城市污泥处理与能耗分析

城市污泥处理与能耗分析随着我国城市化进程的迅猛发展，污泥的处理与污泥处理时能源消耗已成 为城市发展中的俩大难题，这俩者彼此促进与相互矛盾，污泥处理的规模越大， 其单位污泥处理能耗就越低。城市污泥既是污染物又是一种资源，而大量的污泥 需要处理又是我国急需解决的环境能耗问题，恰当的污泥处置不但能降低城市能 耗，而且有利于环境的保护。污泥的资源化利用对减少自然资源的消耗，废弃物 的循环利用具有非常重要的现实意义和社会经济价值，符合可持续发展的理念， 所以污泥的处理与其资源化技术成为了污泥处置方面的热门研究方向。本文主要就城市污泥处理的基础上分析了污泥处理中存在的主要问题并指 出了污泥处理的节能降耗措施，最后针对城市污水处理厂污泥处理进行有关污泥 处理的节能降耗分析，以期为城市污水处理厂污泥处理工艺流程的选择提供参考 依据。标签： 城市污泥;污泥处理工艺;能耗分析随着城市化进程的加快和环境保护要求的逐步提高，城市污水处理厂的数量 的那不斷增多，污水处理率也越来越高。如果不对由城市污水处理产生的含有毒 有害物质的污泥进行妥善的处理，将会对环境造成很大的危害。据调查，我国污 泥处理投资占污水处理厂总投资的 20%-50%，城市污泥处理运行费用居高不下 已成为限制城市发展的一个重要因素，所以，大力发展节能降耗的污泥处理技术 已成当务之急。一、城市污泥处理的现状与问题1. 城市污泥处理的现状污泥处理是指污泥通过减量、减容，达到稳定以及无害化的过程。污泥处理 主要是污泥浓缩、消化稳定和干化脱水处理。污泥处理消耗能量的设备主要有： 消化时所用的污泥加热设备、缩时所用的驱动电机、污泥泵、污泥脱水机械。目 前污泥多用于农林绿化等农和陆地填埋等，但我国多采取弃置的方式。尤其是近 年来，随着污泥中污染物的含量的不断增高，污泥的农用、弃置和土地填埋，污 泥处理率低下、处理工艺不完善、处理技术设备落后、处理管理水平、设计水平、 投入低下等问题显露。2. 城市污泥处理中的问题浓缩污泥含水率较高、体积较大致使运输不方便，脱水泥饼分散困难，需要 借助污泥机械设备来支持田间操作 ;污泥含有毒有害成分，污泥中主要有害物质 为重金属和病原菌微生物及有毒有机物，危害环境 ;污泥处理时耗能大，对实现 环境效益和经济效益造成了一定影响。二、城市污泥处理工艺与能耗分析随着政府对污泥处理处置重视程度的提高，污泥不再是简单填埋或堆置，城 市污泥最终变废为宝，这是城污泥处理的发展趋势。城市污泥是城市污染物，给 环境和人体健康带来很多危害，但同时它又是一种可利用的资源，只有用适当的 方法对城市污泥进行处理就能变废为宝。污水污泥处理工艺的能耗较大，工艺复 杂，本文通过各单元处理过程的能耗比较分析，归纳总结如下：1.污泥的浓缩方法与能耗分析为了污泥的处理和运输管理方便，污泥的浓缩和脱水是污泥处理的必不可少 的步骤。主要通过气浮浓缩、重力浓缩、转鼓机械浓缩、离心浓缩、带式浓缩机 浓缩等方法在一定程度上实现污泥的减量化，使污泥的含水率可达到95%97%，再通过脱水处理使得污泥的含水率降到 10%-20%。在上述所列污泥浓缩方 法中，重力浓缩法比能耗最低（对于剩余污泥，4.413.2kWh/tDS）,而且操作 简单、经济，将是我国今后主要的污泥减容手段。2.污泥的消化过程与能耗分析在人工控制下，利用厌氧或好氧微生物的代谢作用将污泥中的有机物质分解 为残余稳定物气体的方式叫做污泥的消化，主要包括厌氧消化和好氧消化。好 氧消化法的脱水较易，运行操作简单，降解程度高，但消化污泥量少，运行费用 高，能耗大。据分析：高温厌氧消化耗能较低，对于 100000 人口当量的污水处 理厂，污泥加热需要338.9426.4kW的能量。如果利用消化后的沼气发电并且 有热量回收技术，则可以实现热量的自给，并且产电21266kW;而中温两相厌 氧消化总能耗在18.542.8kWh/m3,当处理规模为1.5m3污泥/d时，产生的能 量就足以补偿运转所消耗的能量，如果不计电耗，仅比较热耗，两相厌氧法产生 的热能完全可以维持自身运行，而单相法产生的热能较少，无法依靠自身完成消 化过程。污泥的好氧消化比能耗大于厌氧消化，仅适用于小型污水厂。三、降低能耗的污泥处理措施城市污泥是城市污染物，处理不当容易给环境和人体健康造成二次污染，但 同时它又是一种可利用的资源，采用安全、有效、经济的方式处理城市污泥，使 其最终无害化、稳定化、减量化和资源化。目前国内外主要应用的污泥处理技术 有：1. 热干化热干化是利用热能将污泥脱水烘干，热干化按加热方式可分为直接加热和间 接加热，热处理法也可以使污泥达到稳定化的目的。它是通过加热使潮湿污泥中 的水分蒸发，达到烘干的效果，热处理能使污泥固化，处理后污泥的体积可达到 原来的 20%25%。同时利用热干化处理能破坏胶体结构，减少污泥中的结合水， 并且杀灭其中的微生物和寄生虫卵并达到防霉、除臭的目的。经过热干化处理的污泥呈粉状、无毒、无害、无异味，其中含有丰富的磷、氮等可以制成颗料肥。热干化技术占地小、反应时间短，但投资及运行费用相对较高，适合经济发 达且用地紧张的大城市使用。2.堆肥污泥堆肥是符合我国国情的处理污泥的稳定技术。目前，污泥的堆肥是在人 为控制的条件下，利用污泥中的微生物进行发酵，把多种有机物氧化分解并转化 为腐殖质，使有机物稳定化。目前全世界有各种各样的污泥堆肥方法，其中按发 酵过程可分为一次发酵和二次发酵;按堆肥堆制方式可分为封闭式堆肥和开放式 堆肥;按所处状态可分为无发酵仓式堆肥和发酵仓式堆肥;按堆肥过程中物料运动 形式可分为动态堆肥和静态堆肥;按微生物对氧的需求可分为厌氧堆肥和好氧堆 肥。而且据研究表明，通过堆肥处理的污泥物理性质得到大幅度改善，同时可一 定程度上消除恶臭;病原菌和寄生虫几乎全被杀灭，显著降解了有毒有害物质， 消除了二次污染，具有明显的社会效益和环境效益。堆肥技术虽然占地大，反应时间长，但其投资及运行成本相对较低，目前在 国内应用较为广泛。3. 微生物处理技术把用看不见的微生物将污泥转化为生物农药、有机肥，实现污泥的循环利用 的技术称为微生物技术，它是现在城市污泥处理的关键技术。主要是利用封闭式 微生物好氧发酵，获得处理污泥的微生物菌剂，实现了污泥处理稳定化、减量化、 资源化、无害化，为困扰大中城市的污泥处理提供了切实可行的方法。4.焚烧污泥焚烧是一种在有氧条件下高温热处理的技术，由于城市污泥中含有大量 的有机物和纤维木质素，脱水后可以燃烧，而且大大降低了处理时间。通过焚烧 可利用污泥中丰富的生物能来发电并使污泥达到最大程度的减容，实现能量循 环。流化床式焚烧是目前应用最广的焚烧方式，其焚烧设备结构简单，操作运行 方便，不但能去除有机物的破坏，而且还能够使燃烧彻底，并且焚烧过程中杀死 所有的病菌、病原体、分解有毒有害的有机残余物。再加上焚烧处理的占地面积 小，产生的灰渣稳定，能量和灰渣可回收利用，无害化程度高，操作条件不受天 气的限制，但不足之处在于焚烧时产生二恶英等空气污染物，且焚烧的成本较高。四、结语污泥作为污水处理中产生的次生问题，已成为制约城市环境与经济的平衡发 展的问题之一。为此，如何选取适合本地使用的、经济可行的污泥处理处置技术， 提高污泥处理率、降低处理能耗，已成为污泥行业今后发展的方向。参考文献：赵丽君，张大群，陈宝柱污泥处理与处置技术的进展J 中国给水排水， 2001，（17）.余杰，田宁宁，王凯军等.中国城市污水处理厂污泥处理、处置问题探讨 分析.环境工程学报.2007，（11）.3尹军，谭学军.污水污泥处理处置与资源花利用化学工业出版社.2005.孟德良，刘建广.污水处理厂的能耗与能量的回收利用J.给水排水.2002, （ 28） .赵庆良，饶自梅.城市污水处理厂污泥处理处置节能降耗关键技术J.水工 业市场， 2007，（11） .李海波，柳青等中国城市污泥资源化利用研究进展J.三峡环境与生态， 2008，（12） .