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環(huán)境保護(hù)部公告
來源:本站 作者:匿名 發(fā)布:2011/1/18 修改:2011/1/18
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環(huán)境保護(hù)部公告
(2010年第26號)
為貫徹執(zhí)行《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》等法律法規(guī),加快建設(shè)環(huán)境技術(shù)管理體系,推動城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治技術(shù)進(jìn)步,增強(qiáng)環(huán)境管理決策的科學(xué)性,引導(dǎo)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我部組織制訂了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)》。現(xiàn)予以發(fā)布,請參照執(zhí)行。
附件:城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)
附件:
HJ-BAT-002
環(huán)境 保 護(hù) 技 術(shù) 文 件
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)
Guideline on Best Available Technologies of Pollution Prevention and Control for Treatment and Disposal of Sludge from
Municipal Wastewater Treatment Plant(on Trial)
環(huán) 境 保 護(hù) 部
2010年2月
目 次
前言
1 總則
1.1適用范圍
1.2術(shù)語和定義
2 城市污水污泥
2.1污泥的特性及危害
2.2污泥處理處置技術(shù)
3 污泥預(yù)處理及輔助設(shè)施
3.1工藝原理
3.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
3.3污泥產(chǎn)生量及計量
3.4污泥預(yù)處理工藝類型
3.5消耗及污染物排放
3.6污泥脫水新技術(shù)
4 污泥厭氧消化技術(shù)
4.1工藝原理
4.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
4.3污泥厭氧消化工藝類型
4.4消耗及污染物排放
4.5污泥厭氧消化前處理新技術(shù)
5 污泥好氧發(fā)酵技術(shù)
5.1工藝原理
5.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
5.3污泥好氧發(fā)酵工藝類型
5.4消耗及污染物排放
6 污泥土地利用技術(shù)
6.1工藝原理
6.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
6.3污泥土地利用工藝類型
6.4消耗及污染物排放
7 污泥焚燒技術(shù)
7.1工藝原理
7.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
7.3污泥焚燒工藝類型
7.4消耗及污染物排放
7.5污泥焚燒新技術(shù)
8 污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)
8.1污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)概述
8.2污泥預(yù)處理污染防治最佳可行技術(shù)
8.3污泥厭氧消化污染防治最佳可行技術(shù)
8.4污泥好氧發(fā)酵污染防治最佳可行技術(shù)
8.5污泥土地利用污染防治最佳可行技術(shù)
8.6污泥焚燒污染防治最佳可行技術(shù)
附錄A
為貫徹執(zhí)行《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》,加快建設(shè)環(huán)境技術(shù)管理體系,確保環(huán)境管理目標(biāo)的技術(shù)可達(dá)性,增強(qiáng)環(huán)境管理決策的科學(xué)性,提供環(huán)境管理政策制定和實施的技術(shù)依據(jù),引導(dǎo)污染防治技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展,根據(jù)《國家環(huán)境技術(shù)管理體系建設(shè)規(guī)劃》,環(huán)境保護(hù)部組織制定污染防治技術(shù)政策、污染防治最佳可行技術(shù)指南、環(huán)境工程技術(shù)規(guī)范等技術(shù)指導(dǎo)文件。
本指南可作為城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置項目環(huán)境影響評價、工程設(shè)計、工程驗收以及運(yùn)營管理等環(huán)節(jié)的技術(shù)依據(jù),是供各級環(huán)境保護(hù)部門、設(shè)計單位以及用戶使用的指導(dǎo)性技術(shù)文件。
本指南為首次發(fā)布,將根據(jù)環(huán)境管理要求及技術(shù)發(fā)展情況適時修訂。
本指南由環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司組織制訂。
本指南起草單位:北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院、清華大學(xué)、機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司、山西沃土生物有限公司、杭州環(huán)興機(jī)械設(shè)備有限公司。
本指南由環(huán)境保護(hù)部解釋。
1 總則
1.1適用范圍
本指南中污泥是指在城鎮(zhèn)污水處理過程中產(chǎn)生的初沉池污泥和二沉池污泥,不包括格柵柵渣、浮渣和沉砂池沉砂。與城鎮(zhèn)污水性質(zhì)類似的污水在處理過程中產(chǎn)生的污泥,其處理處置可參照執(zhí)行。列入《國家危險廢物名錄》或根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和方法認(rèn)定的具有危險特性的污泥,應(yīng)嚴(yán)格按照危險廢物進(jìn)行管理,不適用本指南。
1.2術(shù)語和定義
1.2.1最佳可行技術(shù)
是針對生活、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種環(huán)境問題,為減少污染物排放,從整體上實現(xiàn)高水平環(huán)境保護(hù)所采用的與某一時期技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境管理要求相適應(yīng)、在公共基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)部門得到應(yīng)用的、適用于不同應(yīng)用條件的一項或多項先進(jìn)、可行的污染防治工藝和技術(shù)。
1.2.2最佳環(huán)境管理實踐
是指運(yùn)用行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段,為減少生活、生產(chǎn)活動對環(huán)境造成的潛在污染和危害,確保實現(xiàn)最佳污染防治效果,從整體上達(dá)到高水平環(huán)境保護(hù)所采用的管理活動。
2 城市污水污泥
2.1污泥的特性及危害
城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥含水率高(75%~99%),有機(jī)物含量高,易腐爛。
污泥中含有具有潛在利用價值的有機(jī)質(zhì),氮、磷、鉀和各種微量元素,寄生蟲卵、病原微生物等致病物質(zhì),銅、鋅、鉻等重金屬,以及多氯聯(lián)苯、二噁英等難降解有毒有害物質(zhì),如不妥善處理,易造成二次污染。
2.2污泥處理處置技術(shù)
2.2.1污泥處理技術(shù)
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥減容、減量、穩(wěn)定以及無害化的過程稱為污泥處理。本指南中污泥處理技術(shù)指污泥厭氧消化和污泥好氧發(fā)酵。由于污泥厭氧消化前需濃縮,污泥好氧發(fā)酵前需脫水,本指南將污泥濃縮、脫水列為污泥預(yù)處理技術(shù)。
2.2.2污泥處置技術(shù)
經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品在環(huán)境中或利用過程中達(dá)到長期穩(wěn)定,并對人體健康和生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生有害影響的最終消納方式稱為污泥處置。本指南中的污泥處置技術(shù)指污泥土地利用和污泥焚燒。
3 污泥預(yù)處理及輔助設(shè)施
3.1工藝原理
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥預(yù)處理是指采用重力、氣浮或機(jī)械等方法提高污泥含固率,減少污泥體積,以利于后續(xù)處理與處置。污泥預(yù)處理及輔助設(shè)施主要包括污水處理系統(tǒng)中初沉池和二沉池的污泥存儲、濃縮、脫水、輸送和計量等環(huán)節(jié)的設(shè)備、構(gòu)筑物和相關(guān)輔助設(shè)施。
3.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的初沉污泥和剩余污泥排入集泥池,經(jīng)提升至污泥濃縮池或濃縮設(shè)備。通常規(guī)模較大的城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥在濃縮后進(jìn)入消化池。經(jīng)濃縮或消化后的污泥機(jī)械脫水后存儲在堆放間,外運(yùn)處理或處置。污泥預(yù)處理工藝流程及主要產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖1。
圖1 污泥預(yù)處理工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)(略)
3.3污泥產(chǎn)生量及計量
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)生量的計量是污泥處理處置污染防治的基礎(chǔ),本指南對污泥產(chǎn)生量和計量方法做出規(guī)定。城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)在污泥產(chǎn)生、貯存和處理的各單元設(shè)置計量裝置。
3.3.1污泥產(chǎn)生量
各類型污水處理工藝及相關(guān)處理單元污泥產(chǎn)生量的計算參見附錄A。
3.3.2污泥計量
3.3.2.1初次沉淀池污泥計量
初沉池不接收剩余活性污泥時,污泥理論產(chǎn)生量參照附錄A中公式(A-1)計算。當(dāng)初沉池間歇排泥時,采用容積法計量污泥產(chǎn)生量,排泥量參照附錄A中公式(A-8)計算。
3.3.2.2剩余活性污泥計量
設(shè)有初沉池的城鎮(zhèn)污水處理廠剩余活性污泥理論產(chǎn)生量參照附錄A中公式(A-2)計算。剩余活性污泥連續(xù)排放時,設(shè)置流量計計量污泥產(chǎn)生量;生物膜法中二沉池間歇排泥時,采用容積法計量,排泥量參照附錄A中公式(A-8)計算。
不設(shè)初沉池的城鎮(zhèn)污水處理廠剩余活性污泥理論產(chǎn)生量參照附錄A中公式(A-4)計算。
3.3.2.3消化池污泥計量
設(shè)置計量裝置計量厭氧消化池進(jìn)、出泥量和沼氣產(chǎn)量。進(jìn)泥量為初沉污泥和剩余活性污泥之和,參照附錄A中公式(A-5)進(jìn)行計算。連續(xù)進(jìn)出泥時,采用流量計計量污泥產(chǎn)生量,并記錄累計流量。采用投配池間歇進(jìn)泥時,采用容積法計量,并記錄每次投泥前后投配池中污泥液位高度和每日進(jìn)泥次數(shù)。
計量污泥消化池產(chǎn)生沼氣的計量裝置或儀表宜安裝在消化池出氣管道上,沼氣計量裝置應(yīng)具有讀取瞬時流量和累計流量的功能。
3.3.2.4污泥的出廠計量和報告
城鎮(zhèn)污水處理廠出廠污泥可采用地衡進(jìn)行計量。城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)為出廠污泥計量建立完善的記錄、存檔和報告制度。污泥在采用好氧發(fā)酵、土地利用及焚燒等處理處置方式時,城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)采用運(yùn)營記錄簿(即臺賬)制度,并將記錄結(jié)果提交相關(guān)環(huán)境保護(hù)管理部門和污泥最終處置單位。
3.4污泥預(yù)處理工藝類型
3.4.1污泥濃縮
污泥濃縮常采用重力濃縮和機(jī)械濃縮兩種方法。機(jī)械濃縮包括離心濃縮、重力濃縮等方式。
3.4.2污泥脫水
污泥脫水包括自然干化脫水、熱干化脫水和機(jī)械脫水,本指南中特指機(jī)械脫水。常用的污泥機(jī)械脫水方式有壓濾式和離心式,其中壓濾式主要指板框式和帶式。
3.5消耗及污染物排放
3.5.1預(yù)處理過程中藥劑及能源消耗
3.5.1.1藥劑消耗
污泥預(yù)處理過程中藥劑消耗主要為調(diào)理劑,常用的調(diào)理劑包括無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑兩大類。無機(jī)混凝劑適用于板框式壓濾,有機(jī)絮凝劑適用于帶式壓濾和離心式機(jī)械脫水。無機(jī)混凝劑用量通常為污泥干固體重量的5%~20%。有機(jī)絮凝劑,如陽離子型聚丙烯酰胺(PAM)和陰離子型聚丙烯酰胺(PAM),用量通常為污泥干固體重量的0.1%~0.5%。
3.5.1.2能源消耗
離心濃縮比能耗最高。重力濃縮的比能耗通常在10 kW·h/tDS以下,僅為離心濃縮的1%。
污泥脫水階段主要能源消耗來自脫水機(jī)械主機(jī)設(shè)備以及沖洗水、藥劑添加等驅(qū)動力的消耗。板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)的比能耗分別為15~40 kW·h/tDS、5~20 kW·h/tDS和30~60 kW·h/tDS。
3.5.2預(yù)處理污染物排放
3.5.2.1惡臭氣體
污泥濃縮池硫化氫和氨氣排放濃度分別為1~50mg/立方米和2~20mg/立方米,臭氣濃度(無量綱)通常為10~60。
污泥脫水機(jī)房硫化氫和氨氣排放濃度通常均為1~40mg/立方米,臭氣濃度(無量綱)通常為10~200。
3.5.1.2上清液和濾液
污泥濃縮脫水過程中產(chǎn)生的上清液和濾液(包括沖洗水)等廢水中氮磷濃度較高,氨氮濃度約為300 mg/L,總磷最大濃度約為100 mg/L。
3.6污泥脫水新技術(shù)
3.6.1高壓和滾壓式污泥脫水機(jī)
污泥脫水新設(shè)備主要有高壓污泥脫水機(jī)和滾壓式脫水機(jī)。
高壓脫水機(jī)的工作原理是將濕污泥(含水率87%左右)投入由高壓和低壓系統(tǒng)組成的機(jī)械擠壓系統(tǒng)中,經(jīng)過多級連續(xù)擠壓,脫水污泥含水率降至30%~50%。該類型脫水機(jī)單位能耗約為125 kW·h/tDS。
滾壓式脫水機(jī)的工作原理是將濕污泥(含水率85%~99.5%)投入圓形污泥通道,通道前端為濃縮區(qū),后端為脫水區(qū)。濃縮污泥在脫水區(qū)經(jīng)深度擠壓后由出口閘門排出,濾液由通道兩側(cè)柵格的出水孔排出,并由脫水機(jī)下的污水槽收集。脫水后污泥含水率降至60%~75.5%。
3.6.2水熱預(yù)處理+機(jī)械脫水
水熱預(yù)處理+機(jī)械脫水指利用過熱飽和高溫水蒸汽對污泥進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行機(jī)械脫水,水蒸汽使污泥中生物體的細(xì)胞壁破碎,釋放結(jié)合水,并降低污泥粘滯性。脫水后污泥含水率降至50%左右。
4 污泥厭氧消化技術(shù)
4.1工藝原理
污泥厭氧消化是指在厭氧條件下,通過微生物作用將污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣,從而使污泥中有機(jī)物礦化穩(wěn)定的過程。厭氧消化可降低污泥中有機(jī)物的含量,減少污泥體積,提高污泥的脫水性能。
4.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
污泥經(jīng)過濃縮池濃縮后,利用泵提升進(jìn)入熱交換器,然后進(jìn)入?yún)捬跸,在微生物作用下污泥中有機(jī)物得到降解。厭氧消化過程產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水、脫硫后可作為燃料利用。消化穩(wěn)定后的污泥經(jīng)脫水形成泥餅外運(yùn)處置。污泥厭氧消化工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖2。
圖2 污泥厭氧消化工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)(略)
4.3污泥厭氧消化工藝類型
4.3.1高溫厭氧消化
經(jīng)過濃縮、均質(zhì)后的污泥(含水率94%~97%)進(jìn)入高溫(53±2ºC)厭氧消化池進(jìn)行厭氧消化,有機(jī)物降解率可達(dá)40%~50%,對寄生蟲(卵)的殺滅率可達(dá)99%,消化時間為10~15d。高溫厭氧消化池投配率以7%~10%為宜。
該工藝的特點是微生物生長活躍,有機(jī)物分解速度快,產(chǎn)氣率高,停留時間短,但需要維持消化池的高溫運(yùn)行,能量消耗較大,系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。
4.3.2中溫厭氧消化
經(jīng)過濃縮、均質(zhì)后的污泥(含水率94%~97%)進(jìn)入中溫(35℃±2℃)厭氧消化池進(jìn)行厭氧消化。中溫厭氧消化分為一級中溫厭氧消化(停留時間約20 d)和二級中溫厭氧消化(停留時間約10 d)。中溫厭氧消化池投配率以5%~8%為宜。
該工藝的特點是消化速率較慢,產(chǎn)氣率低,但維持中溫厭氧的能耗較少,沼氣產(chǎn)能能夠維持在較高水平。
4.4消耗及污染物排放
4.4.1厭氧消化能源消耗
污泥厭氧消化的能耗主要用于維持厭氧反應(yīng)溫度及維持污泥泵、污水泵(進(jìn)出料系統(tǒng))、攪拌設(shè)備和沼氣壓縮機(jī)等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。能耗水平取決于厭氧消化攪拌方式,攪拌強(qiáng)度通常為3~5W/立方米。
污泥厭氧消化的電耗占城鎮(zhèn)污水處理廠全廠用電的15%~25%;污泥加熱的熱耗占全廠熱耗的80%以上。如污泥消化產(chǎn)生的沼氣全部用于發(fā)電,可解決整個城鎮(zhèn)污水處理廠內(nèi)20%~30%的用電量。
4.4.2厭氧消化污染物排放
4.4.2.1沼氣利用排放的尾氣
沼氣中甲烷含量為60%~65%,二氧化碳(CO2)含量為30%~35%,硫化氫(H2S)含量為0%~0.3%。
沼氣燃燒或發(fā)電會產(chǎn)生尾氣,尾氣中主要污染物為氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)和一氧化碳(CO)。
4.4.2.2消化液
消化液中化學(xué)需氧量(CODCr)濃度為300~1500 mg/L;懸浮物(SS)濃度為200~1000 mg/L;氨氮(NH3-N)濃度為100~2000 mg/L;總磷(TP)濃度為10~200 mg/L。
4.4.2.3噪聲
污泥厭氧消化過程中噪聲的主要來源為發(fā)電機(jī)。在未加隔聲罩的情況下,國產(chǎn)發(fā)電機(jī)距機(jī)體1 m處噪聲約110dB(A)。
4.5污泥厭氧消化前處理新技術(shù)
污泥厭氧消化前經(jīng)過前處理,能夠減少污泥消化的停留時間,提高產(chǎn)氣量。污泥水熱干化技術(shù)和超聲波處理技術(shù)是污泥厭氧消化前處理技術(shù)中研究較成熟的兩種技術(shù)。
污泥水熱干化技術(shù)是指在一定溫度和壓力下使加熱后污泥中的微生物細(xì)胞破碎,釋放胞內(nèi)大分子有機(jī)物,同時水解大分子有機(jī)物,進(jìn)而破壞污泥膠體結(jié)構(gòu),從而改善污泥的脫水性能和厭氧消化性能。
超聲波處理技術(shù)是指利用極短時間內(nèi)超聲空化作用形成的局部高溫、高壓條件,伴隨強(qiáng)烈的沖擊波和微射流,轟擊微生物細(xì)胞,使污泥中微生物細(xì)胞壁破裂,進(jìn)而減少消化的停留時間,提高產(chǎn)氣量。
5 污泥好氧發(fā)酵技術(shù)
5.1工藝原理
污泥好氧發(fā)酵是指在有氧條件下,污泥中的有機(jī)物在好氧發(fā)酵微生物的作用下降解,同時好氧反應(yīng)釋放的熱量形成高溫(>55℃)殺死病原微生物,從而實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化和無害化的過程。
5.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
污泥好氧發(fā)酵通常包括前處理、好氧發(fā)酵、后處理和貯存等過程。前處理包括破碎、混合、含水率和碳氮比的調(diào)整;好氧發(fā)酵階段通常采用一次發(fā)酵方式;后處理主要包括破碎和篩分,有時需要干燥和造粒。污泥好氧發(fā)酵工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖3。
圖3 污泥好氧發(fā)酵工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)(略)
5.3污泥好氧發(fā)酵工藝類型
5.3.1條垛式好氧發(fā)酵
條垛式好氧發(fā)酵通常采用露天強(qiáng)制通風(fēng)的發(fā)酵方式,經(jīng)前處理工段處理后的混合物料被堆置在經(jīng)防滲處理后的地面上,形成梯形斷面的長條形條垛。條垛式好氧發(fā)酵分為靜態(tài)和間歇動態(tài)兩種工藝。
靜態(tài)好氧發(fā)酵是指在污泥混合物料所堆放的地面上鋪設(shè)供風(fēng)管道系統(tǒng),通過強(qiáng)制通風(fēng)或抽氣的方式為好氧發(fā)酵過程提供所需氧氣。
間歇動態(tài)好氧發(fā)酵是指采用輪式或履帶式等翻(拋)堆設(shè)備,定期翻堆,使混合物料與空氣充分接觸,保持好氧發(fā)酵過程所需氧氣。
目前通常采用靜態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)與定期翻堆相結(jié)合的條垛式好氧發(fā)酵工藝。
5.3.2發(fā)酵槽(池)式好氧發(fā)酵
發(fā)酵槽(池)式好氧發(fā)酵是指在廠房中設(shè)置若干發(fā)酵槽,槽底設(shè)供風(fēng)管道和排水管道,槽壁頂部設(shè)軌道,供翻堆機(jī)械移轉(zhuǎn),定期翻堆。發(fā)酵槽(池)式好氧發(fā)酵的典型工藝為陽光棚發(fā)酵槽。
陽光棚發(fā)酵槽是指利用陽光棚的透光和保溫性能,提高發(fā)酵槽內(nèi)溫度。發(fā)酵槽底部安裝通風(fēng)管道系統(tǒng),通過強(qiáng)制通風(fēng)來保證好氧發(fā)酵過程所需氧氣。
5.4消耗及污染物排放
5.4.1好氧發(fā)酵消耗
條垛式好氧發(fā)酵能耗為1~7 kW·h/立方米發(fā)酵產(chǎn)品。發(fā)酵槽(池)式好氧發(fā)酵能耗為5~15 kW·h/立方米發(fā)酵產(chǎn)品。
5.4.2好氧發(fā)酵污染物排放
5.4.2.1大氣污染物
污泥好氧發(fā)酵微生物對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解時產(chǎn)生惡臭氣體,主要包括氨、硫化氫、醇醚類以及烷烴類氣體。
污泥好氧發(fā)酵的翻堆和通風(fēng)過程中會產(chǎn)生粉塵。
5.4.2.2水污染物
污泥好氧發(fā)酵過程產(chǎn)生的濾液中化學(xué)需氧量(CODCr)濃度為2000~6000 mg/L,五日生化需氧量(BOD5)濃度為60~4500 mg/L。
條垛式污泥好氧發(fā)酵采用露天方式時需考慮場地雨水。
5.4.2.3噪聲
污泥好氧發(fā)酵過程中的噪聲主要來源于前處理設(shè)備、翻堆設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備等,噪聲水平為70~85dB(A)。
6 污泥土地利用技術(shù)
6.1工藝原理
污泥土地利用是指將經(jīng)穩(wěn)定化和無害化處理后的污泥通過深耕、播撒等方式施用于土壤中或土壤表面的一種污泥處置方式。污泥中豐富的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素以及植物生長必需的各種微量元素可改良土壤結(jié)構(gòu),增加土壤肥力,促進(jìn)植物的生長。本指南中的污泥土地利用不包括污泥農(nóng)用。
6.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
污泥土地利用工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖4。
圖4 污泥土地利用工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)(略)
6.3污泥土地利用工藝類型
6.3.1園林綠化
污泥用于園林綠化是指將污泥用作景觀林、花卉和草坪等的肥料、基質(zhì)和營養(yǎng)土。污泥中礦化的有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)提供豐富的腐殖質(zhì)和可利用度高的營養(yǎng)物質(zhì),可改善土壤結(jié)構(gòu)和組成,并使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更易為植物吸收。
污泥用于園林綠化時,須根據(jù)樹木種類采用不同的污泥施用量。
6.3.2林地利用
污泥用于林地利用是指將污泥施用于密集生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)林,如薪材林或人工楊樹林等。
將污泥施于幼林時,會出現(xiàn)與其他植物種類進(jìn)行競爭的情況,從而降低幼樹對營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素的攝入量,并增強(qiáng)雜草生長能力。
6.3.3土壤修復(fù)及改良
土壤修復(fù)及改良是指將污泥用作受到嚴(yán)重擾動土地的修復(fù)和改良土,從而恢復(fù)廢棄土地或保護(hù)土壤免受侵蝕。污泥可用在采煤場、取土坑、露天礦坑和垃圾填埋場等。
該方法的具體操作方式和環(huán)境影響取決于所施用場地的原有用途。
當(dāng)目標(biāo)是改善土壤質(zhì)量時,可采用污泥直接施用或與其它肥料混合施用的方式。
6.4消耗及污染物排放
6.4.1土地利用物料消耗
污泥運(yùn)輸車輛和施用機(jī)械消耗燃料或電能,其消耗水平與施用量以及施用場地位置、大小和利用情況等有關(guān)。
6.4.2土地利用污染物排放
6.4.2.1大氣污染物
污泥貯存、運(yùn)輸及施用到土壤中后,污泥中的有機(jī)組分會持續(xù)揮發(fā)或降解,產(chǎn)生惡臭物質(zhì),以氨、硫化氫和烷烴類氣體等形式排放。
污泥原料的貯存、運(yùn)輸、裝卸以及污泥土地利用等過程會排放粉塵。
6.4.2.2水污染物
污泥土地利用時的運(yùn)輸和存儲過程有濾液產(chǎn)生。
6.4.2.3有機(jī)污染物
經(jīng)穩(wěn)定化工藝(厭氧消化和好氧發(fā)酵等)處理后的污泥中仍含有未降解有機(jī)物,且含有少量難降解有機(jī)化合物,如苯并(a)芘、二噁英、可吸附有機(jī)鹵化物和多氯聯(lián)苯等。
6.4.2.4重金屬及其化合物
污泥中主要含有銅、鋅、鎳、鉻、鎘、汞和鉛等重金屬,多以離子化合物形態(tài)存在,在土地利用過程中,應(yīng)特別關(guān)注銅、鋅和鎘造成的環(huán)境問題。
6.4.2.5病原菌
經(jīng)無害化處理后的污泥中蠕蟲卵死亡率通常大于95%,糞大腸菌群菌值大于0.01。
6.4.2.6營養(yǎng)元素(氮、磷、鉀等)
土地利用過程中,污泥中的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素會隨徑流以淋失的方式進(jìn)入地表水,以滲透的方式進(jìn)入地下水體。
7 污泥焚燒技術(shù)
7.1工藝原理
污泥焚燒是指在一定溫度和有氧條件下,污泥分別經(jīng)蒸發(fā)、熱解、氣化和燃燒等階段,其有機(jī)組分發(fā)生氧化(燃燒)反應(yīng)生成CO2和H2O等氣相物質(zhì),無機(jī)組分形成爐灰/渣等固相惰性物質(zhì)的過程。
7.2工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
污泥焚燒系統(tǒng)主要由污泥接收、貯存及給料系統(tǒng)、熱干化系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)(包括輔助燃料添加系統(tǒng))、熱能回收和利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、灰/渣收集和處理系統(tǒng)、自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)及其他公共系統(tǒng)等組成。污泥干化焚燒工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖5。
圖5 污泥干化焚燒工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)(略)
7.3污泥焚燒工藝類型
7.3.1前處理技術(shù)
污泥焚燒前處理技術(shù)通常指脫水或熱干化等工藝,以提高污泥熱值,降低運(yùn)輸和貯存成本,減少燃料和其他物料的消耗。
熱干化工藝有半干化(含固率達(dá)到60%~80%)和全干化(含固率達(dá)到80%~90%)兩種。熱干化工藝一般僅用于處理脫水污泥,主要技術(shù)性能指標(biāo)(以單機(jī)升水蒸發(fā)量計)為:熱能消耗 2940~4200KJ/kgH2O;電能消耗 0.04~0.90kW/kgH2O。
污泥含固率在35%~45%時,熱值為4.8~6.5MJ/kg,可自持燃燒,通常后面直接接焚燒工藝。用作土壤改良劑、肥料,或作為水泥窯、發(fā)電廠和焚燒爐燃料時,須將污泥含固率提高至80%~95%。
7.3.2單獨焚燒
單獨焚燒是指在專用污泥焚燒爐內(nèi)單獨處置污泥。
流化床焚燒爐是目前單獨焚燒技術(shù)中應(yīng)用最多的焚燒裝置,主要有鼓泡式和循環(huán)式兩種,其中尤以鼓泡流化床焚燒爐應(yīng)用較多。
污泥單獨焚燒時,在焚燒爐啟動階段,可通過安裝啟動燃燒器或向焚燒爐膛內(nèi)添加輔助燃料等方式將爐膛溫度預(yù)熱至850°C以上,然后向焚燒爐爐膛內(nèi)供給污泥。
7.3.3混合焚燒技術(shù)
7.3.3.1污泥與生活垃圾混燒
在生活垃圾焚燒廠的機(jī)械爐排爐、流化床爐、回轉(zhuǎn)窯等焚燒設(shè)備中,污泥可以以直接進(jìn)料或混合進(jìn)料的方式與生活垃圾混合焚燒。
污泥與生活垃圾直接混合焚燒時會增加煙氣和飛灰產(chǎn)生量,降低灰渣燃燼率,增加煙氣凈化系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本,降低生活垃圾發(fā)電廠的發(fā)電效率和垃圾處理能力。
7.3.3.2污泥的水泥窯協(xié)同處置
經(jīng)水泥窯產(chǎn)生的高溫?zé)煔飧苫蟮奈勰噙M(jìn)入水泥窯煅燒可替代部分黏土作為水泥原料,達(dá)到協(xié)同處置污泥的目的。干化后的污泥可在窯尾煙室(塊狀燃料)或上升煙道、預(yù)分解爐、分解爐喂料管(適用于塊狀燃料)等處喂料。
利用水泥窯系統(tǒng)處置污泥時須控制污泥中硫、氯和堿等有害元素含量,折合入窯生料其硫堿元素的當(dāng)量比S/R應(yīng)控制為0.6~1.0,氯元素應(yīng)控制為0.03~0.04%。
利用水泥窯焚燒污泥的直接運(yùn)行成本為60~100元/t(80%濕污泥)。
7.3.3.3污泥的燃煤電廠協(xié)同處置
可利用燃煤電廠的循環(huán)流化床鍋爐、煤粉鍋爐和鏈條爐等焚燒爐將污泥與煤混合焚燒。為提高污泥處置的經(jīng)濟(jì)性,優(yōu)先考慮利用電廠余熱干化污泥后進(jìn)行混燒。
直接摻燒污泥會降低焚燒爐內(nèi)溫度和焚燒灰的軟化點,增加飛灰產(chǎn)生量,增加除塵和煙氣凈化負(fù)荷,降低系統(tǒng)熱效率3%~4%,并引起低溫腐蝕等問題。
利用火電廠焚燒污泥的單位運(yùn)行成本為100~120元/t(80%濕污泥),系統(tǒng)改造成本約為15萬元/t(80%濕污泥)。
7.4消耗及污染物排放
7.4.1焚燒物料消耗
污泥焚燒消耗的物料主要是燃料、水、堿性試劑和吸附劑(如活性炭)等。
為加熱和輔助燃燒,需添加輔助燃料。將重油作為輔助燃料時,其消耗為0.03~0.06 立方米/t干污泥;將天然氣作為輔助燃料時,其消耗4.5~20 立方米/t干污泥。
污泥焚燒主要用水單元是煙氣凈化系統(tǒng),水耗均值約為15.5 立方米/t干污泥。其中,干式煙氣凈化系統(tǒng)基本不消耗水,濕式系統(tǒng)耗水量最高,半濕式系統(tǒng)居于兩者之間。......
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