直接制磚和污泥灰渣制磚兩種方法。用干化污泥直接制磚時(shí)，當(dāng)污泥與黏土按質(zhì)量比1:10時(shí)，污泥磚可達(dá)普通紅磚強(qiáng)度;利用污泥灰渣制磚時(shí)，由于灰渣與制磚黏土的化學(xué)成分比較接近，制磚時(shí)只需添加黏土與硅砂，比較適宜的配料質(zhì)量比為灰渣:黏土:硅砂=100:50: (15-20)。由于焚燒溫度高達(dá)1 200℃，污泥中病原體被徹底毀滅，燃燒過程中產(chǎn)生的有害廢氣(如二堊英)被徹底分解，又無殘留灰渣，徹底避免了對(duì)環(huán)境的污染;同時(shí)為建材生產(chǎn)廠提供了再生資源，降低建材產(chǎn)品的單位成本。
3.4 污泥的沼氣利用
目前，我國不但缺乏廢水處理站的建設(shè)資金更缺乏運(yùn)行費(fèi)用，廢水處理站的電費(fèi)開支始終占據(jù)了很大部分，有的廢水處理站建成后因缺乏運(yùn)行費(fèi)用而停產(chǎn)，有的開工不足，而按我國目前的技術(shù)水平，利用沼氣解決廢水處理站的能源要求是可以做到的。污泥發(fā)酵產(chǎn)生的污泥氣可作燃料，消化池所產(chǎn)生的污泥氣能完全燃燒，保存運(yùn)輸方便，是一種清潔燃料。污泥氣發(fā)熱量為20850-25020kJ/m3，1m3氣體約相當(dāng)于1kg煤[6]，污水廠用污泥氣發(fā)電可降低電耗和運(yùn)行費(fèi)用。污泥氣的主要成分是CH4和CO2，將污泥氣凈化，除去CO2，即可得到CH4。
3.5 污泥制備碳源和生物活性炭
在生物處理系統(tǒng)內(nèi)，初沉污泥是最具發(fā)展?jié)摿Φ目衫锰荚。通過生物熱解、化學(xué)水解及生物水解等，可將其中的固態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易于生物利用的低分子溶解態(tài)有機(jī)物(即快速碳源)，重新投加于污水處理系統(tǒng)，從而獲得較高的脫氮除磷效率。
日本以脫水污泥濾餅為原料，開發(fā)出了高性能活性炭。在500℃-600℃下碳化脫水，經(jīng)酸洗除雜質(zhì)，再用堿活化。該法制得的活性炭其細(xì)孔的比表面積是市售品的1.8倍以上，吸附能力大大增強(qiáng)。
3.6 污泥的其他利用
污泥低溫?zé)峤庵朴图夹g(shù)是在無氧微正壓條件下，加熱污泥至一定溫度(300-600℃)，污泥中的脂類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)過蒸餾和熱分解作用轉(zhuǎn)化為油、反應(yīng)水、非凝性氣體和污泥炭等4種可燃產(chǎn)物。
4 甘蔗制糖行業(yè)污泥處理的技術(shù)
我國目前還是一個(gè)擁有相當(dāng)大面積中低產(chǎn)田的農(nóng)業(yè)大國，同時(shí)化肥又嚴(yán)重不足資源化，每年需花費(fèi)20多億元大量進(jìn)口，盡管如此，每年仍有10%左右的缺口。伶俐糖廠廢水處理站根據(jù)污泥量，污泥性質(zhì)等作具體分析，每天得到剩余污泥7t，且制糖廢水中不含重金屬及其他有毒有害物質(zhì)，因此可考慮將現(xiàn)行的污泥簡(jiǎn)單填埋處理方式改變成為綜合資源化利用的方式，即將部分剩余活性污泥通過化學(xué)水解和生物水解，將其中的固態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)化為碳源，重新投加于活性污泥法處理系統(tǒng)，降低廢水處理站固定投加碳源的成本，其余的剩余污泥通過無害化處理后可送給與糖廠簽訂種植甘蔗協(xié)議的農(nóng)戶作為高效有機(jī)復(fù)混肥和土壤改良劑，減少合作農(nóng)戶的種植成本，增加農(nóng)戶每畝種植甘蔗的收入，糖廠自身也可以通過污泥的利用大大減少了污泥填埋所需的各項(xiàng)支出和土地占用，既促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，又實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。
5 結(jié)語
甘蔗制糖行業(yè)廢水處理站污泥處理與處置必須遵循“減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化”的處置原則，不能將污泥處理與處置僅限于“減量化、穩(wěn)定化、無害化”，因把“資源化”作為污泥處置的最終目標(biāo)。只有進(jìn)行綜合利用，才能有效地徹底解決污泥對(duì)環(huán)境污染。因此，應(yīng)加強(qiáng)污泥資源化的開發(fā)利用研究，尋求新的應(yīng)用途徑、加工技術(shù)，變廢為寶，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
參考文獻(xiàn)
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