Question

市政污泥资源化利用工艺的探讨？

Answer 1

市政污泥既是污染物又是一种资源，应先对污泥进行脱水和减量化处理，再根据相关处置技术的特点进行有效的资源化利用，只有将污泥的处置与资源化利用相结合才是污泥处理的最佳出路。文章通过探讨不同的污泥资源化利用工艺，包括污泥制陶粒、污泥制砖、生产肥料、烧制水泥、制生物质燃料、制工程塑料粒等技术工艺，并对各种工艺进行筛分与对比，分析了它们的优点和缺点，阐述了其针对性和适用性，以寻找市政污泥资源化利用的合适方法。
国内外污泥处理处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化等工艺处理后有效利用（主要为农用）、填埋及焚烧等方法处置，或用其中某几种方法组合处置。污泥的最终出路不外是资源化利用或以某种形式回到环境中去，随着海洋投弃被禁止，污泥弃置的比例正逐渐减小，同时土地填埋也受到越来越严格的限制。在我国，污泥农用约占44.3%，卫生填埋约占31%，其他方法约占11%，没有处置的约占13.7%。人们认识到污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，污泥减量化、稳定化、无害化处理后作为资源回用已经成为主流。
污泥处理处置方案的选定，应根据当地污泥的性质与数量；投资情况与运行管理费用；环境保护要求及有关法律与法规；城市发展动态及污泥资源化利用，综合考虑后选定[5]。随着人们环保意识的增强，充分利用污泥中有用成分，提升污泥附加值的污泥资源化技术正在持续升温，污泥资源化利用是污泥处理可持续发展的重要途径。
一、污泥资源化利用工艺选择
1.污泥制陶粒
污泥制作陶粒是利用污泥成分与粘土相近的原理，将污泥与粘土或者粉煤灰按照一定比例混合，在高温下烧制成陶粒的污泥处置方法。烧制陶粒时，原料的化学成分是影响陶粒膨胀系数的主要因素，烧制陶粒的物料（料粒或料球）要膨胀必须具备两个基本条件：一是在膨胀温度下能够产生适当的粘度和表面张力；二是同时产生足够的气体，只有同时具备上述两个条件，才可能获得膨胀良好的均质多孔性陶粒。用不同污水处理厂的生物污泥代替部分粘土配料都可以烧制出符合国家标准的轻质陶粒，污泥配料烧制轻质陶粒的烧结温度为1200℃左右，根据污水处理厂生物污泥成分的差别，配方要作适当的调整。通常条件下，烧制陶粒使用污泥量较低，掺烧比例大约在1%左右。
2.污泥制砖
污泥制砖的方法有两种，一种是用干化污泥直接制砖，另一种是用污泥灰渣制砖。用干化污泥制砖时，污泥的无机成分与制砖粘土的化学成分相近，可部分替代粘土作为制砖原料，将经过粉碎筛分的污泥与辅料混合制坯干燥后采用隧道窑制砖工艺高温焙烧即可制得污泥砖，工艺路线见图1-2。污泥与粘土按重量比1：5配料最佳，污泥砖可达普通红砖的强度。
利用污泥焚烧灰渣制砖时，由于污泥灰制砖工艺与干污泥制砖工艺基本相同，灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分也基本相近，制坯时只需添加适量粘土与调和剂，直接将污泥灰与其他制砖原料混合掺配，成型烧结制砖，比较适宜的配料重量比为灰渣：粘土：污泥=100：50：（15～20）。烧制过程将有毒重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌和有机物，烧制出的砖没有异味。污泥烧砖既实现了废物利用，又减轻了污泥处理负担，是污泥资源化利用的较好途径。
3.生产肥料
污泥生产肥料是污泥资源化利用的一种主要方式。污泥中含有丰富的有机质和植物生长所需要的氮、磷、钾及多种微量元素，非常适合生产土壤改良剂或其它优质缓释复合肥。但是未经处理的污泥含水率较高、粘度大、且含有大量病原菌，不能直接施用于土壤，一般都采用生物发酵技术生产肥料。
质量达标的干化污泥由于其臭味、病原菌、粘度等负面特性都得到显著改善，因此可以直接施用于土壤，也可以利用好氧发酵技术及复混肥生产技术开发精制肥，其技术路线如图1-3。干化污泥首先送至储料仓进行发酵腐熟，在发酵过程中污泥腐熟更加充分，有机质结构、颗粒大小、含水率等条件更适合农用，可以作为精制有机肥直接装袋销售。将腐熟污泥烘干、粉碎后按一定比例与磷酸一铵、氯化钾、过磷酸钙等无机原料混合、造粒后还可以做为优质缓释复合肥，达到资源化利用最大化。
4.烧制水泥
污泥烧制水泥在一定程度上可以实现部分成本回收，是目前污泥处置比较彻底的工业方案之一。污泥无机部分的化学特性与水泥生产所用的原料基本相似，由污泥制造的水泥与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、比重等方面基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间等指标方面较好。作为替代原料，污泥要求干化到含固率92%-95%以上，颗粒越细越好。直接添加的水泥烧制工艺要求作为水泥原料的污泥必须达到经过研磨的污泥87%以上粒径小于90微米，研磨后的含固率在98%以上。干化污泥按照3～8%的比例添加，污泥（热值3000Kal/kg）热值可以满足水泥烧制过程中28%的热能需求。间接添加污泥的水泥烧制工艺是以污泥为代用燃料，剩余灰分作为水泥原料，热利用率低于前者。
通常情况下，污泥作为水泥原料要与粉煤灰、石膏、黏土等原料混合后烧制水泥，水泥烧制温度为1450～1700℃，燃料消耗量和二氧化碳排放量低于传统水泥烧制，其工艺原理流程见图1-4。污泥生产生态水泥技术不要求对原料进行预处理，污泥中的污染物可以被破坏，因此利用水泥回转窑处理城市污水厂污泥不仅具有焚烧法的减容、减量化特点，且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，是一种体现固体废物处理的无害化、减量化、资源化原则的较好的污泥处理处置和利用方法。
5.生物质燃料技术
生物质燃料技术是利用污泥制造低品质燃料的技术。该工艺采用间接加热式减压干燥技术，以废食用油为热介质直接混入污泥中并进行加热，使生物细胞被破坏，组织内部的水分蒸发。这种技术通过在干燥装置内部输气孔的轴上安装热交换板，利用加热热交换板产生的蒸汽提高干燥效率，使含水率80%的污泥经处理后含水率达到1%左右，所生产的生物质燃料发热量为3700-6200kcal/kg，可用于焚烧设施、水泥厂及电厂的辅助燃料。
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