剩余活性污泥的资源化利用及发展趋势毕业设计论文.doc

河北环境工程学院
毕业论文

作 者：
系 部：环境工程系
专业班级：环境工程技术
学 号：
题 目：剩余活性污泥的资源化利用及发展趋势
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年 月 日

摘 要
活性污泥法是目前应用最广泛的污水处理方法,具有效率高、占地少等显著优点。但在污水处理过程中同时也会产生大量剩余污泥。国内1个普通二级处理厂,污泥处理所需投资约占总投资的30%～40%。我国目前对于污泥处理和处置的技术刚刚起步,在国内现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到总量的1 /4,且目前普遍采用的对于废弃物处理的优先顺序:减量化、资源化和无害化 的应用方面还处于实验、研究阶段。对污泥消化后进行脱水、再进行填埋是国内大型污水处理厂中常用的处置方法。该处置方法较经济,但同时也不可避免地占用大量土地,浪费污泥中可回收利用的资源,增加对地下水造成污染的潜在危险。针对这些缺陷, 德国在1996年明确提出对废弃物处理的减排、无害化处理和资源化回收利用的处置顺序。我国剩余污泥的处理也应遵循这一顺序,从而尽快达到环保和资源回收再利用的废弃物处置要求。

关键词：剩余活性污泥 处理技术 减量化 资源化 无害化 发展趋势

目 录

摘要………………………………………………………..
1.引言………………………………………………………………
2.剩余活性污泥的来源……………………………..
3.剩余活性污泥的利用…………………………….
3.1资源化利用………………………………………
3.1.1制作水泥……………………………………..
3.1.2制作纤维板……………………………………….
3.1.3制作陶粒…………………………………………….
3.1.4设备与环境问题与解决方法……………………………..
3.3处理后最终废液………………………………………
4.剩余污泥利用的特点……………………………………….
4.1 剩余活性污泥处理的清洁生产方向…………………………
4.2 污泥的减量化………………………………………..
4.3 污泥的资源化利用……………………………….
4.3.1 污泥应用于农、林、畜牧业生产……………………….
4.3.2污泥应用于工业过程…………………………………….
4.4 污泥的无害化………………………………………
5.污泥处理及处置的前景分析………………………………..
结论…………………………………………..
致谢……………………………………………..
参考文献…………………………………………………….

1．引言
剩余活性污泥是污水生化处理过程中所产生的。由于微生物在降解消化污水中有机物的同时自身生殖繁衍，每年就产生大量的剩余活性污泥，这些剩余活性污泥不仅被弃置不用, 而且造成一定的污染。
采用活性污泥工艺进行污水处理的过程中会产生大量剩余污泥。若不加以控制，势必造成二次污染，这些控制手段包括污泥的减量、稳定和无害化处理以及资源化利用。
　　在污水处理过程中会产生大量污泥,随着废水处理技术的发展和排放标准的日趋严格,污泥的产生量越来越大。污泥含水率高,有恶臭,且含有有毒化学物质和病原微生物,若不加以控制,势必造成二次污染,这些控制手段包括污泥的减量、稳定和无害化处理以及资源化利用。
城市化进程加快,城市污泥排放量日益增多，污泥中含有大量的有机物质、病原菌、寄生卵、重金属及盐类等成分,污泥的综合利用主要利用污泥中的有效成分将污泥做成肥料、饲料、能源燃料、化工原料、建筑材料等,实现变废为宝,这也是城市污泥处理和资源化的主要发展趋势。
2．剩余活性污泥来源
剩余活性污泥来源于污水的生化处理过程中。当污水进人曝气池后，就开始和活性污泥接触,污水中的有机物立即吸附到活性污泥上,污水中的这些经过浓缩、有机高分子便被菌体分泌的胞外酶分解成分子量较低的物质。污水中的低分子有机物可直接由菌体细胞膜的选择渗透作用摄人体内,这些物质作为营养质被细菌所吸收。污水中的一些有毒物质,也可以被某些细菌分解为无毒或毒性较小的物质。有机物进人菌体后,通过细胞内酶的作用，被同化合成细菌自身的物质, 使菌体不断生长和繁殖, 并分泌出来粘性物质，构成菌胶团即活性污泥,因此,曝气池内的活性污泥就不断地增加。当活性污泥的浓度太高时,污泥便不易和净化水分离, 使出水中的BOD增值而混浊,而且还会造成耗氧量大,供氧不探讨。足而影响处理效果,所以必须定期排泥,排出的这部厌氧发酵分泥称为剩余活性污泥。根据曝气池进水量和进水剩余活性污泥的厌氧发酵, 也叫做厌氧消化，只水质来确定污泥负荷及活性污泥在曝气池中的停留有以有机物成分为主的活性污泥才能进行消化。将时间即泥龄。排泥量则是通过污泥负荷、泥龄的计剩余活性污泥浓缩后, 储存在密闭的罐或池内, 在缺算得来的,以中国石化集团公司洛阳分公司动力分氧的条件下, 一部分菌体逐渐转化为厌氧菌,在这些厂排水车间的生化处理装置为例装置设计的污泥厌氧菌的作用下,污泥逐渐被消化掉,同时放出热量。根据泥龄来确定每天生化的排泥量。
3. 剩余活性污泥的利用
3.1 剩余活性污泥的资源化的利用
3.1.1 制作水泥
随着我国对城市生活污水处理能力以及污水处理率的不断提高,污水处理厂的污泥产量也不断增长由于其产量较大,含水率高,同时含有大量有机质、病菌、寄生虫和重金属等,如果处理处置不当,会给环境带来严重的二次污染。随着环境法规的进一步完善,海洋处置、填埋、污泥堆肥、农用和污泥焚烧等传统的污泥处理方式由于自身的不足使污泥处理成为解决城市环境问题的热点 而处理过程中实现污泥的资源化又成为了探索污泥彻底根治的最有效途径之一 。利用污泥作为水泥生产过程中一部分原料, 或代替水泥生产过程中的部分用煤原料在国内外都有学者进行了研究。由于国外处理城市污水厂污泥主要是进行焚烧，所以其主要研究是污泥焚烧灰代替部分原料生产生态水泥。对于目前我国实际状况, 考虑污泥本身的特点, 直接将其作为代替部分煤燃料或添加剂加入现有水泥生产线将是解决污泥问题的又一新方法。本研究在水泥生料中加入少量烘干后的污泥, 并在不同温度下进行煅烧，研究了制备得到的熟料各项性能，从而为水泥厂进一步协助处理城市污泥提供一定的理论依据。剩余污泥做建材的流程图如图所示。

利用少量污泥作为添加剂生产生态水泥是可行的,污泥的掺入能够增加生料的易烧性,降低液相形成温度并明显减少CaO 的生成。同时污泥的加入能够增加C2S 的含量，并降低C3S 的含量，同时也影响熟料的晶格结构。在1450 的煅烧条件下, 随着污泥加入量的增加，水泥熟料的水化时间被延长，相应的水泥抗压强度受到影响并降低。但从实际生产安全上，如果想利用现有水泥厂的生产线处理生活污泥，必须严格控制污泥掺入量不超过10%。
污泥制砖有两种方法: ( 1 )污泥焚烧灰制砖;(2)干化污泥直接制砖。将污泥焚烧后收集的灰与粘土混合制砖, 污泥灰可占50%，砖的综合性能好。这样不仅处理了污泥,在烧制过程中还能在坯料密封毒性重金属,杀死所有有害细菌,且砖质轻、空隙多,具有一定的隔音、隔热效果,但制砖过程中,会产生恶臭现象,成为污泥利用的主要障碍。
采用污泥作原料生产生态水泥,可彻底地解决城市污泥问题,是实现“零污染”最有效的途径。发达国家利用废弃物生产生态环保水泥已有成熟的经验,日本40多家水泥企业,其中50%以上工厂均处理各种废弃物,日本麻省水泥公司用下水道污泥及城市其他废弃物生产出高强度水泥;在欧洲水泥生产者联合会所属的水泥厂中每年焚烧处理100万t有害废物 。中国的科研工作者在利用各种污泥制生态水泥方面也做了不少工作，杨力远研究表明污水处理厂污泥代替部分粘土烧制的水泥熟料,其矿物结构与常规的硅酸盐水泥熟料全相同,且水泥水化和凝结、硬化过程以及水化产物结果都与常规硅酸盐水泥完全相同。
3.1.2 制作纤维板
活性污泥中含有30％—35％，的球型蛋白质和一定糖类物质。在加热加压下蛋白质凝固变性而将纤维胶合起来。在调制鉴中将污泥稀释韭加入碳酸钠、氧化钙、甲醛、硅酸钠等凝聚剂和助滤剂调节PH>=1,加温搅拌制得活性污泥树脂。在拌合机中加入处理过的废纤维拌合后,预压成型湿板坯控制含水70％.左右。恒温定时烘干板坯含水率5％—8％，最后经高温高压热压后即为生化纤维板。
生化纤维板做天棚板九个月无变型。做卷柜装饰板、办公桌面一年多无变形且可任意着色、涂面，可和木质纤维板一样使用。
污泥制生化纤维素,是主要利用污泥中所含粗蛋白和球蛋白,它们能溶于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液,在一定条件下,加热、干燥、加压后发生改性作用,从而制成活性污泥树脂,在经漂白、脱脂后压制而成板材。
3.1.3 制作陶粒
陶粒特别是轻质陶粒优点多、需求量大,因此,开辟新的陶粒原料,开发新的轻质陶粒有重要意义。城市污泥产量巨大,将其用于陶粒生产可取得较大的经济和环境效益。金宜英等研究了污水厂污泥制陶粒的烧结工艺及配方, 污泥的醉倒掺加量为80% , 350℃预热20 min, 1 060℃烧结15 min 。广州华穗轻质陶粒制品厂采用城市污水处理厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒获得成功,处理量已达300 t/d,年产陶粒1818万m3 ,年产轻质陶粒砌块18万m3。污泥制陶技术的主要问题是当污泥中有大量的重金属时要注意炉窑的烟气处理与控制以及对产品重金属浸出的监控。
3.1.4 制作复合肥
一般农田，由于连续耕作，植物根系对矿物质的不断获取，土壤的有机质和矿质都很缺乏。另外，土地长期使用无机肥也会带来不利影响。污泥中含有污泥中含有的氮、磷、钾微量元素等是农作物生长所需的营养成分，有机腐殖质可改善土壤结构、提高保水能力和抗侵蚀性能，是良好的土壤改良剂。良好的
堆肥，具有改土、培肥、促进作物生长和增加产量的效用。堆肥改土作用具体可体现在以下几个方面：增加土壤有机质，改善土壤结构，提高土壤功能，促进植物根系增长。
石油化工污水处理过程中产生的剩余活性污泥处理是环保工作中的一大难题, 通过对污泥成分、肥效的分析及对活性污泥制肥的工艺简介,阐明了剩余活性污泥制复合肥技术的可行性和广阔前景。
随着我国石油化工工业的深入发展,人们对环境质量的要求也越来越高,在污染治理和资源综合利用方面开展专项研究势在必行。仅从燕化公司的污水处理来看,现有的工业、生活污水处理场能力大,出水水质已达到北京市二类水体标准。但对应用活性污泥法处理污水产生的大量剩余活性污泥的妥善处理,成为环境保护工作的一大难题。
污泥是污水处理过程中产生的废弃物,污水处理过程中大部分污染物被氧化分解, 但还有部分浓缩聚集在污泥中。燕化公司污水净化厂主要处理燕化公司炼油厂、合成橡胶厂、化工一厂、化工二厂、化工三厂、聚酯厂等生产厂产生的炼油化工污水和燕化十几万居民的生活污水, 目前设计日处理量超过15万m3 。污水处理过程中产生的污泥有两类,即初沉池污泥和剩余活性污泥, 其中剩余活性污泥占绝大部分。按设计值计算, 1996 年污水净化厂将产生含水率85 %的污泥27703t , 折合干基4155t ,而实际上产生含水率85 %的污泥13024t , 折合干基1953.6 t 。这样大量的污泥一部分运往附近农村的林场和果园当作肥料使用, 另一部分露天堆放自然风干。不论那种方法, 在运送、使用的过程中都会产生二次污染。
污泥的最终处置大致有农用、填埋、焚烧、弃海、综合利用等几种方法。焚烧法投资大,处理费用高。我将介绍综合利用的方法处理剩余活性污泥。污泥中含有丰富的有机物质,只要控制好重金属及其它有害物质浓度, 注意杀死病原菌和寄生虫卵, 污泥农用则是一种化害为利的有效途径。
石油化工污水处理过程产生污泥中的有害物质除矿物油外,汞、镉、3、4 - 苯并芘、芳烃等污染物含量远低于国家规定的农用污泥控制标准且含有丰富的有机质和N 、P 、K。只要对污泥稍做处理, 即可达到农业有机肥的标准。
单纯以污泥为肥料直接施用在耕地上,在母产量5～10 t 的情况下, 有害物质在土壤中没有明显的残留和积累,其农产品中的残留量也符合国家规定的食品卫生标准。用污泥制成的复合肥,其中污泥含量为30 % , 污泥施用量仅为上述情况的0. 06 %～0. 12 %。据此可以推测,复合肥的施用不会造成任何有害物质在土壤和农产品中残留和积累,其使用是安全可靠的。由此可以看出,污泥肥料化能够彻底消除污泥产生的二次污染。
根据农作物对肥料吸收的情况，一般把肥料和土壤内养分总含量分为速效性与迟效性两类。污泥中速效N 含量为1600mg/ L 左右，高于一般肥料，可做追肥, 与全量相比，速效N 含量仅占2 %～3 %，因此，污泥又是迟效肥料，更适于做基肥。
利用污泥制成的复合肥，由于含有大量的有机质，能够起到农家肥的作用， 并且疏松土壤，达到改良土壤结构的目的，同时充分利用污泥中的各种养分，不会造成长期使用无机化肥使土壤板结等现象。由于施用量少而不会形成污泥中有害物质的污染。
污泥生产复合肥的工艺与化肥生产复合肥的工艺基本相似。将污水净化厂产生的含有大量有机质的污泥以一定比例配以N 、P 、K 等微量元素,经过破碎、机械混合造粒干燥即可得复合肥。
将脱水后的污泥(含水约85 %) 送至干化厂自然干化后送入污泥棚,将污泥棚中的污泥和N 、P 、K 肥分别经过计量送入混料机,并按需要添加适量的微量元素, 搅拌混合均匀, 经提升至破碎机形成较小的颗粒, 直接落到筛分机进行筛分, 粒径符合要求的物料送至造粒机, 再经过加热器脱去颗粒中的水分、冷却形成成品。
复合肥生产装置的投用,不仅解决了污水净化厂大量剩余活性污泥的处理难题,彻底消除污泥产生的二次污染,同时带来了一定的经济效益。
目前, 国外化肥正向缓效化、复合化、高效化、专用化、流体化方向发展。污水净化厂利用污泥生产的复合肥中既含有大量的有机质和N 、P 、K 三素, 又有农作物生长所必须的中、微量元素, 且同时污泥中迟效养分含量也很高, 在化肥缓效化和复合化上完全符合化肥发展的新趋势和我国化肥工业发展方向。如果能在专业化方面进行研究, 生产出有机- 无机型复合专用肥,其开发前景就更为广阔。
3.1.5 制作活性炭
它是利用污泥为原料经高温炭化、活化制成,炭化是把污泥热解为碳渣;活化是根据各种要求把活化物变为所需的多孔结构物。目前活化法有气体活化法和化学药物活化法。
利用污泥制取活性炭是一项污泥资源化利用的处置途径。活性污泥中含有大量的碳，大约占总量的40.9%。城市污水处理厂污泥制备活性炭的方法，包括如下步骤：a.将加入0.5- 3％添加剂的城市污水处理厂污泥进行干燥，使污泥含水率降至10％左右；b.用浓度为20- 60％的氯化锌作为活化剂溶液，取污泥与活化剂溶液重量比1:1，浸渍12- 48 小时后，在105℃条件下干燥20- 50分钟；c.加入5- 30％锯末、果壳、果核作为增炭剂；d. 混合均匀后放入高温炉中升温至活化温度500- 800℃进行炭化活化，炭化活化时间为15- 50分钟；e.经冷却洗涤、干燥得到活性炭。
3.1.6 制作SO2吸附剂
利用剩余活性污泥制备SO2吸附剂的主要介绍物理活化法，此法主要是：将含水率较高的污泥放入烘箱，在105℃下烘24h 后，得到含水率低于10％的干污泥。在不锈钢加热管中装填干污泥约30g，置于高温管式电阻炉中进行热解，热解时利用氮气隔绝空气，加热速率控制在5℃/min。热解温度为550℃，时间1 h，之后进行研磨，回收粒径为0.6- 0.8 mm 产物，即得到污泥吸附剂。或取干污泥（烘24h 后）于550℃炭化2h，通入水蒸气（流量约为200mL·min），温度保持在550℃，活化2h，产物烘24h 得到的污泥吸附剂孔径分布比较宽，微孔所占比例较小，以过渡孔结构为主，比表面积较小。在一定的SO2浓度、气流速度、温度、氧气和水含量、活化剂浓度、活化时间的影响下脱硫效果不同，所以在脱硫过程中要对以上因素进行合理的调整。
剩余活性污泥中含有较多的碳(活性污泥的组成可用分子式C5H7NO2 表示,理论含碳量53 %) ,客观上具备了制备活性炭的条件。人们可以选择污泥的最佳炭化、活化条件,以达到提高污泥活性炭的质量、降低成本的目的。目前污泥炭化方式除了传统的高温炭化外,也有用工业废弃的硫酸来催化炭化的。污泥活化方式以高温水蒸气物理活化和ZnCl2化学活化为主。
受污泥含碳量的限制,污泥活性炭的质量低于传统活性炭,其碘值为177～700 mg/ g ,但用其处理有机废水时,COD 吸附容量和吸附平衡时间优于商品活性炭 。尽管受污泥活性炭中重金属的影响,其应用场合有限,但在一些消耗活性炭的气体净化场合,其应用比传统活性炭更经济,而且污泥活性炭如果不再生,可以考虑烧掉,同时可固化其中的重金属,因此有一定的应用前景。
3.1.7 合成生物可降解塑料
国外已成功从活性污泥中分离出用于合成生物可降解塑料的物质如聚- 3 - 羧基丁酸及3 - 羧基戊酸,我国也可利用混合菌群活性污泥法实现生物可降解塑料PHA的合成。
3.1.8 制作粘结剂
污泥作为型煤粘结剂替代白泥(一种型煤常用粘结剂)可改善高温下型煤内部孔结构,提供型煤气化反应,降低灰分,提高质量。国内已有使用实例。
3.1.9 制作动物饲料
污泥本身含有有机物,如蛋白质、脂肪、纤维素、及少量吸收元素,都是动物所需的营养物质。污泥中70%的粗蛋白质是以氨基酸形式存在,以蛋氨酸、胱氨酸和缬氨酸为主且各种氨基酸之间相对平衡,是一种很好饲料蛋白。
3.2 剩余活性污泥的生态化利用
3.2.1 填埋
一直是最经济的一种剩余污泥处置方法，它投资少、容量大、见效快，而且对于不能资源化利用的废物，也是目前唯一的最终处置途径。填埋法缺点：占用大量土地，花费大量运输费用，有时还会渗出严重污染的液体及臭气现象，甚至污染地下水源，渗出的气体主要是甲烷，易引起火灾和爆炸，随着填埋率的减少，这一方法正受到限制。
3.2.2 焚烧
可以使剩余污泥的体积减少到最小化，这对于日益紧张的土地资源来说是很重要的。焚烧后剩余污泥中的水分、有机物等都被分解，只剩下很少量的无机物成为焚烧灰，而这些焚烧灰可以作为建筑材料。此法的缺点是投资大，管理复杂，焚烧前必须脱水（有臭味），费用较高。焚烧时易产生二氧化硫、二恶
英等气体污染空气。另外，焚烧成本也十分昂贵。
3.2.3 排海
利用水体消纳污泥，不需进行严格的无毒无害处理，也无需脱水，并且容量大。但此法易造成了海洋污染，对海洋生态系统和人类食物链构成威胁，并且也没从根本上决环境问题。因此我国政府已于1994 年初接受了三项国际协议，承诺于1994年2 月20 日起不再在海上处理工业废物和污水污泥。
3.2.4 高速生物反应器技术
高速生物反应器技术是在利用土壤处理污泥的基础上发展起来的。该技术将污泥的脱水、消化和干化相结合，将土壤处理的整个过程放置在室内一个封闭的循环系统中进行。整个操作系统是由进料塔、生物反应器和其它一些循环装置组成。其核心部分是生物反应器，它是由二个区域组成，上半部分是污泥与土壤相混和的区域，使污泥负荷达到均一化，污泥的有机部分在这一区域中被生物降解；下半部分是气、液分离区，使液体不滞留于土壤中，以增加氧的传递率。高负荷率的污泥通过该系统的处理，污泥中有机组分将降解70％- 80％，悬浮固体浓度去除率达45％- 60％相比于其它生物处理技术系统所需能量较少，可以连续运行，并能保持最佳温度以利于微生物的降解，特别适用于受自然条件限制或土壤湿度大的污泥处理过程中[4]。与普通的好氧和厌氧消化相比，高速生物反应器具有反应容积小，运行费用低，微生物浓度高，系统抗冲击能力强的特点，从沉淀池排出的5000- 30000mg/L 浓度的污泥都可以直接进入该系统中，而不需要任何的预处理。
3.2.5 蚯蚓生态床法
采用蚯蚓———微生物人工生态系统对剩余污泥进行了稳定处理。蚯蚓以污泥中的悬浮物和微生物为食料，通过生态系统的食物网关系使剩余污泥物质得到稳定，蚓粪具有自然气孔率很高的微小团粒结构，一方面可促进土壤中的好氧微生物繁殖，使土壤的固氮、代谢等作用得到加强；另一方面对土壤原生粒子的分离、分散作用大，使土壤人为的趋原性得到较稳定的缓冲。蚓粪中富含氮、磷、钾等营养元素以及蚓激酶、富敏酸等可促进植物流体质更生和运动的物质。同时蚯蚓对剩余污泥中的重金属有富集作用，从而有效的减少了重金属污染。
3.2.6 湿式氧化技术
湿式氧化技术是将溶解和悬浮在水中的有机物及还原性无机物，在液态下加压、加温并利用空气中的氧气将其氧化分解的一种有效的处理方法。用WO 法处理剩余污泥，反应温度对总COD的降解效果影响很大。在300℃和30 min 的停留时间下，总COD可去除80％，反应温度对剩余污泥氧化作用的影响大于活性污泥中溶解氧浓度的变化对湿式氧化效果的影响。
污泥经湿式氧化处理后，有机物在分解氧化的同时分别进入气、液、固三相。对湿式氧化后气体组分进行气相色谱分析：O2、N2 占85.8％ ，CO2 占13.9％ SO2占0.07％。由于有机物氧化分解，湿式氧化后CO2的体积百分数从0.21％增加到13.9％，仅产生少量的SO2，无二次污染问题，故可直接排入大气。
3.2.7 制作泡沫灭火器
活性污泥含有高达60％- 70％的蛋白质，加酸碱调节pH后水解、浓缩，再添加稳定剂、防腐剂等即可配制成为蛋白质泡沫灭火剂。剩余污泥的灭火成分主要是蛋白质，其灭火机理实际上与动、植物蛋白质泡末灭火剂相同。
3.2.8 低温热解
污水污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术，借助污泥中所含的硅酸铝和重金属（尤其是铜）的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物，最终产物为燃料油、气和碳。
低温热解制油是指在微正压、250～500 ℃条件下,污泥中有机物(主要是脂类、蛋白质类) 通过蒸馏、热分解过程转化为油、油品(热值约33 MJ / kg)的过程,收率与污泥中有机物含量直接相关,一般为1000 kg 干污泥可回收油品200～300 L。反应中不凝气、污泥炭、水等副产物可为污泥干燥、反应器加热提供部分热量。研究人员普遍认为,400～500 ℃、维持0. 5 h 可获得最大的油品收率,由于污泥在300 ℃左右出现热解速度高峰,因此最大能量产出的温度要低于最高油品收率的温度。
低温热解制油具有以下优点: ①设备简单,无需耐高温、高压设备; ②能量回收率高,污泥中约2/ 3的碳以油的形式回收,碳和油品的总收率占80 %以上; ③对环境造成二次污染的可能性小,经评价,处理后的污泥中重金属绝大多数进入炭和油中,其中90 %以上被氧化固定在炭中,在以后的使用过程中会进一步氧化达到无害化,由于处理温度低、不凝气的产量少,可减少SO2 、NOX 、二口恶英带来的二次污染; ④投资相当或略低于焚烧技术,运行成本仅为焚烧法的30 %左右。
由于剩余活性污泥的蛋白质含量较高,制得的油中氮、氧含量高,粘度大,难以用作高品质的燃油。
3.2.9 能源与热能利用
污泥制油技术可由两种技术工艺完成:一是污泥热解制油技术。其原理是在无氧或低于理论氧气量的条件下,将污泥加热到一定温度(高温: 600℃～1 000℃,低温: < 600℃) ,利用温度驱动污泥有机质热裂解和热化学转化反应,使固体物质分解为油、不凝性气体和炭三种可燃物,部分产物作为前置干燥与热解的能源,其余当能源回收 ;二是污泥直接化技术。该技术是在高温、高压、催化剂条件下,污泥中的高分子物质通过加水分解、缩合、脱氢、环化等一系列反应变成为低分子油状物质。
目前美、英、日等国主要研究的是热化学液化法,即把脱水污泥在300℃、10MPa左右使污泥反应生成油状物; 德国和加拿大以热分解油化法为主,把干燥的污泥在无氧条件下加热到300℃ ～500℃,使之产生气体,将气体冷却转变成油状物;而在国内污泥制油技术则刚刚起步。
3.2.10 制作生物絮凝剂
将活性污泥经炭化,再经水蒸气进行物理活化即可制成,目前国外正在研究用污泥制作微生物絮凝剂。
4.剩余污泥利用的特点
4.1 剩余活性污泥处理的清洁生产方向
清洁生产是针对于污染末端治理的一种新的环境战略, 它使企业在采用环境无害化技术的基础上实现对资源、能源的合理利用, 节约成本、提高收益、改善环境, 实现经济效益和环境效益的双赢. 考虑到清洁生产, 对于生产过程中产生的废弃物的处理最关键的要素是尽量减少它的产出数量, 即减量化; 对于无法避免产生的废弃物应经过适当的处理之后, 使其回用于本企业或通过建立一种工业共生 关系作为其它企业、部门的原材料, 即资源化；而对那些不能资源化回用的废弃物一般进行无害化处理之后引出工业循环系统,长期保存或处置. 通过对工业过程实行清洁生产既可以解决环境保护的问题,又可以解决资源的合理利用问题, 是工业过程未来发展的必由之路。
在目前的污水处理过程中活性污泥法是应用最为广泛的技术之一, 这一方法因其效率高、占地少的优点在水处理中发挥着重要的作用, 但这一方法处理污水的过程中会产生大量的剩余污泥,在一个普通的二级处理厂中, 污泥处理所需投资约占总投资30%-40% , 运行费用约占总运行费用的20% - 50%。
而在我国对于污泥处理和处置的技术还刚刚起步, 在全国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到1/4,在污泥处置和最终出路方面还处于实验研究阶段。污泥消化后经脱水再进行填埋是国内大型污水处理厂中常用的处置方法，填埋处置较经济,但这种处置方式占用了大量的土地、浪费了污泥中可回收利用的资源,同时增加了对地下水造成污染的潜在危险。如果把污水的处理过程看做是工业过程,则这种做法不符合我们国家提出的对工业过程实行清洁生产的要求。德国在1996年明确提出对于废弃物处理的减量化、资源化和无害化处置的优先顺序。剩余污泥作为污水处理过程中产生的固体废弃物也应遵循这一顺序。
4.2 污泥的减量化
污泥的减量化是指借助于物理的、化学的和生物的方法使活性污泥处理系统向外界排放的污泥量减至最少, 从根本上达到降低污染的目的。
4.3 污泥的资源化利用
从传统的意义上讲, 污泥是一种废弃物, 但是清洁生产的理论中没有废物的概念, 所谓废物实际是 放错了位置的资源 , 对污泥进行合理的处理, 污泥也可以成为其它过程的原材料, 即实现资源化。
4.3.1 污泥应用于农、林、畜牧业生产
污泥中含有的N、P、K 是农作物生长所必须的营养物质, 污泥中的腐殖质是良好的土壤改良剂, 施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长. 因为污泥中含有病原菌和寄生虫卵等有害物质, 所以需经适当处理后方可作农肥. 对污泥进行前处理的方法最常用的是堆肥处理. 在国外将污泥堆肥干燥颗粒化后用于出售的复合肥已经相当普遍, 在美国, 1973 年只有少数几家工厂以污泥为原料进行堆肥, 到了1983 年已经有65 家这样的工厂, 在法国和德国等发达国家也都有污泥复合肥出售, 堆肥的缺点是天气不好时, 过程缓慢, 且会产生臭气。
将污泥用于农业生产要严格控制其中的重金属含量, 以防止重金属通过食物链对人体造成危害, 为此, 各国政府先后制定了农用污泥重金属浓度标准, 并对单位面积污泥的使用量作了严格的限制。另外利用污泥做农肥还应控制其中氮的含量不能太高, 否则一方面会导致作物的枝叶疯长而倒伏减产, 另一方面还可能污染地下水。
20 世纪90年代污泥的热干化技术得到迅速发展,污泥经热干化处理后可以形成高质量的颗粒肥, 易于撒播和包装运输,使污泥农用更加方便。污泥还可用于林业生产,污泥既可直接施用也可堆肥后再施用,相比较而言堆肥后施用干净卫生而且可减少运输费用. 另外利用污泥进行土地复垦，可快速改善土壤结构, 促进土壤熟化, 可快速恢复被破坏的植被。污泥本身含有有机物，如蛋白质、脂肪、多糖, 还含有维生素, 均是动物所需的营养物质. 因此可用污泥制动物饲料，我国是一个发展中国家又是一个农业大国,城市污水厂的污泥的土地利用将是污泥利用的一个重要途径。
4.3.2污泥应用于工业过程
污泥利用中风险较小的途径是利用其中的热能。应用中温厌氧消化可以降解污泥中的有机物,杀死部分病原菌和寄生虫,从而使污泥稳定和部分无害化,而且消化产生的沼气可以作为能源回收,我国近几年建造的污水厂多采用这种方法来处理污泥,消化产生的沼气做燃料来加热污泥, 给厂区供热。但该法投资大,对工艺技术及安全运行的要求高，而且一般适用于规模20 万m3 / d 以上的污水厂,应用范围有一定的局限性。
城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维木质素, 脱水后的污泥发热量约836kJ/kg,掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物配制成合成燃料，可作为工作炉窑或生活锅炉的辅助燃料。污泥还可用来制水泥、砖、纤维板等建筑材料,用污泥制建材的优点是可以有效利用污泥自身的热值, 减少烧制时燃料的消耗。
传统的污泥热化学转化制油技术,反应器内的污泥靠热传导来获取热量,这种方式耗时、低效,因此有人用微波技术对污泥进行处理。研究者发现,采用超声波处理剩余活性污泥,能够改善污泥的特性,使污泥易于脱水(污泥含水率从94%降至85%)以及释放出有机物，能够达到减少污泥量的目的。用微波处理后的污泥在5.0MPa或更高的压力下加热污泥,使其脱水,可获得较高的油品回收率。污泥微波高压热化学转化法耗能仅为传统方法的50%。由于该研究还处于初期,其控制参数对油品回收率的影响有待进一步研究。
由于污泥焚烧会产生较多的需无害化处理的焚烧灰,人们开发了污泥熔化技术,在超过焚烧灰熔点的温度(通常为1300～1800 ℃)下使污泥燃烧,不仅可完全分解污泥中的有机物,而且所形成的熔渣密度比焚烧灰高2/3 ,明显减少了灰渣的体积。污泥中的重金属因被固定在玻璃态的熔渣中而不具有溶出的活性,污泥熔化后的熔渣可用作建筑材料。
4.4 污泥的无害化
某些废水处理后产生的污泥中含有一些有毒物质无法直接资源化利用, 此时应先对其进行无害化处理, 之后再考虑其资源化回用或最终的处置问题. 污泥焚烧是污泥无害化处理中最为有效的方法, 通过焚烧可以将污泥中含有的病原菌及寄生虫卵全部杀死, 并且可以使污泥的体积大大减少, 但这种方法的投资和运行费用相当高, 焚烧过程中会产生有毒废气, 而且对于污泥中含有的重金属不能有效去除, 限制了它的使用范围.
对于制革污泥和电镀污泥中的重金属问题学者们进行了大量的研究, 黄新文等人对制革污泥先焚烧,减少污泥的体积和重量,然后再用稀硫酸焚烧残渣,可将污泥中所含的重金属Cr基本全部转入到浸出液中,此时残渣中Cr的含量很少,可以直接外排或资源化利用；用甲酸还原浸出液使其中的Cr( V I) 被还原Cr(III),再用NaOH处理可得Cr(OH)3沉淀,用这种方法Cr的回收率可达99%以上。 周建红等人对含Cr的电镀污泥进行堆肥处理,结果表明经堆肥处理后,每1g污泥的总铬含量由21—315mg降至0.289mg,Cr( VI)含量由4.060mg减少至0.028mg ,这种污泥用作微肥,施用于花卉,使花卉生长良好对于含重金属的剩余污泥还可进行稳定化处理,使其转变成非危险性无害固废。应用水泥、沥青、玻璃或水玻璃对污泥进行固化方法可以达到此目的, 它的作用机理是通过水泥中的粉末状硅酸钙水化胶体对有毒物质进行吸附, 同时水泥中水化物能与有毒物质形成固溶体,从而将其束缚在水泥硬化组织中.这种方法具有固化材料易得、处理效果好、成本较低的优势, 近年来日本及欧美国家普遍采用这种方法作为有毒、危险性固体废物的最终处置方法。贾金平等研究发现用的普通硅酸盐水泥以混凝土：污泥(重量比) = 40:1或50:1对污泥进行固化时,强度可达到矿渣水泥的强度要求,同时其中重金属的浸出量都在国际规定的范围内。
利用另一种大宗工业废物粉煤灰和石灰可以稳定污泥,研究人员等研究了将粉煤灰稳定的污泥同天然土壤按一定比例混合得到改良土壤。并用这种改良土壤进行了植物种植研究,发现高麦草在稳定化污泥改良土壤上发芽和生长情况良好,并且植株中无重金属累积。
5．污泥处理及处置的前景分析
对于污泥的处理及处置而言, 引入清洁生产的理念,从源头上作文章,以预防作为主要手段对污泥进行减量化处理,是污泥处理的必然发展趋势,也是污水厂降低运行成本、彻底解决污泥处置难的问题的必然发展方向。但是由于污泥减量化技术的研究工作在我国才刚刚起步,技术还不完善,目前还存在着许多亟待解决的问题,这就需要我们一方面努力开适合我国国情的高效、低耗污泥减量技术, 另一方面需要对目前现有的技术进一步地加以完善、优化,以最终实现在水厂中的全面应用。同时由于减量化效率的问题及考虑到减量化后氮、磷达标排放的问题,所以目前的减量化技术还无法实现在水厂中剩余污泥的零排放目标,因而对于污泥的处理而言, 减量化并不能最终解决污泥的处理及处置问题。对于经减量化处理后仍然不能避免产生的那部分污泥应该考虑进行资源化利用,以实现变废为宝、化害为利,这样既可以避免污泥的二次污染,同时又可以实现资源的再利用,解决目前资源不足的问题。

结论
我们国家对于污泥的处理基本还停留在末端治理的水平上,把清洁生产的思想引入污泥处理领域对于最终解决污泥处理及处置的问题,具有重要的作用. 对污泥进行处理及处置的方案很多,一般来说应遵循减量化、资源化和无害化的顺序, 在实际生产过程中可以应用生命周期评价法来确定对于特定的一种污泥具体应采取何种方式进行处理或处置对环境的影响最小。
按照生态原则来组织工业活动、消除污染,将成为未来各行业发展的必然趋势, 对于剩余污泥的处理及处置而言,也应改变传统思路,引入清洁生产的思想, 才能最终解决剩余污泥的问题。
污水处理是我国“十五”期间重点解决的环保问题。由于我国城市污水处理一般选用活性污泥法,在处理污水的同时,会产生大量的剩余活性污泥,目前的剩余活性污泥的处理及处置技术,都存在一定的问题,从日后的发展来看,对剩余活性污泥进行资源生态化处理和利用无疑是发展的方向。

参考文献
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致谢

这篇论文在老师的悉心指导下终于收笔了。在此论文完成之际，首先要感谢我的论文指